DE102013202423A1

DE102013202423A1 - Detector for detecting particles in gas of measuring chamber during semiconductor manufacturing process, has pair of electrodes arranged in measuring chamber for generating electric field along gas flow direction

Info

Publication number: DE102013202423A1
Application number: DE201310202423
Authority: DE
Inventors: Reinhard Freitag; Robert Schrobenhauser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-08-14

Abstract

The detector (1) has a gas inlet (9) provided with a gas inlet nozzle (6), which flows gas along direction of a measuring chamber (2). A light source (8) i.e. laser, emits light along optical beam direction (10) and a light sensor. A first electrode (14) is arranged in the gas inlet to charge particles (3) in the gas. Second and third electrodes (16, 18) are arranged in the measuring chamber to generate an electric field along the gas flow direction. The optical beam direction is vertical to the gas flow direction. An independent claim is also included for a method for detecting particles in gas.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikeldetektor zur Detektion von Partikeln in einem Gas mit einer Messkammer, die eine Gaseinlassdüse, eine Lichtquelle und einen Lichtsensor umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion von Partikeln in einem Gas. The present invention relates to a particle detector for detecting particles in a gas having a measuring chamber, which comprises a gas inlet nozzle, a light source and a light sensor. Furthermore, the invention relates to a method for the detection of particles in a gas.

Zur Detektion von Partikeln in Gasen werden nach dem Stand der Technik im Wesentlichen optische Messverfahren eingesetzt, bei denen aus einer Lichtquelle sichtbares Licht oder Infrarotlicht auf den Gasstrom eingestrahlt wird, und bei denen dann das an den Partikeln gestreute Licht unter bestimmten Winkeln relativ zu der ursprünglichen Strahlrichtung des Lichts gemessen wird. Das Partikel enthaltende Gas wird hierzu mit einer Gaseinlassdüse in eine Messkammer eingebracht, wo der entstehende Gasstrom typischerweise durch einen Laserstrahl hindurchtritt. Die Lichtstreuung von Partikeln in Gasströmen hängt von der Partikelgröße, vom Brechungsindex der Partikel und von der Wellenlänge des Lichts ab. Für Partikelgrößen, die klein im Vergleich zur Wellenlänge sind, wird die Lichtstreuung und ihre Winkel- und Größenabhängigkeit durch die Theorie der Rayleigh-Streuung beschrieben. Für Partikelgrößen, die etwa im Bereich der Wellenlänge liegen, liefert die Theorie der Mie-Streuung eine Beschreibung der optischen Effekte. In beiden Fällen ergibt sich eine bekannte Verteilung der Streuwinkel in Abhängigkeit von der Partikelgröße, so dass aus Messungen des Streulichts bei mehreren Winkeln die Teilchengröße bestimmt werden kann. Auch bei der Detektion von Streulicht nur unter einem vorbestimmten Winkel kann die Teilchengröße aus der Amplitude einzelner Streusignale bestimmt werden, wenn das Messgerät vorher geeignet kalibriert wurde. So wird mit Hilfe des Streulichtsensors, der in einem bestimmten Winkel zur Strahlrichtung angeordnet ist, für jedes Partikel im Gasstrom ein Signalpuls detektiert, dessen Amplitude charakteristisch für die Größe des Partikels ist. Aus der Anzahl solcher Pulse ergibt sich dann ein Maß für die Zahl der Partikel, die der Gasstrom im betrachteten Zeitintervall transportiert. Aus der Auswertung der Amplituden, beispielsweise durch den Vergleich mit Schwellwerten, ergibt sich außerdem eine Größenverteilung für diese Partikelanzahl. For the detection of particles in gases, the prior art essentially uses optical measuring methods in which visible light or infrared light from a light source is radiated onto the gas stream, and in which case the light scattered by the particles is at certain angles relative to the original one Beam direction of the light is measured. For this purpose, the particle-containing gas is introduced with a gas inlet nozzle into a measuring chamber, where the resulting gas stream typically passes through a laser beam. The light scattering of particles in gas streams depends on the particle size, the refractive index of the particles and on the wavelength of the light. For particle sizes that are small compared to wavelength, light scattering and its angular and size dependence is described by the theory of Rayleigh scattering. For particle sizes approximately in the wavelength range, the theory of Mie scattering provides a description of the optical effects. In both cases, a known distribution of the scattering angle as a function of the particle size, so that from measurements of the scattered light at several angles, the particle size can be determined. Even with the detection of stray light only at a predetermined angle, the particle size can be determined from the amplitude of individual scattering signals if the measuring device has been suitably calibrated beforehand. Thus, with the aid of the scattered light sensor, which is arranged at a specific angle to the beam direction, a signal pulse whose amplitude is characteristic of the size of the particle is detected for each particle in the gas stream. The number of such pulses then gives a measure of the number of particles transported by the gas flow in the time interval considered. The evaluation of the amplitudes, for example by comparison with threshold values, also results in a size distribution for this number of particles.

Ein Nachteil des beschriebenen Messverfahrens ist, dass bei einer Auswertung der Messdaten nach der Rayleigh- oder der Mie-Theorie nur der effektive Durchmesser für jedes gemessene Partikel erhalten wird. Bei der Ermittlung der Größenverteilung wird also die Näherung zugrunde gelegt, dass es sich bei den Partikeln um sphärische Teilchen handelt. Entsprechend werden auch bei der Kalibration solcher Geräte Aerosole mit vorgefertigten sphärischen Partikeln bekannter Größe verwendet. Damit verbunden ist der weitere Nachteil, dass mit dem beschriebenen Verfahren keine Daten zu der Form der Partikel gewonnen werden können. In dem Gasstrom liegt tatsächlich eine natürliche, zufällige Rotation der Partikel vor, so dass das eintreffende Licht beispielsweise bei länglicheren Partikeln eine Streuung erfährt, die zufällig entweder durch einen sehr kleinen Querschnitt oder einen sehr großen Querschnitt bewirkt wird. Selbst bei einer einheitlichen Größe länglicher Partikel wird so eine breite Verteilung der gemessenen effektiven Größen erhalten, ohne dass eine Aussage über die tatsächliche Form möglich ist. A disadvantage of the measurement method described is that when evaluating the measurement data according to the Rayleigh or Mie theory, only the effective diameter for each measured particle is obtained. In determining the size distribution, therefore, the approximation is based on the fact that the particles are spherical particles. Accordingly, aerosols with prefabricated spherical particles of known size are also used in the calibration of such devices. Associated with this is the further disadvantage that no data on the shape of the particles can be obtained with the method described. In fact, there is a natural, random rotation of the particles in the gas stream, so that the incident light, for example with longer particles, experiences a scattering that is randomly effected either by a very small cross section or a very large cross section. Even with a uniform size of elongated particles, a broad distribution of the measured effective quantities is thus obtained, without any statement about the actual shape being possible.

