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[email protected] DKD Entwicklung Herstellung Vertrieb Wir stellen aus: Control - Messe Stuttgart / 4.-7.5.2010 / Halle 1 - Stand 1226 ?? 4 ? ?? 28 ? Partikelgrößenbestimmung mit statischer Laser-Streuung Bei der Partikelgrößenanalyse wird eine große Anzahl von Techniken eingesetzt, wobei die populärste vielleicht die Siebung ist.
Allerdings lassen Genauigkeit und Präzision dieser Methode zu wünschen übrig, so dass zunehmend Lichtstreu-Tech- niken zum Einsatz kommen.
Sieben ist eine relativ ein- fache Methode, trotz der Tatsache, dass verschiedene instrumentelle Vorgehens- weisen genutzt werden kön- nen.
Die größten Vorteile der Siebung sind die kostengüns- tigen Geräte und die Tat- sache, dass diverse Anteile der Original-Probe für den weiteren Gebrauch aufberei- tet werden können.
Jedoch ist die Siebung sehr zeitauf- wendig und liefert nur für eine begrenzte Anzahl von Partikelgrößen Resultate.
Typischerweise variieren die Ergebnisse von Siebungen aufgrund verschiedener Fak- toren: Die Methode, wie das Sieb bewegt wird, die Zeit- spanne der Siebung, die An- zahl der Partikel auf den Sie- ben und einige physikalische Eigenschaften wie z.B.
die Form oder das Adhäsions- verhalten der Probe.
Zudem kann die tatsächliche Grö- ße der Maschenweiten der Siebe große Abweichungen von der Nominal-Größe auf- weisen.
Alle diese Gründe schränken die Genauigkeit und Präzision der Siebanaly- se ein und sind Gründe dafür, warum diese Technik weitge- hend durch die Technologie der Lichtstreuung ersetzt wird – speziell für die Parti- kelgrößenbestimmung von Partikeln, die kleiner als eini- ge paar Millimeter sind.
Bestimmung der Partikelgröße Die statische Lichtstreuung kann für einen Partikel-Mess- bereich von ungefähr 10 oder 20 nm bis hin zu wenigen Mil- limetern eingesetzt werden.
Wenn ein Laserstrahl einen Partikel beleuchtet, wird eine Lichtstreuung beobachtet und aus der winkelabhän- gigen Intensitätsverteilung hinter der Streuung kann die Partikelgröße errechnet wer- den.
Deshalb bezeichnet man die Lichtstreuung auch als indirekte Methode der Parti- kelgrößen-Messung, da spe- zifi sche physikalische Eigen- schaften gemessen werden und hieraus dann die Parti- kelgröße kalkuliert wird.
Die physikalischen Theorien, die diesen Berechungen zugrun- de liegen, sind die Fraunho- fer-Beugung für vergleichs- weise große Partikel und die Mie-Theorie, die nicht nur für große, sondern auch für klei- ne Partikel angewandt wird.
Wie defi niert man nun große oder kleine Partikel? Typischerweise bedeutet „klein“, dass das Partikel einen Durchmesser nicht größer als die Wellenlänge des Laserlichts, welches die Partikel bestrahlt, aufweist.
Üblicherweise setzen Laser- Partikelmessgeräte einen Laserstrahl mit einer Wel- lenlänge zwischen 500 und 700 nm ein.
Deswegen soll- te der Übergang zwischen Fraunhofer und Mie in der Region 0,5...1 ?m stattfi n- den.
Allerdings hängt die Entscheidung, ob Mie oder Fraunhofer angewandt wird, vielleicht nicht nur von der Partikelgröße, sondern auch vom Probenmaterial und der genauen Anwendung ab.
Die Notwendigkeit der Dispersion In pulverförmigem Material werden in den meisten Fällen einige der Partikel zusam- menkleben und sogenann- te Agglomerate bilden.
Um nun die primären Partikel zu Bild 1: Berechnetes Gesamt- Volumen von Probenmaterial, das gebraucht wird, um eine Strahlabschwächung von 10 bzw.
20 % zu erreichen.
Der Berechnung liegt die Mie-The- orie mit optischen Parametern von Aluminiumoxid zugrunde.
Für eine Partikelgröße kleiner als ungefähr 1 ?m wird die benötig- te Menge Probenmaterial vom Brechungsindex des Materials stark beeinfl usst.
