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StartseiteForschung aktuellEin Terahertzspektrometer erkennt Drogen in der Post14.05.2014

Die elektronische SpürnaseEin Terahertzspektrometer erkennt Drogen in der Post

Das Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik hat eine Art elektronischen Spürhund entwickelt. Er erkennt Briefe mit gefährlichen oder drogenhaltigen Substanzen, ohne sie zu öffnen - so bleibt das Briefgeheimnis gewahrt.

Von Piotr Heller

Zahlreiche vom Zoll nummerierte Briefe und Päckchen liegen  in den Regalen der Postabfertigung des Zollamtes Nord in Düsseldorf (Nordrhein-Westfalen). (picture-alliance / dpa / Matthias Balk)
Unter den Briefmarken werden manchmal Drogen geschmuggelt. (picture-alliance / dpa / Matthias Balk)

"Wir haben eine Schublade, wir lassen die ausfahren und legen dann einen Brief rein, sehen dann auf unserem Monitor ein Bild von dem Brief. Nun können wir die Bereiche, die wir untersuchen möchten, auswählen. Zum Beispiel eine auffällige Stelle ist die Briefmarke. Denn unter der Briefmarke wird manches Mal eine Droge geschmuggelt in Form von Pulver."

Frank Ellrich vom Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik versucht, ein Geheimnis zu wahren. Das Briefgeheimnis. Gleichzeitig will er aber wissen, was in dem Briefumschlag drin ist, den er in der Hand hält. Denn mancher Brief birgt ein Geheimnis, das nichts damit zu tun hat, was in ihm geschrieben steht. Briefe werden etwa dazu missbraucht, Drogen in ein Gefängnis zu schmuggeln.

Bisher brauchte man einen Drogenspürhund, um einen solchen Brief zu erkennen, ohne ihn zu öffnen. Frank Ellrich jedoch braucht dazu keinen Hund aus Fleisch und Blut. Er benutzt ein Terahertzspektrometer. Die Maschine heißt T-Cognition, sie ist etwa so groß wie ein Kopierer und man könnte sie als eine Art elektronischen Drogenspürhund bezeichnen.

"Das funktioniert so: Wir schießen mit der Terahertzstrahlung durch den Brief hindurch, auch dort, wo eine Droge sein könnte. An dieser Stelle schießen wir komplett hindurch und nehmen das sogenannte Transmissionsspektrum auf."

Drogen haben verschiedene Frequenzen

Teraherzstahlen sind - wie Licht auch - elektromagnetische Wellen. Sie schwingen eine Billion Mal in der Sekunde und liegen damit zwischen der Infrarot- und der Mikrowellenstrahlung. Ellrich feuert ein ganzes Spektrum der Wellen durch den Brief, also verschiedene Frequenzen. Die meisten dringen durch, einige werden absorbiert. Auf der anderen Seite des Briefs misst ein Detektor die Teraherzwellen, die durchkommen. Die absorbierten Frequenzen sind als Dellen in der Messkurve erkennbar.

"So hat zum Beispiel eine Droge Heroin oder eine Droge Kokain bei verschiedenen Frequenzen verschiedene solcher Einbrüche, die man auch Absorbtionsbanden nennt. Und wir wissen natürlich, weil wir im Vorfeld diese Stoffe untersucht haben, wo die Banden bei welchen Drogen sind. Und das gleichen wir automatisch mit einer Datenbank ab."

Auf dem Bildschirm, der an die Maschine angeschlossen ist, erscheint ein roter Punkt über der Briefmarke. Treffer: Der elektronische Spürhund hat angeschlagen. Unter der Briefmarke befindet sich also eine Substanz, die in der Datenbank der Maschine gespeichert ist.

"Wir gehen auf den Punkt, der kritisch war, der wird angezeigt, in diesem Fall ist da Paraaminobenzoesäure enthalten. Das ist ein Material, das ist völlig ungefährlich, das befindet sich zum Beispiel in Sonnenschutzmittel, ist jetzt hier nur zu Show-Zwecken als Simulanz angedacht."

Kein schnelles Gerät

Die ganze Prozedur zeigt: Das Gerät funktioniert, aber besonders schnell ist es nicht. Bis ein Brief überprüft ist, vergehen ein, zwei Minuten - und das auch nur dann, wenn man weiß, wo man suchen muss. Denn die Maschine analysiert Briefe Punkt für Punkt. Frank Ellrich und sein Team arbeiten gerade daran, den Prozess zu beschleunigen. Eine weitere Herausforderung für die Wissenschaftler war es, Drogen in die Datenbank der Maschine aufzunehmen. Also den Spürhund zu trainieren. Hier trafen die Fraunhofer-Forscher auf die Wirklichkeit der Drogenszene.

"Wir haben eine Sondergenehmigung, wir dürfen uns Drogen kaufen, Reinstdrogen aus dem Labor, haben die charakterisiert, haben dann aber in der Praxis festgestellt, dass es da starke Abweichungen gibt gegenüber den Straßendrogen. Denn in Straßendrogen sind die Reinstdrogen nur zu einem sehr geringen Anteil vorhanden, weil sie natürlich sehr stark gestreckt sind. Das heißt, wir haben unsere Suche nicht nur auf Drogen begrenzt, sondern sogar noch erweitert Richtung Streckmittel. Wir suchen auch nach Laktose, wir suchen auch nach Koffein."

Welche Terahertzspektren Frank Ellrich und sein Team der Maschine schon beigebracht haben, das will er nicht verraten. Aber es werden immer mehr. Schließlich tauchen immer neue Drogen auf. Als nächstes sind auch Sprengstoffe und biologische und chemische Kampfstoffe wie etwa das Pflanzengift Rizin an der Reihe. So soll die elektronische Spürnase in Zukunft nicht nur Gefängnisse vor Drogenschmugglern schützen, sondern auch prominente Personen vor Anschlägen mit Briefbomben oder Gift.

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