Optische Partikelzähler werden vielfach zur Überwachung der Partikelbelastung in Reinräumen, beispielsweise in Reinräumen für die Halbleiterfertigung verwendet. Ein anderer wichtiger Anwendungsbereich ist die Messung der Luftparameter für Untersuchungen im Bereich des Umweltschutzes, bei der Überwachung von Verbrennungsprozessen und industriellen Fertigungsprozessen sowie im medizinischen und pharmazeutischen Bereich. Generell eignet sich das beschriebene optische Messverfahren gut für die kostengünstige regelmäßige oder sogar kontinuierliche Überwachung von Luftparametern oder von Prozessen. Optical particle counters are often used to monitor the particle load in clean rooms, for example, in clean rooms for semiconductor manufacturing. Another important area of application is the measurement of air parameters for investigations in the field of environmental protection, in the monitoring of combustion processes and industrial manufacturing processes as well as in the medical and pharmaceutical sectors. In general, the described optical measuring method is well suited for cost-effective regular or even continuous monitoring of air parameters or processes.

Gerade bei der Umweltüberwachung und bei der Überwachung gesundheitsschädlicher Partikel ist die Annahme von sphärischen Partikeln jedoch oft nur eine sehr grobe Näherung. Beispielsweise bei der Messung von asbesthaltigen Proben wäre es wünschenswert, eine Aussage zu der Form der Partikel und zu der Größe der Partikel entlang unterschiedlicher Raumrichtungen treffen zu können. Viele Asbestarten bilden längliche Fasern, deren Erkennung durch eine Bestimmung der Partikelform wesentlich erleichtert würde. Auch bei der Messung der Belastung der Luft mit Rußpartikeln oder bei der Untersuchung von Kohlenstoffnanoröhrchen wären eine Bestimmung der Partikelform und die Möglichkeit der Messung der einzelnen Abmessungen wünschenswert. Especially in environmental monitoring and in the monitoring of harmful particles, however, the acceptance of spherical particles is often only a very rough approximation. For example, in the measurement of asbestos-containing samples, it would be desirable to be able to make a statement about the shape of the particles and the size of the particles along different spatial directions. Many types of asbestos form elongated fibers, whose detection would be greatly facilitated by a determination of the particle shape. Also, when measuring the load of the air with soot particles or in the investigation of carbon nanotubes, a determination of the particle shape and the possibility of measuring the individual dimensions would be desirable.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Partikeldetektor zur Detektion von Partikeln in einem Gas anzugeben, der die genannten Nachteile vermeidet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Detektion von Partikel in einem Gas anzugeben. The object of the invention is to provide a particle detector for the detection of particles in a gas, which avoids the disadvantages mentioned. Another object of the invention is to provide a method for the detection of particles in a gas.

Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 beschriebenen Partikeldetektor und das in Anspruch 9 beschriebene Verfahren gelöst. This object is achieved by the particle detector described in claim 1 and the method described in claim 9.

Der erfindungsgemäße Partikeldetektor zur Detektion von Partikeln in einem Gas umfasst eine Messkammer mit einem Gaseinlass und einer Gaseinlassdüse, durch die das Gas entlang einer Strömungsrichtung in die Messkammer eingeströmt wird. Er umfasst weiterhin eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht entlang einer optischen Strahlrichtung und wenigstens einen Lichtsensor. Im Gaseinlass ist eine Elektrode zur Aufladung der im Gas enthaltenen Partikel angeordnet, und in der Messkammer ist wenigstens ein Elektrodenpaar so angeordnet, dass es ein elektrisches Feld im Gasstrom erzeugen kann. Zweckmäßig ist die Elektrode zur Aufladung der Partikel innerhalb der Gaseinlassdüse angeordnet. The particle detector according to the invention for the detection of particles in a gas comprises a measuring chamber with a gas inlet and a gas inlet nozzle, through which the gas is flowed along a flow direction into the measuring chamber. It further comprises a light source for emitting light along an optical beam direction and at least one light sensor. In the gas inlet, an electrode for charging the particles contained in the gas is arranged, and in the measuring chamber at least one electrode pair is arranged so that it can generate an electric field in the gas stream. The electrode is expediently arranged for charging the particles within the gas inlet nozzle.

