DE19610438A1 - Albedo determination method for irregularly-shaped particle - Google Patents
Albedo determination method for irregularly-shaped particleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lichtabsorption eines beliebig geformten Partikels.The invention relates to a method for determining the Light absorption of an arbitrarily shaped particle.
Bislang ist kein Verfahren bekannt, mit welchem sich der Albedo- und der Emissionsgrad eines einzelnen beliebig geformten Partikels mit einer Größe, für welche die Gesetze der geometrischen Optik gültig sind, bestimmen lassen.So far, no method is known with which the Any albedo and emissivity shaped particles with a size for which the laws geometric optics are valid.
Es sind nur rechnerische Verfahren dann möglich, wenn der Brechungsindex bekannt ist und das Partikel eine ideal sphärische, zylindrische oder ellipsoidische Form aufweist.Computational procedures are only possible if the Refractive index is known and the particle is an ideal has spherical, cylindrical or ellipsoidal shape.
Bei Partikeln mit irregulärer, das heißt beliebiger Form versagen jedoch diese rechnerischen Verfahren.For particles with irregular, that is, any shape however, these computational methods fail.
Die Bedeutung der Albedo und des Emissionsgrades eines Par tikels ist zum Beispiel für die Farbstoffindustrie bei der Herstellung von Pigmenten oder für die Emissionsgradbestim mung in Industrieöfen von Bedeutung.The importance of the albedo and emissivity of a par For example, tikels is for the dye industry at Manufacture of pigments or for emissivity determination important in industrial furnaces.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtabsorption eines beliebig geformten Partikels zu schaffen. The invention is therefore based on the object of a method and a device for determining the light absorption of a to create arbitrarily shaped particles.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Partikel elektrostatisch aufgeladen und mittels eines elek trischen Feldes in einer Ulbricht-Kugel berührungsfrei posi tioniert wird, daß das so positionierte Partikel mit einem Meßlichtstrahl mit definiertem Strahlquerschnitt und defi nierten Intensitätsverteilung über diesem angestrahlt wird, daß mittels eines Sensors die Intensität der partikelbeein flußten diffusen Strahlung in der Ulbricht-Kugel gemessen wird, daß die vom Meßlichtstrahl ausgeleuchtete Partikelquer schnittsfläche bestimmt wird und daß aus der Intensität des Meßlichtstrahls, der Intensität der partikelbeeinflußten diffusen Strahlung sowie der vom Meßlichstrahl ausgeleuch teten Partikelquerschnittsfläche die Lichtabsorption er mittelt wird.This object is achieved in that a Particles electrostatically charged and by means of an elec tric field in an Ulbricht sphere without contact posi is tioned that the particle so positioned with a Measuring light beam with a defined beam cross section and defi ned intensity distribution is illuminated above this that by means of a sensor the intensity of the particle leg diffuse radiation measured in the Ulbricht sphere is that the particle cross illuminated by the measuring light beam intersection area is determined and that from the intensity of the Measuring light beam, the intensity of the particle-influenced diffuse radiation as well as the measured light beam particle cross-sectional area, the light absorption is averaged.
Mit diesem erfindungsgemäßen Meßverfahren ist somit erstmalig die Möglichkeit geschaffen, bei beliebig geformten Partikeln der Absorptionsgrad zu bestimmen und ausgehend von dem Ab sorptionsgrad in gleicher Weise auch den Albedo und den Emissionsgrad dieses beliebig geformten Partikels.This is the first time with this measuring method according to the invention created the possibility with arbitrarily shaped particles to determine the degree of absorption and starting from the Ab degree of sorption in the same way also the albedo and the Emissivity of this arbitrarily shaped particle.
Dabei kann die vom Meßlichtstrahl ausgeleuchtete Partikel querschnittsfläche vor oder nach Messung der Intensität die partikelbeeinflußten diffusen Strahlung in der Ulbricht-Kugel erfolgen.The particles illuminated by the measuring light beam can cross-sectional area before or after measuring the intensity of the particle-influenced diffuse radiation in the Ulbricht sphere respectively.
Ferner wird das Partikel zur Messung der Intensität der partikelbeeinflußten diffusen Strahlung vorzugsweise nahe des Mittelpunkts der Ulbricht-Kugel positioniert. Furthermore, the particle is used to measure the intensity of the particle-influenced diffuse radiation preferably near the Positioned in the center of the Ulbricht sphere.
