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Einsatz der Photo-Thermophorese zur Aerosolcharakterisierung

Kykal, Carsten - Technische Universität München (2010)


Die entwickelte Versuchszelle zur Charakterisierung von photo-thermophoretischen Kräften an Aerosolen wurde ausgiebig evaluiert und optimiert. Sie erlaubt die Untersuchung von hohen Anzahlen an Partikeln in kurzer Zeit, wobei jedes Partikel ein individuelles Messergebnis darstellt. Mithilfe der ermittelten Geschwindigkeiten ist es möglich, die optischen Eigenschaften und die thermische Leitfähigkeit der Partikel abzuschätzen.

Zur Entwicklung oder Benutzung anderer Techniken, insbesondere eines Größenklassierers, können letztlich die opto-thermischen Eigenschaften berechnet werden. Denkbar wäre eine parallele Messeinheit zur Bestimmung thermo-phoretischer Kräfte, so dass man optische und thermische Eigenschaften voneinander getrennt betrachten und bestimmen kann. Es ist derzeit kein anderes Verfahren bekannt, das die optischen Eigenschaften individueller Partikel aus einem Aerosolgemisch hoher Konzentration bestimmen kann.

Über die Charakterisierung und statistische Evaluierung hinaus wurde ein Verfahren entwickelt, das Partikel mit unterschiedlichen opto-thermischen Eigenschaften physisch voneinander zu trennen vermag. Die Messungen an verschiedenfarbigen PSL-Aerosolen haben gezeigt, dass die Unterschiede der Absorption bei 806 nm gering ausfallen, für im sichtbaren Spektrum vermeintlich stark unterschiedliche Farben. Eine Weiterentwicklung des Systems unter Verwendung anderer und zugleich mehrerer Wellenlängen und die systematische Auswertung verschiedenster Aerosolarten wäre der nächste Schritt zu einem universell einsetzbaren Charakterisierungs- und Trennverfahrens. Ein Detektionsverfahren, das auf den Prinzipen der Photo-Thermophorese beruht, könnte direkt extern und intern gemischte Aerosolproben voneinander unterscheiden. Denkbare Applikationen sind Untersuchungen an atmosphärischen Aerosolen in Betracht auf klimarelevante Eigenschaften, wie z.B. der direkten Bestimmung der Absorption anstelle der Extinktion oder auch die durch Photo-Thermophorese beeinflussten Verweilzeiten der Aerosole in der Tropo- und Stratosphäre, sowie die Charakterisierung von industriell hergestellten Aerosolen. Interessant dazu wären z.B. Farbpigmente, Farbstoffe sowie für die Kosmetikindustrie verwendete Materialien.


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