Der erfindungsgemäße Partikeldetektor ermöglicht es, durch elektrische Aufladung der Partikel in der Düse und durch die Elektrodenplatten im Inneren der Messkammer eine zumindest anteilige Ausrichtung der Partikel zu erzeugen. Die in der Gaseinlassdüse angeordnete Elektrode kann zweckmäßig auf ein Hochspannungspotential gebracht werden, so dass die vorbeiströmenden Partikel durch einen Spannungsüberschlag zwischen Elektrode und Partikeln geladen werden können. Je nach Polarität der Elektrode können die Partikel entweder negativ oder positiv aufgeladen werden. Bei asphärischen, also beispielsweise länglichen Partikeln ist hierbei entscheidend, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit eine ungleich verteilte Ladung auf das jeweilige Partikel aufgebracht wird. Die genaue Verteilung der Ladung auf dem Partikel ist abhängig von der zufälligen Orientierung der vorbeiströmenden Partikel zu der Elektrode. Es ergibt sich jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein stäbchenförmiges Objekt stärker im Bereich einer der Enden aufgeladen wird und nicht im Zentrum des Stäbchens. Die so aufgeladenen Partikel strömen dann in das Innere der Messkammer und werden dort durch das erfindungsgemäße wenigstens eine Elektrodenpaar zumindest teilweise in eine Vorzugsrichtung ausgerichtet. Stäbchenförmige Partikel, die stärker im Bereich einer der Enden aufgeladen sind, werden von dem Feld zwischen dem Elektrodenpaar so ausgerichtet, dass sich das Partikel mit seiner Längsrichtung entlang der Feldlinien zwischen den beiden Elektroden ausrichtet. Je nach Orientierung dieser Vorzugsrichtung zur optischen Strahlrichtung ergibt sich durch eine zwischen dem Elektrodenpaar angelegte Spannung eine Verkleinerung oder eine Vergrößerung des gemessenen effektiven Durchmessers im Vergleich zu einer Messung ohne angelegte Spannung. Die von einer vorbestimmten Spannung zwischen dem Elektrodenpaar bewirkte Änderung in der Größenverteilung ist gleichzeitig ein Maß für das Aspektverhältnis der Partikel, also für die Abweichung von der idealen sphärischen Form. The particle detector according to the invention makes it possible to generate an at least proportional orientation of the particles by electrically charging the particles in the nozzle and by the electrode plates in the interior of the measuring chamber. The electrode arranged in the gas inlet nozzle can expediently be brought to a high-voltage potential so that the particles flowing past can be charged by a voltage flashover between electrode and particles. Depending on the polarity of the electrode, the particles can be charged either negatively or positively. In the case of aspherical, that is, elongated particles, for example, it is crucial that an unevenly distributed charge is applied to the respective particle with a high probability. The exact distribution of the charge on the particle depends on the random orientation of the passing particles to the electrode. However, there is a high probability that a rod-shaped object will be charged more in the area of one end and not in the center of the rod. The particles thus charged then flow into the interior of the measuring chamber and are at least partially aligned therein by the inventive at least one electrode pair in a preferred direction. Rod-shaped particles, which are more strongly charged in the region of one of the ends, are aligned by the field between the pair of electrodes so that the particle aligns with its longitudinal direction along the field lines between the two electrodes. Depending on the orientation of this preferred direction to the optical beam direction results from a voltage applied between the electrode pair a reduction or increase in the measured effective diameter compared to a measurement without applied voltage. The change in the size distribution caused by a predetermined voltage between the pair of electrodes is at the same time a measure of the aspect ratio of the particles, that is to say the deviation from the ideal spherical shape.

Der erfindungsgemäße Partikeldetektor ist nur wenig aufwändiger ausgestaltet als ein Partikeldetektor nach dem Stand der Technik und ähnlich einfach zu betreiben. Dadurch eignet er sich ebenso wie dieser für regelmäßige und für kontinuierliche Überwachungen von Luftparametern in einer Vielzahl von Einsatzgebieten. The particle detector according to the invention is designed only a little more complicated than a particle detector according to the prior art and similarly easy to operate. As a result, it is just as suitable for regular and continuous monitoring of air parameters in a variety of applications.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Detektion von Partikeln in einem Gas wird das Partikel enthaltende Gas entlang einer Strömungsrichtung durch eine Gaseinlassdüse eines Gaseinlasses in eine Messkammer eingeströmt. Die im Gas enthaltenen Partikel werden durch eine im Gaseinlass, bevorzugt in der Gaseinlassdüse, enthaltene Elektrode aufgeladen. Zwischen wenigstens einem Elektrodenpaar im Inneren der Messkammer wird eine Spannung aufgebracht, so dass ein elektrisches Feld im Gasstrom entsteht. Mittels einer Lichtquelle wird Licht in den entstehenden Gasstrom ausgesendet, und es werden mittels wenigstens eines Lichtsensors an Partikeln gestreute Anteile des Lichts gemessen. In the method according to the invention for detecting particles in a gas, the gas containing particles is flowed along a flow direction through a gas inlet nozzle of a gas inlet into a measuring chamber. The particles contained in the gas are charged by an electrode contained in the gas inlet, preferably in the gas inlet nozzle. Between at least one electrode pair in the interior of the measuring chamber, a voltage is applied, so that an electric field is formed in the gas stream. By means of a light source, light is emitted into the resulting gas stream, and it is measured by means of at least one light sensor scattered particles of light.

Analog zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Partikeldetektors liegen die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die Partikel im Gasstrom auf einfache Weise entlang einer Vorzugsrichtung zumindest teilweise ausgerichtet werden können, und dass das Messverfahren eine Aussage über die Form der Partikel und über ihre Abmessungen entlang bestimmter Richtungen erlaubt, also beispielsweise entlang ihrer langen oder ihrer kurzen Achsen. Analogous to the advantages of the particle detector according to the invention, the advantages of the method according to the invention are that the particles in the gas stream can be aligned at least partially along a preferred direction in a simple manner, and that the measuring method provides information about the shape of the particles and their dimensions along certain directions allowed, so for example along its long or short axes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Partikeldetektors gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen hervor. Demgemäß kann der Partikeldetektor zusätzlich folgende Merkmale aufweisen:
Das durch das wenigstens eine Elektrodenpaar ausgebildete elektrische Feld kann senkrecht zur optischen Strahlrichtung ausgerichtet sein. Stäbchenförmige Partikel, die an ihren Enden im Mittel stärker aufgeladen sind als in ihrem Zentrum, richten sich bevorzugt mit der Längsachse entlang der Feldlinien, also in diesem Fall senkrecht zur optischen Strahlrichtung aus. Für das eintreffende Licht ergibt sich durch diese Ausrichtung ein größerer effektiver Querschnitt als bei einer rein zufälligen Orientierung der Partikel. Damit ergibt sich eine höhere Lichtstreuung und somit typischerweise ein höheres Signal des zur Streulichtmessung vorgesehenen Lichtsensors. Eine mit dieser Anordnung vorgenommene Messung eignet sich also dazu, um mit dem Partikeldetektor eine Größenverteilung der Partikel zu bestimmen, die eine stärkere Gewichtung der langen Achse der Partikel enthält als bei einer rein statistischen Orientierung. Stark längliche Partikel wie beispielsweise Asbeströhrchen können mit einer solchen Messung mit höherer Wahrscheinlichkeit erkannt werden. Die Abhängigkeit der gemessenen Größenverteilung von der zwischen dem Elektrodenpaar angelegten Spannung erlaubt auch eine Aussage über die Form der Partikel. Im einfachsten Fall kann dies der Vergleich einer Messung mit einer vorbestimmten Spannung mit einer Messung ohne angelegte Spannung sein. Als Maß für die Form der Partikel kann hierbei das mittlere Aspektverhältnisses dienen. Bei einem länglichen, dreidimensionalen Partikel soll hier unter dem mittleren Aspektverhältnis das Verhältnis der längsten Ausdehnung zu der mittleren Ausdehnung in der Ebene senkrecht dazu verstanden werden. Advantageous embodiments and further developments of the particle detector according to the invention will become apparent from the dependent of claim 1 claims. Accordingly, the particle detector may additionally have the following features:
The electric field formed by the at least one electrode pair may be aligned perpendicular to the optical beam direction. Rod-shaped particles, which are more strongly charged at their ends than in their center, are preferably aligned with the longitudinal axis along the field lines, ie in this case perpendicular to the optical beam direction. For the incoming light results from this orientation a larger effective cross section than in a purely random orientation of the particles. This results in a higher light scattering and thus typically a higher signal of the light sensor provided for the scattered light measurement. A measurement made with this arrangement is therefore suitable for using the particle detector to determine a size distribution of the particles which contains a greater weighting of the long axis of the particles than in a purely statistical orientation. Heavily elongated particles such as asbestos tubes are more likely to be detected by such a measurement. The dependence of the measured size distribution on the voltage applied between the pair of electrodes also allows a statement about the shape of the particles. In the simplest case, this may be the comparison of a measurement with a predetermined voltage with a measurement without an applied voltage. As a measure of the shape of the particles in this case serve the average aspect ratio. At a elongated, three-dimensional particles should be understood here by the average aspect ratio, the ratio of the longest extent to the mean extent in the plane perpendicular thereto.

