15.11.2012
Laser-Partikelmessgeräte zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung
Dr. Günther Crolly , FRITSCH GmbH
Das zugrunde liegende Prinzip der Laser-Beugung ist sehr einfach: Beugung bzw. Streuung von Licht an einem Partikel erzeugt hinter dem Partikel eine winkelabhängige Intensitätsverteilung, die aus einem Ringsysteme mit hellen und dunklen Bereichen besteht. Je nach Partikelgröße sind die Abstände der hellen und dunklen Bereiche unterschiedlich groß, wobei kleine Partikel große Ringabstände erzeugen und große Partikel zu Intensitätsverteilungen mit eng benachbarten Ringen führen. Exakt berechnen lässt sich der Abstand der jeweiligen Ringe mit Hilfe der Mie-Theorie, wobei bei hinreichend großen Teilchendurchmessern auch die sogenannte Fraunhofer-Näherung verwendet werden kann.
Bei der praktischen Umsetzung dieses Prinzips beleuchtet ein Laser-Strahl das meist durch eine Messzelle kontinuierlich hindurchtransportierte Probenmaterial. Ein im Strahlengang hinter der Messzelle positionierter Sensor detektiert dann winkelaufgelöst das durch die Partikel gebeugte bzw. gestreute Laserlicht. Durch einen speziellen optischen Aufbau der Geräte werden die Beugungsmuster aller in der Messzelle beleuchteten Partikel gleicher Größe auf das gleiche Ringsystem projiziert, d.h. sind mehrere Partikel der gleichen Größe vorhanden so nimmt die Intensität der zugehörigen Beugungsringe entsprechend zu.