WO2015018384A1

WO2015018384A1 - Spektroskopische vorrichtung zur untersuchung von postsendungen mittels terahertz-wellen

Info

Publication number: WO2015018384A1
Application number: PCT/DE2014/000255
Authority: WO
Inventors: Frank Ellrich; Daniel HÜBSCH; Daniel MOLTER; Thorsten Sprenger
Original assignee: HÜBNER GmbH & Co. KG
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2014-05-17
Publication date: 2015-02-12
Also published as: DE102013013120A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung (1) zur spektroskopischen Untersuchung von Gegenständen, insbesondere Postsendungen in Hinblick auf gefährliche Stoffe, umfassend jeweils mindestens eine Spiegelanordnung (3,13) aufeinander gegenüberliegenden Seiten des zu untersuchenden Gegenstands (5), wobei die Durchleuchtungseinrichtung (1) des Weiteren mindestens einen Emitter (6) und mindestens einen Detektor (16) umfasst, wobei der Emitter (6) und der Detektor (16) jeweils einer Spiegelanordnung (3, 13) zugeordnet sind, wobei eine jede Spiegelanordnung (3, 13) jeweils mindestens drei Parabolspiegel umfasst, wobei zwischen zwei ein erstes Spiegelpaar bildende Spiegel einer jeden Spiegelanordnung (3, 13) ein Strahlumlenker zur Erzeugung einesersten Strahlengangs angeordnet ist, wobei bei Veränderung der Stellung des Strahlumlenkers mit einem dritten Parabolspiegel (3c; 13c) und mit einem Parabolspiegel aus dem ersten Spiegelpaar, wobei die beiden Parabolspiegel im rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind, ein zweites Spiegelpaar zur Erzeugung eines zweiten Strahlengangs gebildet wird.

Description

SPEKTROSKOPISCHE VORRICHTUNG ZUR UNTERSUCHUNG VON POSTSENDUNGEN MITTELS TERAHERTZ-WELLEN

Die Erfindung betrifft sowohl eine Einrichtung zur spektroskopischen Untersuchung von Gegenständen, insbesondere von Postsendungen in Hinblick auf gefährliche Stoffe, als auch ein Gehäuse mit einer solchen Einrichtung. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur spektroskopischen Untersuchung von Gegenständen, insbesondere von Postsendungen mit einer solchen Einrichtung.

Es kommt immer wieder vor, dass Personen, die im Lichte der

Öffentlichkeit stehen, aus welchen Gründen auch immer an sie adressierte Post mit gefährlichem Inhalt, insbesondere sogenannte Briefbomben erhalten. Derartige Briefbomben werden bereits in der Postverteilstelle, beispielsweise eines Ministeriums ausgesondert, wobei jedoch auch diese Personen, die mit der Aussonderung solcher gefährlicher Postsendungen beschäftigt sind, an Leib und Leben gefährdet sind.

Insofern ist bereits bekannt durch spektroskopische Untersuchungen zu versuchen Kenntnis davon zu erhalten, ob der Inhalt der Postsendung gefährlich ist, also beispielsweise Sprengstoff enthält oder nicht. Häufig befindet sich in solchen Briefbomben der Sprengstoff nur in einem

Teilbereich der Postsendung. Einrichtungen zur spektroskopischen Untersuchung, im Folgenden auch Spektralapparate genannt, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Insbesondere sind auch solche Spektralapparate bekannt, die auf der Grundlage der Millimeterwellentechnologie (THz-Scanner) arbeiten. 5 Hierbei ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem der Spektralapparat basierend auf der Milliwellentechnologie angeordnet ist.

Bekannte Spektralapparate können bedingt durch die Gehäusegröße nur relativ kleine Gegenstände z. B. Postsendungen in der Größe C5

i o untersuchen. Die Gehäusegröße ist limitiert, da solche Spektralapparate, ähnlich Tischkopierern, auf einem Tisch abgestellt werden sollen. Viele Gegenstände oder Proben, z. B. Postsendungen sind von ihrer Größe her größer, sie weisen z. B. die Größe DIN C4 auf. Ebenso limitierend ist, dass der oben beschriebene Spektralapparat einen einzigen Fokuspunkt hat,

15 unter dem die Probe in X- und Y-Richtung verschoben werden muss, um die gesamte zu untersuchende Fläche abzudecken. Gleichfalls ist bekannt, dass die Technik für Millimeterwellenspektralapparate verhältnismäßig teuer ist. 0 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin bei kleinsten äußeren Abmaßen des Gehäuses mit geringstem

apparatetechnischen Aufwand größtmögliche Proben und hier

insbesondere Postsendungen mit einer Größe von mindestens DIN C4 auf einfache, platzsparende und kostengünstige Weise untersuchen zu