Alternativ kann das durch das wenigstens eine Elektrodenpaar ausgebildete elektrische Feld parallel zur optischen Strahlrichtung ausgerichtet sein. In diesem Fall ergibt sich eine bevorzugte Ausrichtung der Längsachse der Partikel entlang der optischen Strahlrichtung, und der wirksame Querschnitt der Partikel ist im Mittel geringer als bei einer rein statistischen Orientierung. Mit dieser Anordnung kann also eine Größenverteilung bestimmt werden, die eine stärkere Gewichtung der kleineren Abmessungen enthält, die in der Ebene senkrecht zu der Längsrichtung auftreten. Auch hier kann ein Vergleich der Messungen mit und ohne Spannung oder eine Serie von Messungen mit verschiedenen Spannungen zu einer Ermittlung des mittleren Aspektverhältnisses führen. Alternatively, the electric field formed by the at least one pair of electrodes may be aligned parallel to the optical beam direction. In this case, a preferred orientation of the longitudinal axis of the particles along the optical beam direction, and the effective cross-section of the particles is on average less than in a purely statistical orientation. With this arrangement, therefore, a size distribution can be determined which includes a greater weighting of the smaller dimensions occurring in the plane perpendicular to the longitudinal direction. Again, a comparison of the measurements with and without voltage or a series of measurements with different voltages can lead to a determination of the average aspect ratio.

Besonders bevorzugt ist eine Kombination der beiden oben beschriebenen Ausführungsformen, bei der wenigstens zwei Elektrodenpaare so angeordnet sind, dass sie ein elektrisches Feld wahlweise senkrecht oder parallel zur optischen Strahlrichtung erzeugen können. Bei einer solchen Anordnung mit wenigstens zwei Elektrodenpaaren können die beiden Elektrodenpaare abwechselnd mit elektrischer Spannung beaufschlagt werden. Dadurch können abwechselnd Messungen mit Ausrichtung der Partikel entlang des Lichtstrahls und Messungen mit Ausrichtung senkrecht zum Lichtstrahl ausgeführt werden, zusätzlich zu möglichen Referenzmessungen ohne eine Spannung auf den Elektrodenpaaren. Hiermit ist eine noch genauere Bestimmung des mittleren Aspektverhältnisses und der einzelnen Abmessungen möglich. Particularly preferred is a combination of the two embodiments described above, in which at least two electrode pairs are arranged so that they can generate an electric field optionally perpendicular or parallel to the optical beam direction. In such an arrangement with at least two pairs of electrodes, the two electrode pairs can be alternately applied with electrical voltage. As a result, measurements with orientation of the particles along the light beam and measurements with orientation perpendicular to the light beam can be carried out alternately, in addition to possible reference measurements without a voltage on the electrode pairs. This makes an even more accurate determination of the mean aspect ratio and the individual dimensions possible.

Die optische Strahlrichtung kann im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases angeordnet sein. Diese Anordnung erlaubt auf einfache Weise eine Überschneidung des Gasstromes mit dem Lichtstrahl der Lichtquelle in einem vorbestimmten Volumen. Die senkrechte Anordnung ist aber nicht Voraussetzung für den Betrieb des Partikeldetektors. Es ist nur entscheidend, dass der Gasstrom und der Lichtstrahl sich an einem Ort kreuzen. The optical beam direction can be arranged substantially perpendicular to the flow direction of the gas. This arrangement allows a simple way of overlapping the gas flow with the light beam of the light source in a predetermined volume. However, the vertical arrangement is not a prerequisite for the operation of the particle detector. It is only crucial that the gas stream and the light beam intersect in one place.

Die Elektrode zur Aufladung der Partikel kann eine Spannungselektrode sein. Vorteilhafte Spannungen zur Aufladung von Partikeln in einem Gasstrom durch Spannungsüberschlag liegen im Bereich von 50 V bis 1000 V, besonders vorteilhaft zwischen 200 V und 1000 V. Die Spannungselektrode kann eine entlang der Strömungsrichtung des Gases sich verjüngende Form aufweisen. Insbesondere eine spitz zulaufende Form erleichtert den Spannungsüberschlag von der Spitze der Elektrode auf die vorbeiströmenden Partikel. The electrode for charging the particles may be a voltage electrode. Advantageous voltages for charging particles in a gas flow by flashover are in the range of 50 V to 1000 V, particularly advantageously between 200 V and 1000 V. The voltage electrode may have a along the flow direction of the gas-tapered shape. In particular, a pointed shape facilitates the voltage flashover from the tip of the electrode to the passing particles.

