Verschiedene Techniken ermöglichen die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung. Die derzeit weit verbreiteste und effizienteste Methode ist die Laserbeugung, auch LALLS genannt. Dieses Verfahren wird hier genauer dargestellt sowie erläutert, welche Vorteile Online Messungen von Partikelgrößen haben.
Die Partikelgrößenverteilung
Ob in der Produktentwicklung, der Fertigung, Qualitätskontrolle oder Anwendung – die Analyse von Partikelgrößen ist in vielen Bereichen notwendiger Bestandteil von Prozessen. Die gewählte Methode muss somit den Anspruch haben, zuverlässig und einfach Daten zu reproduzieren. Dabei ist die Wahl des Verfahrens abhängig von den für den jeweiligen Prozess relevanten Informationen.
Doch was sind Partikel überhaupt? Bei Partikeln handelt es sich um feste, flüssige oder gasförmige Teilchen. Sie sind dreidimensionale Konstrukte, weswegen für die Bestimmung des Aussehens die drei Parameter Länge, Breite und Höhe notwendigerweise vorhanden sein müssen.
Zur vereinfachten Darstellung der Partikelgrößenverteilung wird jedoch davon ausgegangen, dass es sich bei Partikeln um kugelförmige Gebilde handelt. Diese Annahme ermöglicht die Berechnung der Größe mit nur einer Zahl: dem Durchmesser. Diese Methode wird als sogenannte Äquivalentdurchmesser-Approximation bezeichnet.
Laser lässt sich für dei unterschiedlichsten Sachen einsetzten (#01)
Laserbeugung (LALLS)
Bei der Laserbeugung handelt es sich um eine analytische Methode zur Messung der Partikelgrößenverteilung. Das sogenannten LALLS – Low Angle Laser Light Scattering-Verfahren eignet sich sowohl für nasse als auch für trockene Partikel von einer Größe zwischen 0,02 bis 2000 Mikrometer. Die Laserbeugung funktioniert folgendermaßen: die Partikel gehen in einem Strom durch den Laserstrahl, wodurch das Licht in verschiedene Richtungen gestreut wird. Die daraus entstehenden unterschiedlichen Winkel sowie die Intensität der Lichtstreuung stehen in direktem Zusammenhang mit der Größe der Partikel.
Da mit abnehmender Partikelgröße der Streuwinkel zunimmt, streuen große Partikel das Licht zwar mit einer hohen Intensität, jedoch in einem engen Winkel, während kleinere Partikel das Licht in breiteren Winkeln streuen. Die Messung der Partikelgrößen mittels Laserbeugung erfolgt mit bestimmten Geräten, die aus einem Laser bestehen, der Licht in bestimmten Wellenlängen erzeugt. Zudem sind Detektoren enthalten, welche die Winkel messen sowie ein System vorhanden, das sicherstellt, dass der Partikelstrom als homogene Einheit durch den Laser getragen wird.
Im Anschluss an die Messung wird die Probe mit einem optischem Modell verglichen. Dabei wird zwischen der Fraunhofer-Näherung und der Mie-Theorie unterschieden. Während bei der Fraunhofer-Näherung davon ausgegangen wird, dass alle gemessenen Partikel undurchsichtig sind, diese das Licht im engen Winkel streuen und somit nur für große Partikel geeignet ist, kann die Mie-Theorie Partikel in allen Größen und Formen erfassen.
Die Messungen der Partikelgrößen werden Online erstellt (#02)
Online Messung von Partikelgrößen
Verschiedene Unternehmen bieten online Messungen von Partikeln an. Dabei greifen viele auf die bereits beschriebene Laserbeugung zurück, welche folgende Vorteile innehat:
• Kurze Messzeiten
• Hohe Präzision
• Automatische Justierung, Messablauf und Reinigung
• Reproduzierbarkeit der Messergebnisse.
Des Weiteren kann die Bestimmung der Partikelgrößen auch mittels Siebung erfolgen, welche in den letzten Jahren technisch weiterentwickelt wurde und somit auch präzise und komfortable Arbeitsergebnisse liefert.
Eine weitere Möglichkeit zur Analyse der Größe, Form, Anzahl und Verteilung von Partikeln sind Systeme bestehend aus Grundgeräten, Computer und Software. Mit Hilfe dieser Methode können scharfe optische Darstellungen von schnellbewegten Partikeln erfolgen. Die Analysemethoden sowie Bilder werden automatisch nach individuell einstellbaren Kriterien gespeichert und die Partikelgrößen online ausgewertet.
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