Grundlagenuntersuchung zur Statistik von Extinktionssignalen mit dem Ziel der Bestimmung von Partikelgrößenverteilungen aus dem zeitlichen Verhalten der Transmissionsfluktuation

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Ulrich Riebel
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 1997 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5306268

Bei einer Extinktionsmessung in dispersen Systemen treten zeitliche und räumliche Schwankungen der Transmission auf. Die Transmissions-Fluktuations-Spektrometrie (TFS) stellt diese Fluktuationen als Funktion einer variablen zeitlichen oder räumlichen Auflösung dar, um daraus die Informationen über die Partikelgrößenverteilung und Konzentration der dispersen Phase zu gewinnen. Vorarbeiten haben gezeigt, dass es möglich ist, bei Feststoffkonzentrationen bis zu 20 Volumenprozent hochauflösend die Partikelgrößenverteilung aus der Transmissionsfluktuation zu berechnen. Grundlage hierfür ist die mathematische Modellierung der Transmissionsstatistik für zylindrische Messstrahlen in polydispersen Systemen. Dabei zeigt sich, dass der durch die Transmissionsfluktuation transportierte Informationsgehalt primär von dem Verhältnis Messstrahldurchmesser zu Partikelgröße abhängt. Hieraus ergibt sich der Wunsch, den Messstrahl möglichst dünn zu halten, was aufgrund von Beugungseffekten nicht möglich ist. Aus diesem Grund ist es notwendig, von zylinderförmigen Messstrahlen Abstand zu nehmen und die äußerst schmale Strahltaille von fokussierten Strahlenverläufen zu nutzen. Die Theorie der Transmissionsstatistik ist entsprechend zu adaptieren. Weiterhin sollen alternative Ansätze zur zeitlichen Mittelwertbildung (analogelektronisch statt numerisch) und zur räumlichen Mittelwertbildung (durch spezielle Strahlprofile oder Doppelstrahl) untersucht werden, um die Auflösung des Messverfahrens zu verbessern und den technischen Aufwand zu verringern. Durch experimentelle Untersuchungen an einem einfachen Aufbau sollen die theoretischen Ergebnisse verifiziert und die Funktionsfähigkeit des Messprinzips demonstriert werden.

• DFG Programme: Research Grants