Das wenigstens eine Elektrodenpaar zur Ausbildung des elektrischen Feldes in der Messkammer kann aus Elektroden bestehen, die jeweils in einem zentralen Bereich ein Loch aufweisen. Diese Konfiguration ist vor allem bei Anordnungen sinnvoll, in denen das elektrische Feld parallel zur optischen Strahlrichtung ausgerichtet ist, und in denen der Lichtstrahl durch das Zentrum der Elektroden hindurchtreten muss. Weiterhin ist diese Konfiguration bei Anordnungen sinnvoll, in denen das elektrische Feld parallel zur Strömungsrichtung des Gases und senkrecht zur optischen Strahlrichtung ausgerichtet ist, in denen also der Gasstrom durch das Zentrum der Elektroden hindurchtreten muss. The at least one pair of electrodes for forming the electric field in the measuring chamber may consist of electrodes which each have a hole in a central area. This configuration is particularly useful in arrangements in which the electric field is aligned parallel to the optical beam direction, and in which the light beam must pass through the center of the electrodes. Furthermore, this configuration is useful in arrangements in which the electric field is aligned parallel to the flow direction of the gas and perpendicular to the optical beam direction, in which therefore the gas flow must pass through the center of the electrodes.

Der wenigstens eine Lichtsensor kann so angeordnet sein, dass an den Partikeln gestreutes Licht mit einem Streuwinkel zwischen 1° und 45° auf den Lichtsensor auftrifft. Besonders vorteilhat ist ein Winkelbereich zwischen 1° und 30°. The at least one light sensor can be arranged so that light scattered on the particles impinges on the light sensor with a scattering angle between 1 ° and 45 °. Particularly advantageous is an angular range between 1 ° and 30 °.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion von Partikeln ergeben sich aus den von Anspruch 9 abhängigen Ansprüchen. Demgemäß kann das Detektionsverfahren zusätzlich folgende Merkmale und/oder Schritte aufweisen:
Aus der Messung der optischen Signale kann eine Anzahl der Partikel im Gasstrom und eine Größenverteilung der Partikel bestimmt werden. Zweckmäßig wird aus der Anzahl der gemessenen Signalpulse am Streulichtsensor auf die Anzahl der Partikel im Messzeitraum geschlossen. Wenn der Lichtstrahl den Gasstrom nicht vollständig ausleuchtet, müssen diese Zahlen nicht identisch sein. Aus der Amplitude der Signalpulse kann beispielsweise auf die effektive Größe jedes Partikels geschlossen werden, und hieraus kann eine gemessene Verteilung erzeugt werden. Alternativ kann die effektive Größe jedes Partikels aus dem Verhältnis der Signalpulse von mehreren Lichtsensoren bestimmt werden. Advantageous embodiments and further developments of the method according to the invention for the detection of particles emerge from the claims dependent on claim 9. Accordingly, the detection method may additionally comprise the following features and / or steps:
From the measurement of the optical signals, a number of the particles in the gas stream and a size distribution of the particles can be determined. Appropriately, it is concluded from the number of measured signal pulses on the scattered light sensor on the number of particles in the measurement period. If the light beam does not completely illuminate the gas flow, these numbers need not be identical. From the amplitude of the signal pulses, for example, it is possible to deduce the effective size of each particle, and from this a measured distribution can be generated. Alternatively, the effective size of each particle may be determined from the ratio of the signal pulses from a plurality of light sensors.

Das Messen der optischen Signale kann wenigstens einmal mit und wenigstens einmal ohne eine Spannung zwischen dem Elektrodenpaar durchgeführt werden. Aus den Unterschieden der Signalverteilungen dieser wenigstens zwei unterschiedlichen Messungen können Informationen über die unterschiedlichen Abmessungen entlang der verschiedenen Achsen der Partikel und damit über das mittlere Aspektverhältnis der Partikel gewonnen werden. The measurement of the optical signals may be performed at least once with and at least once without a voltage between the pair of electrodes. From the differences in the signal distributions of these at least two different measurements, information about the different dimensions along the different axes of the particles and thus about the average aspect ratio of the particles can be obtained.

Aus dem Einfluss der Spannung auf die optischen Signale kann ein mittleres Aspektverhältnis bestimmt werden. Es können also mehrere Messungen mit unterschiedlichen Spannungen zwischen dem wenigstens einen Elektrodenpaar nacheinander durchgeführt werden. Damit kann beispielsweise ein mittleres Aspektverhältnis für alle Partikel bestimmt werden. From the influence of the voltage on the optical signals, an average aspect ratio can be determined. It is thus possible to carry out a plurality of measurements with different voltages between the at least one electrode pair in succession. Thus, for example, an average aspect ratio can be determined for all particles.

Alternativ kann aus dem Einfluss der Spannung auf die optischen Signale für verschiedene Bereiche von Partikelgrößen jeweils ein mittleres Aspektverhältnis der Partikel bestimmt werden. Es können also unterschiedliche Partikelformen für verschiedene Größenklassen oder Größenbereiche innerhalb der Verteilung ermittelt werden. Alternatively, an average aspect ratio of the particles can be determined from the influence of the voltage on the optical signals for different ranges of particle sizes. It is thus possible to determine different particle shapes for different size classes or size ranges within the distribution.

Die Spannung zwischen wenigstens einem Elektrodenpaar kann periodisch variiert werden. In dieser Ausführungsform können beispielsweise für einen kontinuierlichen Gasstrom in regelmäßigen Abstanden ein Größenprofil und ein oder mehrere mittlere Aspektverhältnisse für die pro Zeiteinheit durchströmenden Partikel bestimmt werden. The voltage between at least one electrode pair can be varied periodically. In this embodiment, for example, for a continuous gas flow at regular intervals, a size profile and one or more average aspect ratios for the particles flowing through per unit time can be determined.

