Dissertation

20 2.3. Optische Partikelmesstechnik
Lässt sich die Anzahlverteilung eines Partikelkollektivs durch eine logarithmische
Normalverteilung erfassen, so gilt dies auch für die zugehörige Massenverteilung
und umgekehrt. Die Verteilungen stellen im logarithmischen Wahrscheinlichkeitsnetz
parallele Geraden mit einer Steigung von σ ln dar [28]. Der Medianwert x 50
einer gesuchten Mengenart k aus dem einer gegebenen Mengenart r ergibt sich
aus
x 50,k = x 50,r exp[σ 2 ln(k − r)]. (2.39)
Der Modalwert, also das Maximum der Verteilungsdichte, lässt sich berechnen
mit
x h,r = e µ ln−σ 2 ln . (2.40)
2.3. Optische Partikelmesstechnik
Nachdem die Grundlagen zur Wechselwirkung zwischen Licht und Partikeln und
die Beschreibung von Partikelkollektiven erläutert wurden, werden nun die gängigen
optischen Messverfahren zur Partikelanalyse betrachtet. Auf alternative
Methoden, wie Siebanalyse, Sichtanalyse, Sedimentationsverfahren oder Coulter
Counter [27, 29] wird hier nicht näher eingegangen.
Die Messverfahren können in Verfahren zur Messung am Einzelpartikel und
zur Messung am Partikelkollektiv eingeteilt werden. Während im ersten Fall jedes
Partikel einzeln untersucht wird, setzt sich das Signal im zweiten Fall aus
der Summe der Einzelbeiträge mehrerer Partikel zusammen. Wie bereits in Kapitel
2.1 beschrieben, wird Licht je nach Messregime, das durch die Parameter
α und m bestimmt wird, unterschiedlich stark durch die Partikel gestreut und
absorbiert. Grundlegend ergeben sich hieraus zwei Gruppen von Messprinzipien.
Zum einen ist dies die Messung der Intensitätsschwächung in Transmission, auch
unter dem Namen Extinktions- oder Trübungsmessung bekannt, zum anderen
die Messung des gestreuten Lichtes in einem bestimmten Winkelbereich. Moderne
Messgeräte kombinieren häufig mehrere Methoden, um den Messbereich zu
erweitern. Im Folgenden sollen gängige optische Messmethoden näher beschrieben
werden.
2.3.1. Zählende Methoden
Voraussetzung für die zählenden Verfahren ist, dass jedes Partikel einzeln registriert
werden kann, dass sich folglich nur ein Partikel gleichzeitig im Messvolumen
befindet. Die Geometrie der Messzelle und die Konzentration muss so aufeinander
abgestimmt sein, dass dies gewährleistet ist. Der zeitliche Verlauf des erzeugten
Signals wird erfasst und anschließend ausgewertet. Um einem bestimmten Signal
eine Partikelgröße einer bekannten Substanz zuordnen zu können, werden
Kalibrierfunktionen verwendet. Da bei den zählenden Verfahren jedes einzelne