DE1802269C3 - Verfahren zum Messen der Konzentration und/oder Größe von Schwebstoffteilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Konzentration undfader Größe von mit einem Laserstrahl beleuchteten Schwcbsiuffieilcheri nach dem Streulichtverfahren, wobei die Schwebstoffteilchen einzeln etwa senkrecht durch den Strahl geführt und der nicht gestreute Strahlanteil in einer Lichtfalle absorbiert wird.

Zur Messung der Konzentration und/oder Größe von Schwebstoffteilchen sind seit längerer Zeit Geräte auf dem Markt, die nach dem Streulichtverfahren arbeiten und mit großer Schnelligkeit Meßresultate liefern. Hierbei dient die Intensität des an den Teilchen gestreuten Lichtes aK AIaB für die Teilchengröße und die Anzahl der Zählimpulse pro Zeiteinheit als Maß für die Konzentration.

Bei einem in der Zeitschrift Staub-Reinhalt. Luft 28 (1968) Nr. 8, S. 314 bis 319, beschriebenen Streulichtmeßverfahren mittels Laserstrahl wird nahezu der gesamte Raurnwinkel für die Auswertung erfaßt, mit Ausnahme von dem in Richtung des Laserkanals vorwärtsgestreuten Lichts. In dieser Druckschrift wird darauf hingewiesen, daß für die Messung hoher Konzentrationen das Streuvolumen möglichst klein sein muß. Trotzdem sind bei der dort gewählten Methode die Koinzidenzwahrscheinlichkeiten bei höheren Konzentrationen relativ hoch, so daß sich die maximal ohne Verdünnung meßbare Aerosolkonzentration zu 2000 Teilchen/cm³ ergibt (s. Seite 318, rechte Spalte, Tabelle 3 mit Text).

Aus der Zeitschrift Staub-Reinhalt. Luft 28 (1968), Nr. 6, S. 229 bis 232, ist es ferner bekannt, den Lichtstrahl einer konventionellen Beleuchtungsquelle im Meßvolumen zu fokussieren und für die Auswertung einen »Nahvorwärtsstreuwinkel« von etwa 40° auszuwählen. Die höchste mit dieser Methode meßbare Konzentration beträgt 35 Teilchen/cm³. Auf S. 229. rechte Spalte, Buchstabe c) dieser Druckschrift wird jedoch darauf hingewiesen, daß bei der Vorwärtsstreuung die höchste Intensität erreicht wird bei einer nur geringen Abhängigkeit vom Brechungsindex der Teilchen, Allerdings treten dabei erhebliche meOtechnische Schwierigkeiten auf, so daß von dieser Methode kein unmittelbarer Gebrauch gemacht werden konnte.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch eine bessere Ausnutzung des Laserstrahls den Meßbereich für die Teilchenkonzentration und die Teilchengröße zu erweitern.

ίο Durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs vorgeschlagene Lösung entsteht ein quasi »linienförmiges« Meßvolumen, d. h, die auch dem Stande der Technik zu entnehmende Forderung nach einem möglichst kleinen »Streuvolumen« wird in optimaler

Weibe erfüllt.

Darüber hinaus läßt sich dieser zu einer Linie fokussierte Strahl scharf von dem Streulicht trennen, so daß praktisch der gesamte Raumwinkel der Vorwärtskeule des Streulichts für die Auswertung zur Verfugung steht und entsprechend klein gehalten werden kann, womit auch die Unabhängigkeit des Meßergebnisses von den optischen Eigenschaften und der Form der Teilchen in wesentlich höherem Maße erreicht wird, als dies bisher möglich war.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung erläutert:

Ein aus einem als Lichtquelle dienender Laser I austretender Laserstrahl 2 wird mit Hilfe einer Linse L\ auf eine Lochblende B\ fokussiert. Die Lochblende Si ihrerseits wird durch eine Linse Li vergrößert und astigmatisch abgebildet. In einem Meßvolumen V ist dabei der Laserstrahl 2 zu einer Brennlinie fokussiert. Die Entfernung zwischen Meßvolumen V und Linse Li soll möglichst groß sein; zwischen Lochblende B\ und Meßvolumen V sind weitere Blenden Bn angeordnet. Hierdurch wird das Meßvolumen V gegen d?.s abgebeugte Licht an der Lochblende Bi sowie gegen Streulicht der Linse Li abgeschirmt.

_<0 Mit einem Prüfluftstrom Q mitgeführte Teilchen durchlaufen im Meßvolumen V den Laserstrahl 2 und geben dabei einen Streulichtimpuls ab. Von diesem Streulicht wird der in den Vorwärtsbereich von etwa ± 15° entfallende Anteil durch Linsen Li und La wieder gesammelt, wobei das jeweils streuende Teilchen in eine Lochblende Bi abgebildet wird. Das durch die Lochblende Bi hindurchtretende Streulicht gelangt auf einen Photodetektor (SEV). Er liefert ein elektrisches Signal, das der Streulichtintensität proportional ist. Die Teilchengröße ergibt sich daraus über den Zusammenhang zwischen erfaßter Streulichtintensität und Teilchengröße d

Im Anschluß an das Meßvolumen V gelangt der nicht gestreute, direkte Laserstrahl 2 durch Ausnehmungen in einer Linse Li und einem Umlenkspiegel 5 in eine Lichtfalle 3 und wird so aus dem das Teilchen abbildenden Strahlengang getrennt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Messen der Konzentration und/oder Größe von mit einem Laserstrahl beleuchteten Schwebstoff teilchen nach dem Streulichtverfahren, wobei die Schwebstoffteilchen einzeln etwa senkrecht durch den Strahl geführt und der nicht gestreute Strahlanteil in einer Lichtfalle absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl im Bereich des Meßvolumens zu einer Brennlinie fokussiert wird und daß von dem Streulicht die Vorwärtskeule innerhalb eines Winkels von etwa ± 15° ausgewertet wird.