5 können.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruches 1 . Hiernach ist eine Einrichtung zur spektroskopischen Untersuchung von

Gegenständen, insbesondere von Postsendungen in Hinblick auf

0 gefährliche Stoffe vorgesehen, die jeweils mindestens eine

Spiegelanordnung aufeinander gegenüberliegenden Seiten des zu untersuchenden Gegenstands vorsieht. Die Einrichtung, die auch als Spektralapparat bezeichnet wird, umfasst hierbei des Weiteren mindestens einen Emitter und mindestens einen Detektor, wobei dem Emitter und dem Detektor jeweils eine Spiegelanordnung zugeordnet ist. Eine jede

Spiegelanordnung umfasst hierbei drei Parabolspiegel, wobei zwischen zwei ein erstes Spiegelpaar bildende Spiegel einer jeden Spiegelanordnung ein Strahlumlenker zur Erzeugung eines ersten Strahlengangs angeordnet ist, wobei bei Veränderung der Stellung des Strahlumlenkers mit einem dritten Parabolspiegel und mit einem Parabolspiegel aus dem ersten Spiegelpaar ein zweites Spiegelpaar zur Erzeugung eines zweiten

Strahlenganges gebildet wird. Der eine Parabolspiegel aus dem ersten Spiegelpaar ist zu dem dritten Parabolspiegel senkrecht ausgerichtet.

Hierdurch wird erreicht, dass bei verhältnismäßig kleinem Platzbedarf mit geringstem apparatetechnischem Aufwand stark unterschiedlich große, insbesondere Briefsendungen untersucht werden können. Denn die beiden Strahlengänge, die durch die entsprechenden Spiegelanordnungen in Verbindung mit dem Strahlumlenker erzeugt werden können, weisen einen vordefinierbaren Abstand zueinander auf, sodass beispielsweise einmal die eine Seite einer Briefsendung untersucht werden kann, und nach

Umlenkung des Strahles oder Strahlenbündels durch den Strahlumlenker die zweite Seite einer Briefsendung, das heißt, mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können zwei beabstandet zueinander angeordnete

Fokuspunkte erzeugt werden. Vorteilhaft wird die Briefsendung in das Gehäuse der Einrichtung hierbei derart eingelegt, dass der erste

Strahlengang mit dem ersten Fokuspunkt in der Grundeinstellung mittig auf der ersten zu untersuchenden Fläche der Postsendung auftritt, und der zweite Strahlengang mit dem zweiten Fokuspunkt genau mittig auf der zweiten Fläche. Das heißt, dass der Bewegungsraum der Postsendung oder ganz allgemein des zu untersuchenden Gegenstands unter dem Strahl durch einen sehr kurzen Weg sowohl in X- als auch in Y-Richtung gekennzeichnet ist, was dem Ziel einen besonders klein bauenden

Spektralapparat bereitzustellen, entgegenkommt.

Die Spiegel jeder Spiegelanordnung, also sowohl Parabolspiegel als auch Strahlumlenker, stehen hierbei im Dreieck derart zueinander, dass die Strahlen von dem einen Spiegel zum nächsten Spiegel immer um 90° umgelenkt werden.

Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So ist insbesondere vorgesehen, dass nach einer ersten Variante der Strahlumlenker als planer Spiegel ausgebildet ist, wobei der Spiegel zur Erzeugung des zweiten Strahlenganges um 90° verschwenkt wird.

Denkbar ist in diesem Zusammenhang ebenfalls der Einsatz eines im Querschnitt runden Körpers, dessen Frontfläche eine im Winkel von 90° verlaufende stirnseitige Schräge als plane, spiegelnde Stirnfläche aufweist. Zur Strahlumlenkung ist hierbei eine Verdrehung um 180° erforderlich.

Eine zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass der Strahlumlenker als prismenartiger Spiegel ausgebildet ist, der zur Erzeugung des zweiten Strahlenganges in der Ebene verschieblich ist, sodass in beiden Fällen der Strahlengang durch den Strahlumlenker um jeweils 90° zu jeder Seite ausgehend von der Mitte abgelenkt wird.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass sowohl der Emitter als auch der Detektor auf Millimeterwellenbasis arbeiten, was auch unter dem Begriff Terahertztechnologie bekannt ist. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Gehäuse mit einer Einrichtung, so wie sie zuvor beschrieben worden ist. Dieses Gehäuse zeichnet sich dadurch aus, dass der zu untersuchende Gegenstand relativ zur

erfindungsgemäßen Einrichtung in mindestens zwei Raumrichtungen verschieblich in dem Gehäuse angeordnet ist.

