Darmstädter Verfahren entdeckt gut getarnte Antipersonen-Minen mit Hilfe von Kernspinresonanz

Um das Auffinden ihrer Sprengkörper zu erschweren, verwenden Hersteller von Landminen so wenig Metallteile wie möglich. Herkömmliche Landminen-Detektoren arbeiten deshalb so präzise, dass sie auch ein Gramm Metall aus 20 Zentimeter Entfernung entdecken. Selbst bei harmlosen Metallstücken wie rostigen Nägeln oder Splittern im Boden geben sie Alarm, was die Suche nach Landminen zeitraubend und umständlich macht. Erkennungsprobleme haben sie auch bei aus Kunststoff gefertigten Minen. Forscher arbeiten deshalb weltweit an verbesserten Detektoren, die eine Technik auf Basis der so genannten Quadrupol-Kernresonanz (Nuclear Quadrupole Resonance NQR) nutzen. Mithilfe elektromagnetischer Wellen im Radiobereich spüren sie den Stickstoff auf, den die meisten Sprengkörper enthalten. Befindet sich ein Explosivstoff in der Nähe wird ein typisches Signal ausgestrahlt, das von der Molekülstruktur des Explosivstoffs abhängt. TNT, das in Landminen häufig zum Einsatz kommt, erzeugt hier aber nur ein schwaches Signal. Daher lassen sich mit dieser Methode zwar Anti-Panzer-Minen entdecken, die rund fünf Kilogramm TNT enthalten, aber keine sprengstoffarmen Anti-Personen-Minen mit nur wenig TNT-Anteil.

Markus Nolte und seine Kollegen vom Institut für Festkörperphysik der Universität Darmstadt, der Universität Dortmund und der Staatsuniversität Kaliningrad entwickelten jetzt ein neues Verfahren um diese Signale zu verstärken. Mit der Hilfe eines starken äußeren Magnetfelds polarisieren die Forscher die Wasserstoffprotonen im TNT. Sie reduzieren dann das magnetische Feld so stark, dass die Protonen auf ein Energieniveau fallen, das dem der Stickstoffatomkerne im Sprengstoff entspricht. An diesem Punkt übergeben die Protonen ein Teil ihrer Polarisation an die Stickstoffatomkerne. Damit produzieren die Forscher ein starkes Signal, das sich messen lässt. Daraus lässt sich dann das TNT sogar bis auf ein halbes Gramm genau ermitteln.

Nolte betont, dass die Technik bislang nur im Labor funktioniert. Bis zur Konstruktion eines handlichen Minensuchgeräts wird deshalb noch einige Zeit vergehen. Die Forscher gehen aber davon aus, dass es sich um eine vielversprechende Technik handelt. “Die neue Methode ergibt extrem genaue Ergebnisse, die eines Tages hoffentlich dazu beitragen, viele Leben zu retten”, sagt Teammitglied Alexei Privalov.

Weltweit sind 60 bis 100 Millionen Landminen über mehr als 60 Länder verteilt. Durch Kontakt mit den Minen werden pro Jahr 20.000 Menschen verletzt oder getötet.