Es kann eine Spannung abwechselnd auf zwei Elektrodenpaare aufgebracht werden, so dass das elektrische Feld abwechselnd parallel und senkrecht zur Strahlrichtung ausgerichtet ist. Mit einem solchen, vorzugsweise periodischen Wechsel der bevorzugten Ausrichtung der Partikel kann eine noch genauere Bestimmung des mittleren Aspektverhältnisses, der einzelnen Abmessungen und/oder der Aspektverhältnisse für verschiedene Größenklassen bestimmt werden. Es kann auch auf einfache Weise ein zeitlicher Verlauf dieser Größen ermittelt werden. A voltage can be alternately applied to two pairs of electrodes, so that the electric field is alternately aligned parallel and perpendicular to the beam direction. With such, preferably periodic change of the preferred orientation of the particles, an even more accurate determination of the average aspect ratio, the individual dimensions and / or the aspect ratios for different size classes can be determined. It can also be easily determined a time course of these variables.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen: The invention will now be described by way of a preferred embodiment with reference to the attached drawings, in which:

1 einen Querschnitt des Partikeldetektors nach dem Ausführungsbeispiel in schematischer Seitenansicht zeigt, 1 shows a cross section of the particle detector according to the embodiment in a schematic side view,

2 einen Schnitt gemäß Schnittebene II in 1 zeigt, der einen ersten Betriebszustand des Partikeldetektors verdeutlicht. 2 a section according to section plane II in 1 shows that illustrates a first operating state of the particle detector.

3 einen Schnitt gemäß Schnittebene II in 1 zeigt, der einen zweiten Betriebszustand des Partikeldetektors verdeutlicht. 3 a section according to section plane II in 1 shows that illustrates a second operating state of the particle detector.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Partikeldetektors 1 nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist die Messkammer 2 mit einem Gaseinlass 9 und einer Gaseinlassdüse 6 an ihrer Oberseite. Durch die Gaseinlassdüse 6 tritt Gas in die Messkammer ein, wobei ein entlang einer Strömungsrichtung 4 ausgerichteter Gasstrom 5 durch die Messkammer 2 entsteht. In diesem Beispiel ist ein Gasauslass 7 am unteren Ende der Messkammer angeordnet, der zweckmäßig an eine hier nicht gezeigte Vakuumpumpe angeschlossen ist. Die im Gasstrom 5 enthaltenen Partikel 3 sind in diesem Beispiel als eine Mischung stäbchenförmiger Partikel leicht unterschiedlicher Größe dargestellt. Es kann sich jedoch auch um eine andere Partikelverteilung, insbesondere um eine Verteilung von Partikeln stark unterschiedlicher Größe und Formen handeln. Eine innerhalb der Gaseinlassdüse 6 angeordnete Elektrode 14 liegt auf einem Potential von +100 V. Diese Spannung kann eine konstante Spannung sein, oder sie kann als hochfrequent gepulste Spannung vorliegen, beispielsweise mit einer Frequenz von 2 kHZ. Sie kann alternativ auch als negative Hochspannung ausgebildet sein. Die Elektrode 14 dient dazu, die im Gasstrom 5 enthaltenen Partikel 3 durch Spannungsüberschlag aufzuladen. Je größer das Aspektverhältnis der Partikel 3, das heißt je stärker ausgeprägt ihre Stäbchenform ist, umso wahrscheinlicher ist es, dass die Partikel heterogen aufgeladen werden. Das heißt, die Ladung ist mit hoher Wahrscheinlichkeit auf ein Ende des Stäbchens konzentriert. Nach Durchtritt durch die Gaseinlassdüse 6 gelangt der Gasstrom 5 in die eigentliche Messkammer 2. Im seitlichen Bereich der Messkammer ist eine Lichtquelle 8 zum Aussenden von Licht in die Messkammer entlang einer optischen Strahlrichtung 10 angeordnet. In diesem Beispiel ist die Lichtquelle ein Laser, der auf den Gasstrom gerichtet ist. Weitere hier nicht gezeigte optische Komponenten können im Lichtstrahl angeordnet sein, um das Laserlicht auf den Gasstrom zu fokussieren oder auch um es so zu defokussieren, dass eine möglichst breite Ausleuchtung des Gasvolumens stattfindet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Messkammer ist eine Strahlfalle angeordnet, die das direkt durchtretende Laserlicht möglichst vollständig absorbiert. Die Detektion der Partikel und die Messung ihrer Größenverteilung basiert auf der optischen Messung des Streulichts mit einem Lichtsensor 13, der das unter einem bestimmten Streuwinkel an den Partikeln gestreute Licht detektiert. Dieser Lichtsensor 13 ist außerhalb der Schnittebene der 1 angeordnet und nur in den 2 und 3 zu erkennen. Die Zahl der eine vorbestimmte Schwelle überschreitenden Signalpulse des Lichtsensors bestimmt die Zahl der vom Partikeldetektor 1 gezählten Partikel, während ihre Amplitude zur Bestimmung des effektiven Durchmessers verwendet wird. In der Messkammer 2 ist weiterhin ein Elektrodenpaar 16, 18 so angeordnet, dass ein elektrisches Feld parallel zur optischen Strahlrichtung 10 erzeugt wird. Das Elektrodenpaar ist hierbei als ein Paar ringförmiger Kondensatorplatten 16, 18 ausgebildet, so dass das zur Messung verwendete Licht durch das Zentrum der jeweiligen Kondensatorplatte hindurchtreten kann. Die heterogen aufgeladenen stäbchenförmigen Partikel 3 richten sich zwischen den Kondensatorplatten 16 und 18 so aus, dass ihre lange Achse bevorzugt entlang der optischen Strahlrichtung 10 orientiert ist. In dem hier gezeigten Betriebszustand liegt zwischen den beiden Kondensatorplatten 16, 18 beispielsweise eine Spannung von 250 V an. Dadurch ist der für die Streuung des Laserlichts zur Verfügung stehende Querschnitt gegenüber einer zufälligen Orientierung der Partikel stark verkleinert. Gegenüber einer Referenzmessung ohne eine Spannung zwischen dem Elektrodenpaar 16, 18 wird für einen vergleichbaren Gasstrom eine deutlich nach unten verschobene Größenverteilung erhalten. Aus der Differenz zweier solcher Messungen kann das mittlere Aspektverhältnis oder die Verteilung der Aspektverhältnisse für verschiedene Partikelgrößenbereiche bestimmt werden. 1 shows a schematic cross section of a particle detector 1 according to the preferred embodiment. Shown is the measuring chamber 2 with a gas inlet 9 and a gas inlet nozzle 6 at its top. Through the gas inlet nozzle 6 Gas enters the measuring chamber, one along a flow direction 4 aligned gas flow 5 through the measuring chamber 2 arises. In this example is a gas outlet 7 arranged at the lower end of the measuring chamber, which is suitably connected to a vacuum pump, not shown here. The in the gas stream 5 contained particles 3 are shown in this example as a mixture of rod-shaped particles of slightly different sizes. However, it can also be a different particle distribution, in particular a distribution of particles of very different sizes and shapes. One inside the gas inlet nozzle 6 arranged electrode 14 is at a potential of +100 V. This voltage can be a constant voltage or it can be in the form of a high-frequency pulsed voltage, for example at a frequency of 2 kHZ. It can alternatively be designed as a negative high voltage. The electrode 14 serves to in the gas stream 5 contained particles 3 to charge by flashover. The larger the aspect ratio of the particles 3 that is, the more pronounced their rod shape is, the more likely it is that the particles become heterogeneously charged. That is, the charge is most likely concentrated on one end of the rod. After passing through the gas inlet nozzle 6 the gas flow arrives 5 into the actual measuring chamber 2 , In the lateral area of the measuring chamber is a light source 8th for emitting light into the measuring chamber along an optical beam direction 10 arranged. In this example, the light source is a laser that is directed to the gas flow. Other optical components not shown here may be arranged in the light beam in order to focus the laser light on the gas flow or also to defocus it in such a way that the widest possible illumination of the gas volume takes place. On the opposite side of the measuring chamber, a jet trap is arranged, which absorbs the directly passing laser light as completely as possible. The detection of the particles and the measurement of their size distribution is based on the optical measurement of the scattered light with a light sensor 13 which detects the light scattered on the particles at a certain scattering angle. This light sensor 13 is outside the cutting plane of the 1 arranged and only in the 2 and 3 to recognize. The number of signal pulses exceeding a predetermined threshold of the light sensor determines the number of the particle detector 1 counted particles while their amplitude is used to determine the effective diameter. In the measuring chamber 2 is still a pair of electrodes 16 . 18 arranged so that an electric field parallel to the optical beam direction 10 is produced. The electrode pair is here as a pair of annular capacitor plates 16 . 18 is formed so that the light used for the measurement can pass through the center of the respective capacitor plate. The heterogeneously charged rod-shaped particles 3 align themselves between the capacitor plates 16 and 18 so that their long axis is preferred along the optical beam direction 10 is oriented. In the operating state shown here lies between the two capacitor plates 16 . 18 For example, a voltage of 250 V at. As a result, the cross-section available for the scattering of the laser light is greatly reduced in comparison to a random orientation of the particles. Compared to a reference measurement without a voltage between the pair of electrodes 16 . 18 For example, a size distribution shifted significantly downwards is obtained for a comparable gas stream. From the difference between two such measurements, the average aspect ratio or the distribution of aspect ratios for different particle size ranges can be determined.