Rein prinzipiell wäre es im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung denkbar, das Partikel mittels eines elektrischen Gleichfeldes berührungsfrei in der Ulbricht-Kugel zu positio nieren. Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, daß das Partikel mittels eines elektrischen Gleich- und eines elektrischen Wechselfeldes berührungsfrei positioniert wird, wobei das elektrische Wechselfeld dem elektrischen Gleichfeld überlagert ist und die Kombination beider ein Potentialmini mum für das elektrostatisch geladene Partikel ergibt.In principle, it would be within the scope of the invention Solution conceivable that the particle by means of an electrical DC field without contact in the Ulbricht sphere to positio kidneys. However, a particularly advantageous solution provides that the particle by means of an electrical DC and a electrical alternating field is positioned without contact, the alternating electrical field being the direct electrical field is superimposed and the combination of both is a potential mini mum for the electrostatically charged particle.
Das Potentialminimum liegt dabei vorzugsweise nahe des Mittelpunkts der Ulbricht-Kugel.The potential minimum is preferably close to the Center of the Ulbricht sphere.
Ferner läßt sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung die Intensität des Meßlichtstrahls selbst beispielsweise mit einem üblichen Intensitätsmeßgerät bestimmen. Um jedoch den Einfluß der Ulbricht-Kugel, insbesondere der diffus reflek tierenden Beschichtung der Ulbricht-Kugel, unmittelbar be rücksichtigen zu können, hat es sich als besonders vorteil haft erwiesen, wenn die Intensität des Meßlichtstrahls durch Einstrahlung desselben in die Ulbricht-Kugel ohne Anstrahlen des Partikels und Messung der Intensität der diffusen Strah lung in der Ulbricht-Kugel bestimmt wird. Hiermit sind sämt liche Einflüsse der Ulbricht-Kugel und auch der in dieser an geordneten Elektroden für die Erzeugung des elektrischen Feldes bereits bei der Messung der Intensität des Meßlicht strahls berücksichtigt. Furthermore, the Intensity of the measuring light beam itself with, for example determine a conventional intensity meter. However, in order to Influence of the Ulbricht sphere, especially the diffuse reflec coating of the Ulbricht sphere, immediately be Being able to take it into account has proven to be a particular advantage proven if the intensity of the measuring light beam by Irradiation of the same in the Ulbricht sphere without illuminating of the particle and measurement of the intensity of the diffuse beam tion in the Ulbricht sphere is determined. This is all influences of the Ulbricht sphere and also that in it ordered electrodes for the generation of electrical Field when measuring the intensity of the measuring light taken into account.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Intensität des Meß lichtstrahls durch Einstrahlen in die Ulbricht-Kugel dadurch, daß der Meßlichtstrahl auf einen diffus reflektierenden Wand bereich der Ulbricht-Kugel gerichtet wird.The intensity of the measurement is preferably determined beam through the Ulbricht sphere, that the measuring light beam on a diffusely reflecting wall area of the Ulbricht sphere.
Um - wie später noch eingehend erläutert - auch die Möglich keit zu haben, mit einem durch die Ulbricht-Kugel hindurch tretenden Meßlichtstrahl zu arbeiten, wird der diffus reflek tierende Wandbereich vorzugsweise durch einen Wandbereich einer Blende gebildet, mit welcher eine Austrittsöffnung der Ulbricht-Kugel verschließbar ist.To - as will be explained in detail later - also the possibility with one through the Ulbricht sphere working measuring light beam, the diffuse reflec Tieren wall area preferably through a wall area an aperture is formed, with which an outlet opening of the Ulbricht ball is closable.
Die Bestimmung der Intensität des Meßlichtstrahls könnte bei spielsweise bereits zu einem Zeitpunkt erfolgen, zu welchem noch kein Partikel in dem elektrischen Feld berührungsfrei positioniert ist.The determination of the intensity of the measuring light beam could at for example, at a time when no particle in the electrical field yet contact-free is positioned.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Bestimmung der Intensität des Meßlichtstrahls durch Einstrahlen in die Ulbricht-Kugel bereits zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu welchem das Partikel bereits in dem elektrischen Feld in der Ulbricht-Kugel positioniert ist. Hierzu wird vorzugsweise dann das Partikel neben dem Meßlichtstrahl positioniert, was durch Einstellen des elektrischen Gleich- und des elek trischen Wechselfeldes möglich ist. However, it is particularly advantageous if the determination of the Intensity of the measuring light beam by irradiation in the Ulbricht sphere occurred at a time when the particle is already in the electric field in the Ulbricht sphere is positioned. This is preferred then the particle is positioned next to the measuring light beam, what by setting the electrical DC and the elec trical alternating field is possible.
