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Körperscanner

Einsatzgebiete [Bearbeiten]

Körperscanner werden im Besonderen für die Personenkotrolle in Sicherheitsbereichen eingesetzt. Beispielsweise an Flughäfen sollen mit Hilfe dieser Technik gezielt Personen untersucht werden um das unerlaubte Mitführen von verbotenen Stoffen und Waffen zu detektieren. Die bisher üblichen Sicherheitskontrollen umfassen oft einen Metalldetektor und zusätzliches Abtasten der Passagiere durch einen Sicherheitsbeamten. Körperscanner ermöglichen nun die Detektion von nicht-metallischen Stoffen (z.B. Flüssigkeiten, Keramik) durch die Kleidung hindurch.
Der Einsatz von technischen Kontrollen in Sicherheitsbereichen erzeugt eine größtmögliche Objektivität, da die Geräte bei jedem Passagier gleich vorsichtig aber auch unvoreingenommen sind. Durch den Einsatz von Körperscannern soll die Dauer der Sicherheitskontrolle pro Passagier verkürzt werden und nur noch ein partielles Abtasten von verdächtigen Personen nötig gemacht werden.
Zur Realisierung von Körperscannern sind generell drei technische Verfahren möglich und erprobt

1. Einsatz von passiven Terahertz- oder Millimeterscannern
2. Einsatz von aktiven Rückstreuscannern mit Röntgenstrahlung
3. Einsatz von aktiven Rückstreuscannern mit Terahertz- oder Millimeterstrahlung

Einsatz von passiven Rückstreuscannern mit Terahertz- oder Millimeterstrahlung [Bearbeiten]

Bei der passiven Methode werden die zu untersuchenden Objekte nicht mit einer weiteren Strahlenquelle angeleuchtet, sondern es wird die vom Körper ausgesendete Strahlung, sowie die Umgebungsstrahlung, gemessen. Der menschliche Körper sendet zu jeder Zeit eine Vielzahl von hochfrequenten Strahlungen aus, wie etwa seine Körperwärme. Die ausgesendeten Strahlungen können beim Körperscanner über ein Empfangspanel registriert werden und von entsprechender Auswertesoftware aufgearbeitet werden. Man erhält ein Wärmeabbild des untersuchten Menschen. Unerlaubte Gegenstände schotten die Eigenstrahlung ab und können so registriert werden.
Allerdings ist dieses Verfahren für Körperscanner recht aufwendig, da die vom Körper abgegebenen Strahlungsdosen sehr gering sind. Es werden somit besondere Anforderungen an die Aufnahmegeräte und Auswertesoftware gestellt, wie etwa Rauscharmut, Breitbandigkeit und Richtungsselektivität. Durch die Nutzung von Frequenzbändern mit niedrigen atmosphärischen Dämpfungen werden passive Abbildungssysteme besonders in den Frequenzbändern 35, 94, 140 und 220 GHz betrieben.

 

Einsatz von aktiven Rückstreuscannern mit Röntgenstrahlung [Bearbeiten]

Das Prinzip der aktiven Rückstreuscanner baut auf die Auswertungen von spezifischen Reflexionsmustern. Der zu untersuchende Körper wird mit Röntgenquellen angestrahlt und die entstehenden Reflexionen können durch eine Aufnahmeelektronik ausgewertet werden. Durch entsprechende Bildverarbeitungsprogramme können die ermittelten Bilder in Echtzeit für die Sicherheitsbeamten ausgegeben werden. Es ist mit dieser Methode möglich besonders hochauflösende Bilder zu erhalten. Allerdings ist eine Bildgebung nur in 2D möglich. Lediglich durch die Aufnahme sehr vieler Bilder ist am PC eine Darstellung der untersuchten Person in 3D möglich.
In der Personenkontrolle wird besonderes Augenmerk auf die Erkennung von Metallen und gefährlichen Stoffen gelegt um beispielsweise das Mitführen von Waffen und Sprengstoffen bis in sicherheitsrelevante Bereiche zu verhindern.
Rückstreuscanner mit Röntgenstrahlung werden vor allem in den USA verwendet. Da aber bei diesem Prinzip mit ionisierender Strahlung gearbeitet wird, werden negative Auswirkungen auf Zellen befürchtet.
Aus diesem Grund wurde das Verfahren von der Strahlenschutzkommission und dem europäischen Rat für den Einsatz innerhalb der EU abgelehnt. Lediglich für die Kontrolle von Gepäck und Postsendungen kommt diese Technologie zum Einsatz.

Einsatz von aktiven Rückstreuscannern mit Terahertz- oder Millimeterstrahlung [Bearbeiten]

 Bei diesem Verfahren werden bei der Untersuchung von Personen Terahertz oder Millimeterstrahlungsquellen eingesetzt.
Bei der Terahertztechnologie handelt es sich generell um nichtionisierende Strahlung im Bereich von Millimeterwellen (30-300 GHz) bis hoch zu Terahertzwellen (0,3 – 3 THz). Die Eindringtiefe bei diesen Wellenlängen, beispielsweise in die Haut, ist sehr gering, so dass durch diese Strahlung keine Schäden angenommen werden. Stoffe der Kleidung können allerdings problemlos durchleuchtet werden. Da der menschliche Körper vornehmlich aus Wasser besteht und somit eine annähernd gleichbleibende Reflexionsoberfläche zeigt, werden Fremdkörper gut abgesetzt aufgezeigt. Jeder angestrahlte Stoff hat eine individuelle spektrale Resonanzsignatur und ist somit detektierbar. Durch die Auswertung der Millimeterwellenreflexionen ist auch eine Entfernungsmessung möglich. Somit kann eine Abbildung der Person in Echtzeit in 3D realisiert werden.
Ein anschauliches Beispiel der entworfenen Personenkotrolle ist in dem Video auf diesem Link zu erkennen:

www.msnbc.msn.com/id/3032619/#34757172
(06.06.2012; 16:00 )