2 zeigt denselben Betriebszustand des Partikeldetektors 1 in schematischer Draufsicht. In dieser Ansicht wird deutlich, dass zusätzlich zu dem ersten Elektrodenpaar 16, 18 noch ein zweites Elektrodenpaar 20, 22 so angeordnet ist, das eine zwischen ihnen angelegte Spannung ein Feld senkrecht zur optischen Strahlrichtung erzeugen kann. In dem in 2 gezeigten Betriebszustand liegt jedoch zwischen der dritten 20 und vierten 22 Kondensatorplatte keine Spannung an, so dass die Partikel 3 weiterhin bevorzugt entlang der optischen Strahlrichtung 10 orientiert sind. Durch die zwischen den Elektroden 16 und 18 angelegte Spannung wird auch bewirkt, dass die insgesamt in diesem Beispiel positiv geladenen Teilchen in dem Gasstrom etwas zur Elektrode 18 abgelenkt werden. Die Spannung und die Strömungsgeschwindigkeit können jedoch so eingestellt werden, dass die Messung durch diese leichte Verschiebung nur unwesentlich beeinflusst wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Lichtsensoren 13 vorhanden, die das an den Partikeln 3 in seitlicher Richtung gestreute Licht messen. Sie sind symmetrisch um die Strahlrichtung 10 angeordnet, so dass sie auf beiden Seiten das einfallende Streulicht im gleichen Winkelbereich messen. Der tatsächlich vorliegende Streuwinkel hängt hierbei nicht nur von der Position und der Ausdehnung der Lichtsensoren 13 ab, sondern auch von der tatsächlichen Position des streuenden Partikels 3 im Gasstrom 5. Für eine möglichst genaue Bestimmung der Größenverteilung und der Partikelform ist es vorteilhaft, dass zu messende Volumen des Gasstroms 5 relativ klein zu halten. Dies kann durch eine geeignete Form und Dimensionierung der Gaseinlassdüse 6 erreicht werden. Die in den Abbildungen gezeigten Abmessungen der Düse 6, der Partikel 3 und der Breite des Gasstroms 5 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben groß dargestellt. Diese Größen sind nur schematisch zu verstehen und werden in geeignet ausgestalteten Partikeldetektoren 1 sehr viel kleiner ausfallen. 2 shows the same operating state of the particle detector 1 in a schematic plan view. In this view it becomes clear that in addition to the first pair of electrodes 16 . 18 still a second pair of electrodes 20 . 22 is arranged so that a voltage applied between them can generate a field perpendicular to the optical beam direction. In the in 2 However, shown operating state is no voltage between the third 20 and fourth 22 capacitor plate, so that the particles 3 furthermore preferably along the optical beam direction 10 are oriented. Through the between the electrodes 16 and 18 Applied voltage is also causes the total in this example positively charged particles in the gas stream to the electrode slightly 18 to get distracted. However, the voltage and the flow rate can be adjusted so that the measurement is influenced only insignificantly by this slight shift. In the embodiment shown are two light sensors 13 present that to the particles 3 measure scattered light in the lateral direction. They are symmetrical about the beam direction 10 arranged so that they measure the incident stray light in the same angular range on both sides. The actual scattering angle depends not only on the position and the extent of the light sensors 13 but also from the actual position of the scattering particle 3 in the gas stream 5 , For the most accurate determination possible of the size distribution and the particle shape, it is advantageous that the volume of the gas stream to be measured 5 relatively small. This can be achieved by a suitable shape and dimensioning of the gas inlet nozzle 6 be achieved. The dimensions of the nozzle shown in the figures 6 , the particle 3 and the width of the gas stream 5 are shown exaggerated for clarity. These quantities are to be understood only schematically and are in suitably designed particle detectors 1 much smaller.