Des Weiteren ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur

spektroskopischen Untersuchung von Gegenständen, insbesondere von Postsendungen, mit einer Einrichtung, wie sie zuvor beschrieben worden ist. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer ersten Stellung des Strahlumlenkers ein dieser Stellung des Strahlumlenkers zugeordneter erster Flächenabschnitt des Gegenstands durch Abscannen mit dem ersten Spiegelpaar untersucht wird, wobei nach Abscannen des ersten Flächenabschnitts die Stellung des Strahlumlenkers derart verändert wird, dass mit dem zweiten Spiegelpaar ein weiterer zweiter

Flächenabschnitt abgescannt wird, wobei zum Abscannen der Gegenstand relativ zu dem ersten und zweiten Spiegelpaar verschieblich ist.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in einer

perspektivischen Darstellung mit einem prismenartigen Strahlumlenker;

Fig. 2 zeigt eine Darstellung gemäß der Fig. 1 , wobei als

Strahlumlenker ein planer Spiegel vorgesehen ist;

Fig. 3 zeigt als Variante zu Fig. 2 einen Strahlumlenker in Form

eines im Querschnitt runden Körpers mit stirnseitig im Winkel von 90° zur Mittellängsachse verlaufender Spiegelfläche. In den drei Zeichnungen sind gleiche Gegenstände mit gleichen

Bezugszeichen versehen. Die insgesamt mit 1 bezeichnete Einrichtung zur spektroskopischen Untersuchung umfasst jeweils eine Spiegelanordnung 3, 13 zu jeder Seite der mit 5 bezeichneten Postsendung. Die Postsendung weist eine erste und zweite Hälfte 5a und 5b auf. Eine jede

Spiegelanordnung 3, 13 umfasst drei hochreflektierende Parabolspiegel 3a, 3b, 3c bzw. 13a, 13b, 13c. Der Spiegelanordnung 3 ist ein Detektor 6 der Spiegelanordnung 13 ein Emitter 16 zugeordnet.

Im jeweiligen ersten und zweiten Strahlengang befindet sich der

prismenartige Spiegel 9 bzw. 19. Der Vorgang der Untersuchung mit Terrahertzstrahlen stellt sich in Anschauung von Fig. 1 nunmehr wie folgt dar:

Erster Strahlengang: Durch den Emitter 6 werden Terahertzstrahlen ausgesandt, die durch den hochreflektierenden Parabolspiegel 13b in Richtung des prismenartigen Spiegels 9 umgelenkt und parallelisiert werden. Dort werden sie um 90° umgelenkt, gelangen auf den

Parabolspiegel 3a, von wo sie aus der Ebene der beiden Spiegel 3a, 3b heraus umgelenkt werden, und sie unter Bildung eines ersten Fokus 22 auf der ersten Seite 5a der Briefsendung 5 durch die Briefsendung 5

transmittierend den Parabolspiegel 13a erreichen, dort um 90° umgelenkt werden, auf den prismenartigen Spiegel 19 treffen, und von dort aus auf den weiteren Parabolspiegel 3b umgelenkt werden, um dann zu dem

Detektor 16 zu gelangen. Das heißt, sowohl durch den Parabolspiegel 13a als auch durch den Parabolspiegel 3a erfolgt eine Änderung der

Strahlungsebene. Zweiter Strahlengang: Werden nun sowohl der prismenartige Spiegel 9 als auch der prismenartige Spiegel 19 in Richtung des Pfeiles 20 verschoben, dann wird in den Strahlengang einbezogen der hochreflektierende

Parabolspiegel 3c der Spiegelanordnung 3 bzw. der hochreflektierende Parabolspiegel 13c der Spiegelanordnung 13. Es ergibt sich dann ein zweiter Strahlengang, der nicht dargestellt ist, dessen Fokus 22a allerdings 5 seitlich versetzt zu dem ersten Fokus 22 auf der rechten Seite 5b der

Briefsendung 5 zu finden ist. Das heißt, der Fokus 22 findet sich auf der ersten linken Hälfte 5a der Postsendung wieder, der zweite Fokus 22a auf der zweiten rechten Hälfte 5b der Postsendung. i o Das bedeutet, dass der Verschiebeweg der Postsendung 5 in X- und in Y- Richtung zwischen den beiden Spiegelanordnungen 3, 13 durch die Erzeugung der beiden Strahlengänge verhältnismäßig gering ist, sodass auch ein Gehäuse, was nicht dargestellt ist, den gesamten Spektralapparat umschließt, dass von den Ausmaßen her klein gehalten werden kann.

