对话：Anja Köhntopp 博士和 Christoph Kölbl 博士

能否介绍一下你们的学术背景？

Christoph：我在康斯坦茨大学获得了博士学位。我的主要研究课题是基于超快、高重频激光系统的和频显微镜。目前我在德国航空航天中心 (DLR) 技术物理研究所工作，担任小组负责人，我所在的研究小组主要负责开发用于检测化学、生物和爆炸性物质 (CBE) 的紧凑型系统。

Anja：我是一名化学家，在基尔大学获得了物理化学博士学位，主要研究光可切换分子的超快激光光谱。目前我也在 DLR 担任小组负责人，主要从事 CBE 物质检测系统的开发工作。

DLR 下属研究所的核心竞争力是什么？

Christoph：DLR 的四大支柱是航空、航天、交通和能源。此外还有跨越全部四个支柱领域的安全和数字化领域。我所在的小组隶属于安全部门。

请跟大家介绍一下你们与爆炸物检测相关的项目。

Anja：在与警方以及其他渴望采用非接触式爆炸物检测系统的最终用户进行大量讨论之后，PHYLAX 项目应运而生。其目的是加快机场等场所的安检流程。我们所提出的想法是，利用基于激光的系统来检测物体表面的爆炸物痕迹。在该项目中，我们重点检测鞋子表面，但原则上该系统适用于任何表面，例如行李、手部或汽车表面。在进行检测时，我们同时使用紫外拉曼光谱仪和中红外 (MIR) 吸收光谱仪来检测物体表面。我们会对两组检测数据进行评估，以确定是否存在爆炸物的痕迹。通过结合这两种技术，可以确保我们在各种情况下检测到爆炸物——即使爆炸物痕迹逃过其中一种技术的法眼，也会被另一种技术所发现。我们还实现了一套追踪系统来确保系统扫描的是鞋子，而非地面。

检测系统具体是如何运作的？

Christoph：MIR 吸收光谱仪属于远距离系统（参见 L. B. Dreier 等人编著的“Sensors 22, 7839”（2022）），其采用重复频率为 1 MHz 的脉冲量子级联激光器。我们在大约 6.5µm 到 11.5µm 的宽光谱范围内进行调谐并测量散射光。在信号检测方面，我们使用了 UHF-BOX Boxcar 平均器，从激光信号中减去背景信号。

在追踪方面，我们使用了 3D 相机系统来创建被检测人员的大致模型，并找到鞋子的位置。然后，使用扫描镜将激光束对准鞋子中部并扫描鞋子区域。瞄准过程完全自动化。

在您看来，这种检测方式有什么特别具有前景的应用？

Anja：我们基于激光的检测系统速度很快，在您把行李放到传送带上或者做其他事情的同时，就可以检测出爆炸物的痕迹，这意味着您无需站着原地等待扫描完成。

下一步的工作是什么？

Anja：目前，我们创建了一个研究模型来论证该原理的有效性。下一步，我们希望能够在真实环境中验证该技术。在整个项目过程中，我们一直在与最终用户保持联系，以获得其意见和反馈。现阶段，我们将展开更紧密的合作，以开发出原型机。

你们参与了许多项目，能跟我们谈谈 VinoLAS 项目吗？

Christoph：在 VinoLAS 项目中，我们利用荧光光谱仪来检测酿酒葡萄叶子上的病原菌。与 PHYLAX 项目类似，我们首先在实验室里建立了一个研究模型，研究模型使用 UHF-BOX Boxcar 平均器来测量来自纳秒或皮秒激光脉冲的激发荧光。最近，我们开发了一个紧凑型测量系统，可以直接在葡萄园进行测量。

这个项目包含品酒吗？

Christoph：（笑着说）在葡萄园内顺利完成测量之后，我们喝了些葡萄汁。

你们对于接下来的项目有什么计划吗？

我们正在着手进行一个新的 DLR 内部项目，涉及到气相检测。其目标是建立一个基于无人机的气体泄漏检测系统。我们将在无人机上安装整个光学系统，这意味着系统的设计需要非常紧凑。

你们工作之余喜欢做什么？

Anja：我喜欢爬山、看书，放松身心。

Christoph：我在进行铁人三项训练，但只是出于兴趣，不是为了成为“钢铁侠”。