Dissertation

2. Grundlagen 27
teilchen. Das Verfahren ist für Partikel mit Durchmessern zwischen 1 nm und
10 µm geeignet (siehe Tabelle 2.2).
Tabelle 2.2.: Geräte für die dynamische Laserbeugung einiger Hersteller.
Hersteller und Bezeichnung Messbereich/µm
Sympatec NANOPHOX 0,001-10
Malvern Zetasizer 0,15-10
Fritsch Analysette 12 Dynasizer 0,001-6
2.4. Zusammenfassung des Kapitels
Elektromagnetische Strahlung tritt mit dielektrischen Partikeln in Wechselwirkung,
wodurch es einererseits zur Absorption im Inneren der Partikel und andererseits
zur elastischen Streuung des Lichtes in alle Raumrichtungen kommt.
In Vorwärtsrichtung überlagern sich Anregungs- und Streulicht, so dass unmittelbar
nicht entschieden werden kann, welches Licht von welcher Welle stammt.
Die Verteilung des Streulichtes eines einzelnen sphärischen Partikels wird durch
die komplexe Amplitudenstreufunktion beschrieben, die mittels der Mie-Theorie
polarisationsabhängig ermittelt werden kann. Bei großen Partikeln verglichen mit
der Wellenlänge beschreibt das Fraunhofer Beugungsbild hinreichend gut die Amplitudenstreufunktion.
Für die Partikelanalyse in Frage kommende Messmethoden werden vom Messregime
bestimmt, das vom Größenparameter α, der reltiven Brechzahl m und der
Partikelkonzentration festgelegt wird. Die Partikelkonzentration legt fest, ob am
Einzelpartikel oder am Partikelkollektiv gemessen wird. Die Partikelgrößen und
die optischen Eigenschaften bestimmen, ob eine Messung in Transmission oder
die Messung des gestreuten Lichtes günstiger ist.
Bei der Einzelpartikelanalyse erfolgt die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung
durch Einsortieren jedes Partikels in Größenklassen. Die Partikelkonzentration
wird dann mit Hilfe der Fließgeschwindigkeit ermittelt. Bei der Messung
am Partikelkollektiv überlagern sich die Streusignale vieler Partikel. Durch die
Messung n unabhängiger Messwerte ist die Rekonstruktion von n Stützstellen der
Partikelgrößenverteilung oder das Anfitten einer n-parametrigen Funktion möglich.
Für jedes Partikelkollektiv lassen sich auch mittlere oder scheinbare Partikeldurchmesser
festlegen, die allerdings mit dem verwendeten Messverfahren und der
zugrunde gelegten Verteilung variieren. Ein wichtiger mittlerer Durchmesser ist
der Sauterdurchmesser. Ein Partikel dieses Durchmessers hat das gleiche Verhältnis
von Volumen zu Oberfläche wie die gesamte Probe. Ein geeignetes Verfahren
hängt immer vom Messregime und den Anforderungen an die Rekonstruktion der
Partikelgrößenverteilung ab.