Besonders präzise ist die Messung dann, wenn zur Bestimmung der Intensität des Meßlichtstrahls und zur Bestimmung der Intensität der diffusen partikelbeeinflußten Strahlung in der Ulbricht-Kugel der Meßlichtstrahl und die Ulbricht-Kugel un verändert zueinander positioniert bleiben.The measurement is particularly precise when used for determination the intensity of the measuring light beam and for determining the Intensity of the diffuse particle-influenced radiation in the Ulbricht sphere the measuring light beam and the Ulbricht sphere un stay positioned in relation to each other.
Dies läßt sich besonders einfach dann realisieren, wenn zu nächst zur Bestimmung der Intensität des Meßlichtstrahls das Partikel neben dem Meßlichtstrahl positioniert wird und dann zur Bestimmung der Intensität der diffusen Partikel beein flußten Strahlung das Partikel lediglich in den Meßlicht strahl hineinbewegt werden muß.This can be realized particularly easily if too next to determine the intensity of the measuring light beam Particle is positioned next to the measuring light beam and then to determine the intensity of the diffuse particles radiation only flowed the particle into the measuring light beam must be moved into it.
Um eine exakte Ermittlung des Absorptionsgrades des Partikels durchführen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Intensitätsverteilung des Meßlichtstrahls in jedem Punkt der Strahlquerschnittsfläche desselben ermittelt wird.For an exact determination of the degree of absorption of the particle To be able to perform, it is preferably provided that the Intensity distribution of the measuring light beam in every point of the Cross-sectional area of the same is determined.
Eine hierzu alternative Lösung sieht vor, daß ein Meßlicht strahl mit einer über seiner Querschnittsfläche im wesent lichen homogenen Intensitätsverteilung verwendet wird, so daß lediglich noch die Bestimmung der Strahlquerschnittsfläche erforderlich ist.An alternative solution to this provides that a measuring light beam with an essentially over its cross-sectional area Lich homogeneous intensity distribution is used so that only the determination of the beam cross-sectional area is required.
Hinsichtlich der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Partikel querschnittsfläche wurden bislang keine näheren Angaben ge macht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die vom Meßlichtstrahl ausgeleuchtete Partikelquerschnittsfläche durch Projektion eines Schattenumrisses des im Meßlichtstrahl positionierten Partikels in Ausbreitungsrichtung des Meßlichtstrahls auf eine Projektionsfläche ermittelt wird.With regard to the particles illuminated by the measuring light beam cross-sectional area has not yet been specified power. An advantageous exemplary embodiment provides that from the measuring light beam Illuminated particle cross-sectional area by projection a shadow outline of the one positioned in the measuring light beam Particle in the direction of propagation of the measuring light beam a projection surface is determined.
Dies läßt sich besonders einfach dann realisieren, wenn die Projektionsfläche außerhalb der Ulbricht-Kugel angeordnet wird.This can be realized particularly easily if the Projection screen arranged outside the Ulbricht sphere becomes.
Da die Partikel in der Regel sehr klein sind, ist es be sonders vorteilhaft, wenn der Schattenumriß des Partikels durch eine Projektionsoptik vergrößert auf der Projektions fläche abgebildet wird, so daß der Schattenumriß des Par tikels deutlicher sichtbar ist.Since the particles are usually very small, it is particularly advantageous if the shadow outline of the particle through a projection optics magnified on the projection area is mapped so that the shadow outline of Par is more clearly visible.
Der Schattenumriß auf der Projektionsfläche könnte dabei bei spielsweise direkt beobachtet werden. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Projektionsfläche durch eine Oberfläche eines photosensitiven Speicherelements gebildet wird, wobei dieses Speicherelement im einfachsten Fall ein üblicher foto grafischer Film sein kann.The shadow outline on the projection surface could for example, can be observed directly. Is even more advantageous it, however, if the projection surface is through a surface a photosensitive memory element is formed, wherein in the simplest case, this storage element is a conventional photo graphic film can be.
Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Projektionsfläche durch die Oberfläche einer elektronischen Bilderfassungsein heit gebildet wird, da sich mit dieser elektronischen Bilder fassungseinheit der Schattenumriß wesentlich vorteilhafter speichern und auswerten läßt. However, it is even more advantageous if the projection surface through the surface of an electronic image capture unit is formed because these electronic pictures socket unit the shadow outline much more advantageous can be saved and evaluated.
Um eine sehr große Genauigkeit bei der Auswertung der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Partikelquerschnittsfläche zu erhalten ist vorzugsweise vorgesehen, daß zur Messung der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Partikelquerschnittsfläche der Meßlichtstrahl und das Partikel in derselben Position relativ zueinander stehen wie bei der Messung der Intensität der diffusen partikelbeeinflußten Strahlung in der Ulbricht- Kugel.To ensure a very high accuracy in the evaluation of the Measuring light beam illuminated particle cross-sectional area receive is preferably provided that for the measurement of the Measuring light beam illuminated particle cross-sectional area of the Measuring light beam and the particle in the same position relative are related to each other as when measuring the intensity of the diffuse particle-influenced radiation in the Ulbricht Bullet.
Rein theoretisch wäre es denkbar, auch bereits bei teilweise ausgeleuchteter Partikelquerschnittsfläche diese zu erfassen und die Messung der diffusen partikelbeeinflußten Strahlung durchzuführen, um hieraus den Absorptionsgrad zu ermitteln. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Partikel zur Messung der Intensität der diffusen partikelbeeinflußten Strahlung in der Ulbricht-Kugel bei angestrahltem Partikel als Ganzes innerhalb des Strahlquerschnitts des Meßlicht strahls positioniert wird, so daß die gesamte Partikelquer schnittsfläche in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitung des Meßlichtstrahls ausgeleuchtet ist.In theory, it would be conceivable, even with partial Illuminated particle cross-sectional area to capture this and the measurement of the diffuse particle-influenced radiation to determine the degree of absorption. However, it is particularly advantageous if the particle is used for Measurement of the intensity of the diffuse particle-influenced Radiation in the Ulbricht sphere when the particle is illuminated as a whole within the beam cross section of the measuring light beam is positioned so that the entire particle cross cutting surface in a plane perpendicular to the spread of the Measuring light beam is illuminated.
Diese Vorgehensweise erleichtert im übrigen auch die Ermittlung der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Partikel querschnittsfläche durch Projektion des Schattenumrisses auf die Projektionsfläche.This procedure also makes it easier Determination of the particles illuminated by the measuring light beam cross-sectional area by projection of the shadow outline the projection surface.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtabsorption von beliebig geformten Par tikeln, welche erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, das die Vorrichtung eine Elektrodenanordnung zur berührungs freien Positionierung eines elektrostatisch geladenen Par tikels aufweist, daß die Elektrodenanordnung von einer Ulbricht-Kugel umgeben ist, daß die Ulbricht-Kugel mit einem Sensor zur Messung der diffus reflektierten Strahlung in der Ulbricht-Kugel versehen ist und daß die Ulbricht-Kugel eine Eintrittsöffnung für einen Meßlichtstrahl zum Anstrahlen des von der Elektrodenanordnung berührungsfrei gehaltenen Par tikels aufweist.In addition, the invention relates to a device for Determination of the light absorption of any shaped par articles, which is characterized according to the invention, the device is an electrode arrangement for contact free positioning of an electrostatically charged par Tikels that the electrode arrangement of a Ulbricht sphere is surrounded by the Ulbricht sphere Sensor for measuring the diffusely reflected radiation in the Ulbricht sphere is provided and that the Ulbricht sphere is a Entry opening for a measuring light beam for illuminating the Par held by the electrode arrangement without contact has items.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß diese die Möglichkeit schafft, einerseits das Par tikel im Meßlichtstrahl zu positionieren und um die partikel beeinflußte diffus reflektierte Strahlung innerhalb der Ulbricht-Kugel zu erfassen und aus dieser Intensität der par tikelbeeinflußten diffusen Strahlung die Lichtabsorption des Partikels unter Heranziehung der Intensität des Meßlicht strahls und der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Quer schnittsfläche des Partikels zu bestimmen.The advantage of the device according to the invention is there too see that this creates the possibility to par to position the particles in the measuring light beam and around the particles influenced diffusely reflected radiation within the Ulbricht sphere and from this intensity the par diffused radiation, the absorption of the light Particle using the intensity of the measuring light beam and the cross illuminated by the measuring light beam to determine the sectional area of the particle.
