Development of Debye Series for Light Scattering by a Spheroid

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Cameron Tropea
• Subject Area: Microsystems ; Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2009 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 129927001

Eine Vielzahl optischer Instrumente, darunter die Phasen-Doppler-Messtechnik, Partikel-Image-Velozimetrie, optische Tweezers usw., werden für die berührungslose Charakterisierungvon Partikel und Partikelsysteme eingesetzt. Die Grundlage dieser Techniken sind oftmals aufdie Lorenz-Mie (LMT) oder Generalized-Lorenz-Mie Theorie (GLMT) zurückzuführen,zumindest für die Auslegung, Optimierung und Genauigkeitsbeurteilung der Instrumente.Sowohl die LMT als auch die GLMT liefern Lösungen der Maxwell'sche Gleichungen, LMT fürebene Wellen und GLMT für beliebige Wellen. Dennoch können die Beiträge der einzelnenStreuordnungen zum gesamten Streufeld mit diesen Theorien nicht ermittelt werden. Hierfür istdie Debye-Reihe sehr geeignet, wie sie bereits für sphärische Teilchen verwendet wird. Nochsteht jedoch eine Anwendung der Debye-Reihe für spheroidale Teilchen aus, was auchHauptziel des vorliegenden Antrages darstellt. Zwei Gründe für die fehlende Anwendung derDebye-Reihe können genannt werden: noch fehlen die Orthogonalitäts- Beziehungen für diesphäroidale Wellen-Vektor-Funktionen für jede Ordnung n; und zweitens, die sphäroidaleRadial-Funktionen 2. Art, weisen eine numerische Divergenz für große Teilchen bzw. für großeAchsenverhältnisse auf. Diese zwei Hindernisse sollen im Vorhaben behoben werden unddarüber hinaus, sollen konkrete Anwendungen der resultierenden Möglichkeiten derStreuordnungs-Zerlegung ausgenutzt werden, um Anwendungen im Bereich der Partikel-Charakterisierung und Partikel-Manipulation zu untersuchen.

• DFG Programme: Research Grants