Charakterisierung von Nanopartikeln mit der Weitwinkel-Lichtstreuung

Dieses Forschungsgebiet befasst sich mit der Charakterisierung fraktaler Nanopartikelaggregate mit Hilfe der Elastischen Lichtstreuung. Bei konventionellen Methoden wird das winkelabhängige Streulicht entweder durch mehrere Photodetektoren unter festen Winkeln oder aber durch Drehung eines Detektors auf einem Goniometer detektiert. Dadurch lassen sich im Falle fixierter Detektoren nur wenige Winkel mit entsprechend schlechter Winkelauflösung, im Falle des Goniometers aufgrund der langen Messdauer nur stationäre Prozesse vermessen.

Durch den Einsatz eines ellipsoiden Spiegelausschnittes wird in diesem neu entwickelten Verfahren das Streulicht aus einem großen Winkelbereich mit einer hohen Winkelauflösung simultan auf einen Kamerachip abgebildet, womit die Bestimmung der Aggregatmorphologie aus einem einzelnen Kamerabild möglich wird. Mit dem Wide-Angle Light Scattering (WALS-) Verfahren lassen sich entsprechend die Partikelentstehung in turbulenten Verbrennungsprozessen untersuchen oder auch Prozesse zur industriellen Nanopartikelproduktion, beispielsweise von Carbon Blacks oder Siliziumdioxidpartikeln, kontinuierlich und in Echtzeit überwachen. Aufgrund der hohen Winkelauflösung können durch Methoden der inversen Analysis zusätzlich Information über die vorliegenden Größenverteilungen der Partikel und deren Morphologie aus den Streudaten gewonnen werden.

Durch Kombination mit weiteren Messtechniken wie der Laserinduzierten Inkandeszenz oder Extinktionsmessungen können somit gasgetragene Nanopartikel umfassend und online charakterisiert werden.

Literatur