3 zeigt einen hierzu alternativen zweiten Betriebszustand des Partikeldetektors 1, in dem zwischen dem ersten Elektrodenpaar 16, 18 keine Spannung anliegt, aber stattdessen zwischen dem zweiten Elektrodenpaar 20, 22 eine Spannung von 250 V anliegt. Auch die Elektroden 20 und 22 sind als flächige Elektroden, also als Kondensatorplatten ausgestaltet. In diesem Beispiel werden jedoch für dieses zweite Elektrodenpaar keine ringförmigen Elektroden benötigt. Durch das mit ihnen erzeugte elektrische Feld werden die Partikel 3 im Gasstrom 5 nun so ausgerichtet, dass ihre Längsachse bevorzugt senkrecht zu der optischen Strahlrichtung 10 ausgerichtet ist, oder zumindest mit hoher Wahrscheinlichkeit einen großen Winkel mit ihr bildet. Hierdurch steht für die Streuung des Laserlichts ein großer Querschnitt der Partikel zur Verfügung, und der gemessene effektive Durchmesser ist gegenüber einer Referenzmessung ohne angelegte Spannung stark vergrößert. Durch abwechselnd durchgeführte Messungen mit den in den 2 und 3 gezeigten Betriebszuständen und zusätzlichen Referenzmessungen ohne angelegte Spannung zwischen den beiden Elektrodenpaaren 16 bis 22 kann auf einfache Weise auch über einen längeren Zeitraum eine regelmäßige Überwachung von Partikelzahl, Größenverteilung und Partikelform erfolgen. 3 shows an alternative second operating state of the particle detector for this purpose 1 in which between the first pair of electrodes 16 . 18 no voltage is applied, but instead between the second pair of electrodes 20 . 22 a voltage of 250 V is applied. Also the electrodes 20 and 22 are designed as flat electrodes, so as capacitor plates. However, in this example, no annular electrodes are needed for this second pair of electrodes. The electric field generated by them makes the particles 3 in the gas stream 5 now aligned so that its longitudinal axis is preferably perpendicular to the optical beam direction 10 is aligned, or at least with high probability forms a large angle with her. As a result, a large cross section of the particles is available for the scattering of the laser light, and the measured effective diameter is greatly increased compared to a reference measurement without an applied voltage. By alternately performed measurements with the in the 2 and 3 shown operating states and additional reference measurements without applied voltage between the two electrode pairs 16 to 22 In a simple way, a regular monitoring of particle number, size distribution and particle shape can take place over a longer period of time.

Claims

Particle detector ( 1 ) for the detection of particles ( 3 ) in a gas with a measuring chamber ( 2 ), comprising a gas inlet ( 9 ) with a gas inlet nozzle ( 6 ), through which the gas along a flow direction ( 4 ) into the measuring chamber ( 2 ), a light source ( 8th ) for emitting light along an optical beam direction ( 10 ) and at least one light sensor ( 13 ), characterized in that in the gas inlet ( 9 ) an electrode ( 14 ) for charging the particles contained in the gas ( 3 ) and that in the measuring chamber ( 2 ) at least one electrode pair ( 16 . 18 ) is arranged so that it can generate an electric field in the gas stream.

Particle detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one electrode pair ( 16 . 18 ) is aligned so that there is an electric field perpendicular to the optical beam direction ( 10 ).

Particle detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one electrode pair ( 16 . 18 ) is aligned so that it has an electric field parallel to the optical beam direction ( 10 ).

Particle detector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at least two electrode pairs ( 16 . 18 . 20 . 22 ) are arranged so that they have an electric field optionally perpendicular or parallel to the optical beam direction ( 10 ).

Particle detector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the optical beam direction ( 10 ) substantially perpendicular to the flow direction of the gas ( 4 ) is arranged.

Particle detector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode ( 14 ) for charging the particles ( 3 ) is a voltage electrode and one along the flow direction ( 4 ) of the gas has a tapered shape.

Particle detector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pair of electrodes ( 16 . 18 ) consists of electrodes, each having a hole in a central area.

Particle detector ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the at least one light sensor ( 13 ) is arranged so that on the particles ( 3 ) scattered light with a scattering angle between 1 ° and 30 ° on the light sensor ( 13 ).

Method for detecting particles ( 3 ) in a gas comprising at least the following steps: - inflow of the particle ( 3 ) in a measuring chamber ( 2 ) along a flow direction ( 4 ) through a gas inlet nozzle ( 6 ) of a gas inlet ( 9 ), - charging of the particles contained in the gas ( 3 ) by one in the gas inlet ( 9 ) arranged electrode ( 14 ), - application of a voltage between at least one pair of electrodes ( 16 . 18 ) inside the measuring chamber ( 2 ), so that an electric field is created in the gas stream, - emitting light into the gas stream by means of a light source ( 8th ), - measuring particles ( 3 ) scattered portions of the light by means of at least one light sensor ( 13 ).

A method according to claim 9, wherein the measurement of the scattered components of the light comprises a number of the particles ( 3 ) in the gas stream and a size distribution of the particles ( 3 ) is determined.

The method of claim 10, wherein measuring the scattered portions of the light at least once with and at least once without a voltage between the pair of electrodes. 16 . 18 ) is carried out.

A method according to claim 11, wherein an average aspect ratio of the particles is determined from the influence of the stress on scattered fractions of the light ( 3 ) is determined.

A method according to claim 11, wherein an average aspect ratio of the particles is determined from the influence of the stress on the scattered components of the light for different ranges of particle sizes. 3 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, in which the voltage between the at least one pair of electrodes ( 16 . 18 ) is periodically varied.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage is applied alternately to two pairs of electrodes ( 16 . 18 . 20 . 22 ) is applied, so that the electric field alternately parallel and perpendicular to the optical beam direction ( 10 ) is aligned.