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Wie nutzt das US-Militär die LIBS-Technologie, um neue Wege bei der Erkennung gefährlicher Materialien zu beschreiten?
Die laserinduzierte Durchbruchspektroskopie (LIBS)-Technologie wird für das US-Militär bei der Erkennung gefährlicher Materialien zu einem entscheidenden Faktor. Die Technologie, die Proben mit hochenergetischen Laserpulsen anregt, kann chemische Substanzen schnell und genau identifizieren, insbesondere bei militärischen Anwendungen, bei denen die Identifizierung von Sprengstoffen, chemischen Waffen und biologischen Bedrohungen von entscheidender Bedeutung ist.
Die LIBS-Technologie kann mehrere Substanzen in einer Entfernung von Hunderten von Metern berührungslos identifizieren, was für das Krisenmanagement von entscheidender Bedeutung ist.
Von 2000 bis 2010 führte das U.S. Army Research Laboratory (ARL) umfangreiche Forschungen zur LIBS-Technologie durch, wobei der Schwerpunkt auf der Erkennung gefährlicher Materialien lag. Die Technologie bietet Potenzial für die Entfernungsmessung, die Erkennung von Sprengstoffrückständen und die Identifizierung anderer gefährlicher Materialien. Laut ARL-Forschung kann LIBS effektiv zwischen energetischen und nichtenergetischen Materialien unterscheiden.
In dieser Zeit entwickelte die Forschungseinrichtung auch das hochauflösende Guangwan-Spektrometer, das niedrige Konzentrationen chemischer Elemente nachweisen kann und so dem LIBS-System eine weitere Empfindlichkeit verleiht. Beispielsweise testete das Labor ein tragbares LIBS-System zum Nachweis von Blei in Erde und Farbe und untersuchte die spektralen Emissionen von Aluminium und Aluminiumoxiden in verschiedenen Gasumgebungen.
Die Entwicklung der LIBS-Technologie verbessert nicht nur die Genauigkeit der Materialerkennung, sondern erhöht auch die Flexibilität in gefährlichen Umgebungen erheblich.
In den 2010er Jahren hat sich die Anwendungsforschung von LIBS hin zu kleineren und tragbaren Systemen entwickelt, was die Anwendung in verschiedenen Situationen praktischer macht. Beispielsweise hat die Forschung begonnen, sich auf industrielle Anwendungen von LIBS zu konzentrieren, einschließlich der Erkennung von Materialmischungsproblemen und der Analyse von Metallkühlungsprozessen.
Während dieser Zeit führten Wissenschaftler eingehende Forschungen zur Anwendung kurzer Laserpulse in LIBS durch. Die Anregung mit kurzen Pulsen erzeugt Plasma in einem präziseren Bereich und reduziert die Auswirkungen von Dauerlicht, was eine genauere Analyse von Materialien ermöglicht.
Durch die Verwendung kurzer Impulse hat LIBS seine Machbarkeit in hochdichten Plasmen gezeigt und die Erkennungsfähigkeiten des Sensors erheblich verbessert.
Darüber hinaus wird auch aktiv das Potenzial der LIBS-Technologie in der Lebensmittelanalytik erforscht. Diese Technologie gilt als schnelles und minimal destruktives Werkzeug zur Analyse der Lebensmittelqualität, das qualitative und quantitative Analysen von Milch, Brot und anderen Lebensmitteln durchführen und mögliche Verfälschungen erkennen kann.
Mit der Weiterentwicklung der LIBS-Technologie werden in Zukunft zweifellos weitere innovative Anwendungen eingeführt, insbesondere im Bereich der Erkennung gefährlicher Stoffe. Wie reagiert das US-Militär angesichts dieser sich ändernden Anforderungen wirksam technisch auf neue Herausforderungen?