15

Die Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 lediglich darin, dass hier den beiden Spiegelanordnungen 3, 13 kein prismenartiger Spiegel zugeordnet ist, sondern lediglich ein planer Spiegel 29, 39, der nicht in der Ebene verschoben wird, sondern der entsprechend dem Pfeil 21 verschwenkbar

20 ausgebildet ist.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 3 ist der Strahlumlenker jeweils im

Querschnitt als runder Körper 49, 59 ausgebildet, dessen spiegelnde Stirnfläche 49a, 59a im Winkel von 90° zur Mittellängsachse des runden Körpers verläuft. Die spiegelnde Stirnfläche ist plan. Zur Erzeugung des

25 zweiten Strahlengangs wird der Körper um 180° verdreht (Pfeil 23). Bezugszeichenliste:

5

1 Einrichtung

3 Spiegelanordnung

3a, 3b, 3c Parabolspiegel

5 Postsendung

5a erste Hälfte der Postsendung

5b zweite Hälfte der Postsendung

6 Emitter

9 prismenartiger Spiegel

10 Spiegelanordnung

13a, 13b, 13c Parabolspiegel

16 Detektor

19 prismenartiger Spiegel

20 Pfeil

21 Pfeil

22, 22a Fokus

23 Pfeil

29 planer Spiegel

39 planer Spiegel

49, 59 runder Körper mit spiegelnder Stirnfläche

49a, 59a spiegelnde Stirnfläche

Claims

Ansprüche:

1. Einrichtung (1 ) zur spektroskopischen Untersuchung von

5 Gegenständen, insbesondere Postsendungen in Hinblick auf gefährliche Stoffe, umfassend jeweils mindestens eine Spiegelanordnung (3, 13) aufeinander gegenüberliegenden Seiten des zu untersuchenden Gegenstands (5), wobei die Durchleuchtungseinrichtung (1) des

Weiteren mindestens einen Emitter (6) und mindestens einen Detektoro (16) umfasst, wobei der Emitter (6) und der Detektor (16) jeweils einer Spiegelanordnung (3, 13) zugeordnet sind, wobei eine jede

Spiegelanordnung (3, 13) jeweils mindestens drei Parabolspiegel umfasst, wobei zwischen zwei ein erstes Spiegelpaar bildende Spiegel einer jeden Spiegelanordnung (3, 13) ein Strahlumlenker zur Erzeugung5 eines ersten Strahlengangs angeordnet ist, wobei bei Veränderung der Stellung des Strahlumlenkers mit einem dritten Parabolspiegel (3c; 13c) und mit einem Parabolspiegel aus dem ersten Spiegelpaar, wobei die beiden Parabolspiegel im rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind ein zweites Spiegelpaar zur Erzeugung eines zweiten Strahlengangs0 gebildet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Strahlumlenker als planer Spiegel (29, 39; 49, 59) ausgebildet5 ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der plane Spiegel (29, 39; 49, 59) zur Erzeugung des zweiteno Strahlengangs um 90° verschwenkt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Strahlumlenker als prismenartiger Spiegel (9, 19) ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der prismenartige Spiegel (9, 19) in der Ebene verschieblich ist.

6. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass sowohl der Emitter (6) als auch der Detektor (16) auf

Millimeterwellenbasis arbeiten.

7. Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Spiegel (3a, 3b, 3c); (13a, 13b, 13c) im rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind.

8. Gehäuse mit einer Einrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass der spektroskopisch zu untersuchende Gegenstand (5) relativ zur Einrichtung (1) zur spektroskopischen Untersuchung in mindestens zwei Raumrichtungen (X, Y) verschieblich in einem Gehäuse angeordnet ist.

9. Verfahren zur Untersuchung von Gegenständen, insbesondere von

Postsendungen mit einer Einrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass in einer ersten Stellung des Strahlumlenkers ein in dieser Stellung des Strahlumlenkers zugeordneter erster Flächenabschnitt des

Gegenstands durch Abscannen mit dem ersten Spiegelpaar untersucht wird, wobei nach Abscannen des ersten Flächenabschnitts die Stellung des Strahlumlenkers derart verändert wird, dass mit dem zweiten Spiegelpaar ein weiterer, zweiter Flächenabschnitt abgescannt wird, wobei zum Abscannen der Gegenstand relativ zu dem ersten und dem zweiten Spiegelpaar verschieblich ist.