Bestimmung der Morphologie von Aggregaten in Verbrennungsprozessen aus der Lichtstreuung

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Sowohl bei der Entstehung von Ruß als auch bei der gezielten Synthese von Nanoteilchen in Verbrennungsprozessen liegen die Partikeln häufig in Form von aggregierten, fraktalen Gebilden vor, die aus bis zu mehreren hundert Primärteilchen bestehen können. Eine möglichst vollständige In-situ-Charakterisierung ist dabei für das Verständnis der Rußbildung und die Kontrolle der Produkteigenschaften wesentlich. Im Rahmen des beantragten Projektes soll die elastische Lichtstreuung genutzt werden, um eine solche Charakterisierung zu ermöglichen und dabei speziell Primärteilchengröße und -anzahl sowie fraktale Dimension ermitteln zu können. Um die Einschränkungen von Programmen basierend auf Näherungstheorien zu überwinden, werden Programme zur Simulation der Lichtstreuung basierend auf der T-Matrix Methode weiterentwickelt und zur Identifizierung wesentlicher Elemente der Streulichtmatrix (¿Müller-Matrix ) genutzt, so dass die Messung des Streulichts unter definierten Polarisationszuständen eine effiziente und möglichst eindeutige Bestimmung der Partikelparameter erlaubt. Die experimentelle Realisation erfolgt unter Ausnutzung eines neuartigen Messverfahrens, bei dem unter Einsatz eines gepulsten Lasers, eines elliptischen Spiegels und einer intensivierten CCD-Kamera eine simultane, über einen großen Winkelbereich aufgelöste Erfassung des Streulichts mit effektiver Unterdrückung der Strahlungshintergrunds der Flamme erfolgt. In der ersten Projektphase soll dabei eine umfassende Charakterisierung von Rußaggregaten unterschiedlicher Genese definiert in einem Vormischbrenner erfolgen.