Durch die sich bietenden Möglichkeiten und Vorteile dieses Verfahrens begründet sich ein hohes Forschungsinteresse.Durch die Kooperation von Wirtschaftsunternehmen und Forschungseinrichtungen werden vermehrt zukunftsträchtige Projekte voran gebracht.
So zeigt sich eine neue Technik für den Einsatz in Körperscannern in dem Projekt „QPASS“ (Quick Personnel Automatic Safe Screening).
QPASS besteht aus einem 2m x 1m großem Panel vor dem der Passagier sich einmal um die eigene Achse dreht. Durch den Einsatz von insgesamt 3008 RX und 3008 TX- Antennen wird der Proband mit einer Operationsfrequenz von 70 – 80 GHz abgetastet. Es wird des SFCW Verfahren mit 64 Frequenzschritten verwendet. Hierbei wird jede Antenne einzeln als Sender angesprochen während alle anderen Antennen  parallel empfangen können. Es lässt sich bei der Nutzung der SiGe Bipolar Technologie eine Auflösung von bis zu 2mm erreichen.

Aktuelle Situation [Bearbeiten]

Durch Testphasen an verschieden Flughäfen in Finnland, Italien, Frankreich, Tschechien, Niederlande, Großbritannien und Deutschland (Hamburg) wurde der Einsatz von Köperscannern erprobt. Besonders in die allgemeine Diskussion ist der Testbetrieb am Flughafen Hamburg von September 2011 – Juli 2012 durch häufige Fehlalarme gekommen.
Seit September 2011 ist die Technologie der Körperscanner mit passiven Terahertzsystemen in der europäischen Union erlaubt. Die Einführung und die zusätzlichen Bedingungen sind allerdings Ländersache.
Die Kosten für ein Sicherheitskontrollgerät liegen zwischen 130.000 und 150.000 €. Führende Hersteller Von Personenkontrollgeräten sind „L-3 Communications“, „Smithdetection“ und „Rapidscan“. Durch verschiedene geförderte Forschungsprogramme beteiligen sich aber auch Firmen wie „Rohde & Schwarz“, „Infineon“ und der Bund an der Weiterentwicklung dieser Technologiesparte.

Ausblick

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Gegen die Verunsicherung der Bevölkerung in Bezug auf die komplette Transparenz des Passagiers für die Sicherheitsbeamten ( Verrufen als „Nacktscanner“) sind einige Regularien festgesetzt worden. So soll ein Zwischenspeichern von erzeugtem Bildmaterial nicht möglich sein und unter Strafe gestellt werden. In der EU ist lediglich die Darstellung von auffälligen Bereichen an einem Piktogramm-Männchen zulässig.
Da die Abläufe bei Sicherheitskontrollen an Flughäfen noch nicht explizit standardisiert sind, gibt es häufig Berichte über Fehlfunktionen. Um diese Schwachstellen aufzuzeigen werden manche Testszenarien von Passagieren unternommen. Es finden sich mehrfach Berichte und Videos über geplante und durchgeführte Tricks um unerlaubt beispielsweise ein Stück Metall durch den Scanner zu schmuggeln. So reagieren manche Scanner beispielsweise nicht auf eingenähte Metalldosen im Hemd im Bereich der Achseln. Der abgesonderte Schweiß reflektiert die Strahlung so stark, dass die Kleidung an diesen Stellen undurchsichtig wird. Auch durch mehrere übereinander getragene Kleidungsschichten kann ein Körperscanner einen Fehlalarm melden. Falten können hierbei als ungewöhnliche Fremdkörper registriert werden und eine persönliche Kontrolle durch einen Sicherheitsbeamten nötig machen.
Zukunftsszenarien sehen die Kombination von mehreren Scannertypen und Sicherheitsschleusen vor, durch die die Passagiere ohne Verzögerungen auf dem Weg zum Gate geleitet werden. Durch das gestiegene Sicherheitsbedürfnis in der Bevölkerung ist der Einsatz von Körperscannern auch für die Sicherheitskontrollen in anderen Bereichen, wie Staatsgebäude und Sicherheitszonen, denkbar.
Die Technologie der Millimeterscanner findet ebenfalls Anwendung in der Qualitätskontrolle. Somit können verschiedene Materialschichten zerstörungsfrei untersucht und dargestellt werden oder Stoffe bestimmt werden.

Literaturangaben:

1. Christian Evers, Partnering Event, Sicherheit im Luftverkehr, Düsseldorf, 30. August 2011
2. Prof. Dr. rer. nat. M. Clemens et al. im Auftrag des Bundesamtes für Strahlenschutz, Entwicklung und Anwendung von Verfahren zur Bestimmung der Exposition gegenüber nichtionisierender Strahlung mit Frequenzen im Terahertzbereich, Vorschungsvorhaben 3810880001
3. S. S. Ahmed, A. Schiessl, A Novel Active Real-Time Digital-Beamforming Imager for Personnel Screening, 2012