Raman spectroscopy for detecting trace amounts of energetic materials for counterterrorism issues

Raman spectroscopy
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The detection of trace levels of explosives has become more important in the last decades as terrorists have increasingly targeted civilians and some type of explosives can be prepared from easily obtainable ingredients. Among the detection technologies available, Raman spectroscopy is a powerful analytical tool for the study of forensic materials since it can view and analyze small samples down to picomole quantities with chemical specifi city. The ability to analyze both organic and inorganic compounds, either volatile or nonvolatile species, and to often examine them in situ has also increased the interest in the utility of Raman. In this work two applications of Raman-based techniques, developed at ENEA, are presented for the detection of trace amounts of explosives: Raman LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) proximal detection, capable of trace detection of explosives with a single UV laser shot in eye-safety conditions, and Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), capable of detecting molecules and substances in trace quantities down to picograms.

 

Rilevamento di tracce di materiali energetici tramite spettroscopia Raman a fini antiterroristici


Il rilevamento di esplosivi a livello di traccia ha acquisito maggiore importanza negli ultimi decenni, in particolare da quando i terroristi hanno sempre più preso di mira obiettivi civili e alcuni tipi di esplosivi possono essere preparati con ingredienti facilmente reperibili. Tra le tecnologie di rilevamento attualmente disponibili, la spettroscopia Raman è un potente strumento di analisi per lo studio di materiale forense, in grado di visualizzare e analizzare piccolissime quantità di campioni, dell’ordine di picomoli, con la relativa specificità chimica. Grazie alla capacità di individuare composti organici e inorganici, volatili o non volatili, e spesso di esaminarli in loco, l’interesse circa l’utilità della tecnologia Raman è divenuto ancora maggiore. Nel presente articolo sono illustrate due applicazioni della tecnologia Raman, sviluppate dall’ENEA, per il rilevamento di tracce di esplosivi: il rilevamento prossimale Raman LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging), che permette di individuare tracce di esplosivo con un unico fascio laser UV in condizioni di sicurezza per gli occhi, e la tecnica spettroscopica SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy), che consente di rilevare tracce di molecole e sostanze in quantità fino a picogrammi.

 

DOI: 10.12910/EAI2014-88

S. Almaviva, F. Angelini, R. Chirico, G. Dipoppa, I. Menicucci, M. Nuvoli, A. Puiu, A. Palucci, S. Botti, L. Cantarini, A. Rufoloni

Contact person: Antonio Palucci - antonio.palucci@enea.it



Salvatore Almaviva, Federico Angelini, Roberto Chirico, Giovanni Dipoppa, Ivano Menicucci, Marcello Nuvoli, Adriana Puiu, Antonio Palucci - ENEA, Technical Unit for the Development of Applications of Radiation - Diagnostics and Laser Metrology Laboratory

Sabina Botti, Luciano Cantarini - ENEA, Technical Unit for the Development of Applications of Radiation - Photonics Micro and Nanostructures

Alessandro Rufoloni - ENEA Technical Unit for Nuclear Fusion - Superconductivity Laboratory