Technologies for standoff detection of liquid warfare agents

Abstract

The topic of this report is a review of technologies that can be used for standoff detection of chemical warfare agents in the liquid phase, with the aim to point out technologies that could be topic of a further study. Required sensitivity for the technology to be operationally interesting is estimated both in view of exposure limits and existing capacities. An attempt is made to evaluate the potential sensitivity, standoff distance and special features of the different technologies. It is found that several technologies that use active illumination of the target are likely required to obtain sufficient sensitivity to be of interest in a further study. For long range standoff detection (>10 m) technologies involving short-pulse (femtosecond) lasers are most interesting, but infrared spectroscopy with either wavelength scanning lasers or Fouriertransform spectroscopic systems should also be considered. For short range (~1 meter) detection, several other potential technologies are also identified that could be a topic for a further study. A few short range technologies also have the capacity to detect subsurface contamination. Two of the promising techniques that could easily be started at FFI are pointed out. These are particularly interesting because the Institute both have high level competence in the field as well as most of the expensive instruments required to initiate an investigation, and include wavelength scanning with an infrared laser and Fourier-transform spectroscopy with active illumination. The final choice of technologies for a further study would, however, depend on the intended mode of operation as defined by the user. This has not been a topic of this work.

Denne rapporten gir en oversikt over teknikker og teknologier som kan benyttes til avstandsdeteksjon av kjemiske stridsmidler i væskeform, og noen teknikker for videre studier blir anbefalt. Det gis først et estimat på hvor god sensitivitet som er nødvendig for at en teknikk skal kunne være operasjonelt interessant, både i lys av faregrenser og av eksisterende kapasiteter. Videre forsøkes det å estimere potensiell sensitivitet, mulig deteksjonsavstand og andre spesielle egenskaper for hver teknikk. Det konkluderes med at aktive teknikker (teknikker som belyser det som skal måles på) mest sannsynlig er nødvendig for å oppnå tilstrekkelig sensitivitet. For avstandsdeteksjon over relativt store avstander (>10 m) vil antagelig teknikker som bruker kortpuls (femtosekund) lasers være det beste valget, men teknikker som benytter infrarød spektroskopi enten ved hjelp av avstembare lasere eller instrumenter for Fouriertransformspektroskopi bør også vurderes. For kortere deteksjonsavstand (~1 meter) er flere teknikker interessante. Det finnes også noen få kortholdsteknikker som muliggjør deteksjon av forurensning under overflaten. To av de lovende teknikkene er plukket ut som forslag til for en oppstartsaktivitet på FFI. Disse teknikkene er spesielt interessante fordi instituttet allerede har kompetanse på høyt nivå innen dem samt at det er relativt godt utrustet med utstyr som vil være kostbart å anskaffe for en oppstartsaktivitet. De foreslåtte teknikkene er bølgelengdeskanning med infrarød laser og Fouriertransformspektroskopi med aktiv belysning av målet. De endelige valg av teknologier i en videre studie vil imidlertid avhenge av hvilken operasjonsform Forsvaret ser for seg for denne type utstyr. Dette har ikke vært tema for denne studien.