Die Elektrodenanordnung kann beliebig ausgebildet sein, sofern sich mit dieser eine Positionierung eines elektrisch geladenen Partikels realisieren läßt. So wäre es beispiels weise ausreichend, wenn die Elektrodenanordnung zwei Ring elektroden aufweist.The electrode arrangement can be of any design, if this is a positioning of an electrical charged particle can be realized. It would be, for example as sufficient if the electrode arrangement two ring has electrodes.
Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn die Elektrodenan ordnung zwei Ringelektroden zur Erzeugung eines elektrischen Gleichfeldes zwei Ringelektroden zur Erzeugung eines elek trischen Wechselfeldes aufweist, da mit dieser Lösung eine höhere Stabilität der Partikel bei der Positio nierung erreichbar ist.However, it is even more advantageous if the electrodes are on order two ring electrodes to produce an electrical DC field two ring electrodes to generate an elec tric alternating field, as with this Solution a higher stability of the particles at the position nation is reachable.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Elektroden für das Wechselfeld und das Gleichfeld voneinander getrennt ange ordnet sind.It is particularly useful if the electrodes for the Alternating field and the constant field are shown separately are arranged.
Vorzugsweise sind die Wechselfeldelektroden zwischen den Gleichfeldelektroden angeordnet, wodurch sich das Partikel besser stabilisieren läßt.The alternating field electrodes are preferably between the DC electrodes arranged, causing the particle can be stabilized better.
Noch vorteilhafter für die Stabilisierung des Partikels ist es, wenn die Wechselfeldelektroden einen größeren Durchmesser als die Gleichfeldelektroden aufweisen.It is even more advantageous for the stabilization of the particle it when the alternating field electrodes have a larger diameter than the DC field electrodes.
Eine Ulbricht-Kugel im Sinne dieser Erfindung wird gebildet durch eine kugelförmige Innenfläche eines Kugelgehäuses, welche mit einer das Meßlicht diffus reflektierenden Be schichtung versehen ist.An Ulbricht sphere in the sense of this invention is formed through a spherical inner surface of a ball housing, which with a diffusely reflecting the measuring light layering is provided.
Diese Beschichtung ist beispielsweise im Fall des sichtbaren Lichtes eine weiße diffus reflektierende Beschichtung, im Fall von Infrarotlicht beispielsweise eine Goldbeschichtung.This coating is, for example, in the case of the visible Light a white diffusely reflective coating, in In the case of infrared light, for example, a gold coating.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Elektroden der Elektrodenanordnung mit derselben diffus reflektierenden Beschichtung versehen sind, die auch die Ulbricht-Kugel auf weist. It is also preferably provided that the electrodes of the Electrode arrangement with the same diffusely reflecting Coating are provided, which also the Ulbricht sphere on points.
Ferner ist vorgesehen, daß der Sensor mit einer direkt von dem Partikel reflektiertes Meßlicht abschattenden Abschirm blende versehen ist, um sicherzustellen, daß der Sensor lediglich die Intensität des diffus in der Ulbricht-Kugel reflektierten Lichtes mißt.It is also provided that the sensor with a direct from shielding the measuring light reflected from the particle Aperture is provided to ensure that the sensor only the intensity of the diffuse in the Ulbricht sphere reflected light.
Der Sensor kann in unterschiedlichster Art und Weise ausge bildet sein. Er muß jedoch für die Messung der Intensität des Meßlichts geeignet sein. So ist beispielsweise bei Verwendung von im sichtbaren Bereich liegendem Meßlicht ein Photo multiplier oder eine Photodiode verwendbar, während im Infraroten beispielsweise infrarotempfindliche Dioden Ver wendung finden.The sensor can be made in many different ways be educated. However, he has to measure the intensity of the Be suitable for measuring lights. For example, when using a photo of measuring light lying in the visible range multiplier or a photodiode can be used while in Infrared, for example infrared-sensitive diodes Ver find application.
