En collaboration avec des partenaires de la recherche et de l'industrie, Fraunhofer IAF a développé un scanner portatif pour les substances dangereuses dans le cadre du projet européen CHEQUERS. Le capteur détecte les explosifs, substances toxiques et autres substances dangereuses en temps réel et aidera le personnel d'urgence à détecter sur place les scènes de crime, après des accidents ou des attentats terroristes. Le 25 avril, le consortium du projet s'est réuni pour la réussite du projet.

Les forces de police découvrent une pièce suspecte lors d'une perquisition, une pièce qui peut être n'importe quoi :un laboratoire de drogue ou d'explosifs ou simplement un faux. Afin de réagir immédiatement, ils ont besoin de savoir à quelles substances chimiques ils sont confrontés. D'habitude, l'analyse prendrait du temps et impliquerait de prélever un échantillon et de l'envoyer à un laboratoire externe. Portable, il n'existe pas à ce jour de scanners sûrs pour les yeux capables d'identifier rapidement et à distance de nombreux produits chimiques jusqu'à une distance de 1 m.

Dans le cadre du projet européen CHEQUERS, l'Institut Fraunhofer de physique appliquée des solides IAF et ses partenaires ont développé conjointement un scanner portatif pour la détection à distance d'explosifs et de substances dangereuses. "Notre scanner de substances dangereuses couvre une large gamme spectrale en un rien de temps, fournit des résultats précis et peut même être utilisé par du personnel non formé. Ceci est extrêmement utile sur les scènes de crime, après des attentats terroristes ou après des accidents dans des installations industrielles dans lesquelles des produits chimiques se sont répandus de manière incontrôlée. Les forces de secours peuvent réagir immédiatement à la menace, " explique le Dr Stefan Hugger, chef de projet et scientifique chez Fraunhofer IAF.

Rapide, précis et portatif

Le consortium de CHECKERS a relevé le défi technique de réaliser un système portatif pour la détection à distance de substances dangereuses à une distance sûre et avec un temps de réaction rapide. Le résultat est un appareil de mesure basé sur la spectroscopie de rétrodiffusion infrarouge. L'équipe de recherche a combiné des lasers à cascade quantique très rapides et largement accordables avec des optiques de transmission et de réception ajustées, des détecteurs IR rapides et un logiciel de contrôle et de détection d'appareillage.

La recherche s'est déroulée dans le cadre du projet "Capteurs laser compacts haute performance, " CHECKERS en abrégé (www.chequers.eu). Depuis 2015, Fraunhofer IAF a collaboré avec les instituts Fraunhofer IPMS et CAP, l'Office fédéral de la police criminelle, ainsi que les sociétés Vigo Systems, M Squared Lasers et Modus Recherche et Innovation, afin de développer un scanner portatif pour les substances dangereuses. CHECKERS a été financé par l'Union européenne dans le cadre du programme Horizon 2020. Le 25 avril, 2019, le projet m'associe pour clôturer avec succès le projet à Bruxelles.

Laser à cascade quantique miniaturisé

Les capteurs portables pour les détections spectroscopiques à distance nécessitent des sources laser accordables particulièrement compactes et rapides. « De tels appareils doivent compenser les mouvements inévitables de la main tout en étant capables de détecter un spectre concluant dans un court laps de temps. En collaboration avec Fraunhofer IPMS, nous avons développé un laser à cascade quantique miniaturisé avec un résonateur externe capable de balayer toute la gamme spectrale de la puce laser QC en une milliseconde seulement, " explique Hugger, qui a représenté Fraunhofer IAF lors de la réunion finale. Le principe de mesure est basé sur un éclairage spectral sélectif de la cible dans la gamme de longueurs d'onde de 1000 à 1300 cm-1. La substance chimique est identifiée sur la base de l'intensité de la lumière rétrodiffusée et de la longueur d'onde d'éclairage. L'empreinte spectrale est associée à la base de données intégrée qui contient une grande quantité de substances importantes pour la sécurité, et ainsi la substance peut être identifiée.

Le démonstrateur portatif a réussi une série de mesures de test menées par l'Office fédéral de la police criminelle en coopération avec Fraunhofer IAF début 2019. "Pendant les mesures de test, le scanner de substances dangereuses a pu détecter de nombreux explosifs et leurs précurseurs, et a ainsi prouvé que la technologie fonctionne. La prochaine étape est d'augmenter la robustesse du système de mesure pour le rendre prêt pour une utilisation quotidienne, " dit Hugger.