Sicherheit und Verteidigung

Seit jeher erfordern Anwendungen aus den Bereichen (ziviler) Sicherheit und Verteidigung ein Höchstmaß an Komplexität und Zuverlässigkeit. Diesen stetig wachsenden Anforderungen und Ansprüchen seiner Kunden stellt sich das Geschäftsfeld Space and Security des Fraunhofer IMS mit modernsten und innovativen MEMS Technologien (»micro-electro-mechanical systems«), die in flexible, zukunftssichere und zuverlässige Kundenendanwendungen mit Schwerpunkt auf optische Sensoren zur Beobachtung sowie Überwachung kritischer Infrastrukturen münden.

Als eine dieser modernen und zukunftsorientierten Technologien erlaubt die sog. IRFPA-Technologie (»infrared focal plane array«) im Geschäftsfeld Space and Security des Fraunhofer IMS die passive Beobachtung, Detektion und Überwachung von Personen und Objekten mittels bildgebender ungekühlter IR-Sensorik. Dabei weist eine passive Objektbeobachtung den entscheidenden Vorteil auf, dass keine aktive Beleuchtung der abzubildenden Szene benötigt wird, da die zu detektierenden Personen oder Objekte gemäß Planck’schen Strahlungsgesetz selbst IR-Strahlung emittieren.

Je nach individueller, kundenspezifischer Anforderung eignet sich entweder der als MWIR (»mid wave infrared«) bezeichnete Wellenlängenbereich von 3 µm bis 5 µm oder der als LWIR (»long wave infrared«) definierte Wellenlängenbereich von 8 µm bis 14 µm besser zur Realisierung und Umsetzung der Anforderungen aus den Bereichen (ziviler) Sicherheit und Verteidigung.

Optische Sensoren für (zivile) Sicherheit

So bieten sich MWIR-sensitive IRFPA-Sensoren vor allem zur Detektion und Überwachung sogenannter »heißer« Quellen mit einer Temperatur von mehreren hundert Kelvin an, wie es zum Beispiel in der bildgebenden Gas-Sensorik oder auch in der Branddetektion bzw. -bekämpfung der Fall ist. Dabei kann das Geschäftsfeld Space and Security des Fraunhofer IMS seine IRFPA-Sensoren technologisch derart konzipieren und auf die jeweiligen kundenspezifischen Anforderungen anpassen, dass die zu detektierenden Gase nicht nur bildgebend dargestellt werden, sondern auch empfindlich auf die jeweiligen Spektrallinien unterschiedlicher Gase reagieren.

Im konkreten Fall der Branddetektion bzw. -bekämpfung wird durch die IRFPA-Technologie also nicht nur eine gegenüber dem sichtbaren Lichtspektrum kontrastreichere Visualisierung des eigentlichen Brandherdes möglich, auch erlaubt die spektrale Detektion giftiger Gase wie zum Beispiel CO (Kohlenmonoxid) oder O₃ (Ozon) beziehungsweise leicht entzündlicher, brennbarer Gase wie zum Beispiel CH₄ (Methan) oder NH₃ (Ammoniak) eine frühzeitige und sichere Abschätzung sowie Bewertung kritischer Gefahrensituationen für unterschiedlichste Anwendungen aus dem Bereich der (zivilen) Sicherheit.

Optische Sensoren zur Personendetektion

Dagegen finden IRFPA-Sensoren, die für den LWIR-Bereich optimiert sind, vor allem bei der Detektion menschlicher Wärmestrahlung Verwendung. Sie ermöglichen eine zuverlässige Personendetektion und -überwachung unter eingeschränkten Sichtverhältnissen (wie beispielsweise Nacht, Nebel, Smog oder Rauch). Letztere ist nicht nur relevant für Kundenendanwendungen mit polizeilichem beziehungsweise militärischem Anspruch, sondern auch im Bereich ziviler Sicherheit wie zum Beispiel in der Berg- und Seenotrettung oder Verkehrssicherheit. Als zusätzliche Anwendung aus dem Bereich der (zivilen) Sicherheit erlaubt die IRFPA-Technologie im Geschäftsfeld Space and Security des Fraunhofer IMS die kontaktlose Messung der menschlichen Körpertemperatur, wie sie bei Zugangskontrollen kritischer beziehungsweise viel frequentierter Infrastrukturen Verwendung findet.

Soll eine Detektion von Objekten nicht unter eingeschränkten Sichtverhältnissen erfolgen, sondern bewegen sich die zu detektierenden Objekte mit hoher Geschwindigkeit, so bietet sich die innovative BSI SPAD-Technologie (»backside illuminated single photon avalanche diode«) im Geschäftsfeld Space and Security des Fraunhofer IMS an. BSI SPAD-Arrays können als hochsensitive Detektoren in LiDAR-Sensoren (»light detection and ranging«) zur dreidimensionalen Erfassung der Umgebung und sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Objekten für Anwendungen in den Bereichen Sicherheit und Verteidigung eingesetzt werden.