Um außerdem die Möglichkeit zu schaffen, den Meßlichtstrahl durch die Ulbricht-Kugel hindurchtreten zu lassen, insbeson dere zur Bestimmung der ausgeleuchteten Partikelquerschnitts fläche, ist die Ulbricht-Kugel vorzugsweise mit einer der Eintrittsöffnung für den Meßstrahl gegenüberliegenden und verschließbaren Austrittsöffnung versehen.To also create the possibility of the measuring light beam to let pass through the Ulbricht sphere, in particular to determine the illuminated particle cross-section surface, the Ulbricht sphere is preferably with one of the Inlet opening for the measuring beam opposite and closable outlet opening.
Diese Austrittsöffnung ist für die Messung der Intensität der diffus in der Ulbricht-Kugel reflektierten Strahlung ver schließbar, während die Austrittsöffnung für die Bestimmung der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Partikelquerschnitts fläche geöffnet ist. This outlet opening is for measuring the intensity of the radiation diffusely reflected in the Ulbricht sphere closable while the outlet opening for the determination the particle cross-section illuminated by the measuring light beam area is open.
Vorzugsweise ist zur Vereinfachung der Bestimmung der vom Meßlichtstrahl ausgeleuchteten Partikelquerschnittsfläche vorgesehen, daß der aus der Austrittsöffnung austretende Meß lichtstrahl mittels einer Projektionsoptik auf eine Projek tionsfläche abbildbar ist.Preferably, to simplify the determination of the Measuring light beam illuminated particle cross-sectional area provided that the measuring emerging from the outlet opening beam of light by means of projection optics onto a project tion area can be mapped.
Vorzugsweise ist dabei die Projektionsoptik so dimensioniert, daß durch diese das in der Elektrodenanordnung berührungsfrei positionierte Partikel auf die Projektionsfläche vergrößert abbildbar ist. Vorzugsweise wird mit einer mehrfachen, bei spielsweise einer 10fachen Vergrößerung, gearbeitet.The projection optics are preferably dimensioned so that that through this the contact-free in the electrode arrangement positioned particles enlarged on the projection surface is reproducible. Preferably with a multiple, at for example a 10x magnification, worked.
Die Projektionsfläche kann ihrerseits beispielsweise durch die Oberfläche eines photosensitiven Elements gebildet sein. Ein derartiges photosensitives Element könnte beispielsweise ein fotografischer Film sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Projektionsfläche durch eine photosensitive Oberfläche einer elektronischen Kamera gebildet ist, da diese die Auswertung der Abbildung, insbesondere des auf die Projektionsfläche projizierten Schattenumrisses des Par tikels, erleichtert.The projection surface can in turn, for example, by the surface of a photosensitive element can be formed. Such a photosensitive element could, for example be a photographic film. It is particularly advantageous however, if the projection surface is covered by a photosensitive Surface of an electronic camera is formed as this the evaluation of the image, especially that of the Projection area projected shadow outline of the par tikels, relieved.
Hinsichtlich des verwendeten Meßlichtstrahls wurden im Zu sammenhang mit der Erläuterung der bisherigen Ausführungsbei spiele keine näheren Angaben gemacht. Beispielsweise wird als Meßlicht sichtbares Licht im Spektralbereich zwischen unge fähr 200 nm und ungefähr 800 nm verwendet. With regard to the measuring light beam used in Zu in connection with the explanation of the previous execution play no details given. For example, as Measuring light visible light in the spectral range between un about 200 nm and about 800 nm used.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, Infrarotlicht zu ver wenden, sofern die Absorption des Partikels im Infraroten bestimmt werden soll.But there is also the possibility of ver infrared light if the absorption of the particle in the infrared should be determined.
Ferner kann als Meßlichtquelle eine Lampe verwendet werde. Aufgrund der vorteilhaften Abbildungseigenschaften von Laser strahlen ist es jedoch vorteilhafter, als Meßlichtquelle einen Laser zu verwenden, welcher vorzugsweise mit einer Wellenlänge im Bereich des sichtbaren Lichtes arbeitet. Im einfachsten Fall ist hierzu ein Helium-Neon-Laser vorgesehen, der ferner den Vorteil hat, ein über seinem Strahlquerschnitt im wesentlichen konstantes Intensitätsprofil aufzuweisen.A lamp can also be used as the measuring light source. Because of the advantageous imaging properties of lasers However, it is more advantageous to radiate as a measuring light source to use a laser, which is preferably with a Wavelength in the range of visible light works. in the The simplest case is a helium-neon laser, which also has the advantage of a beam cross-section to have an essentially constant intensity profile.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar stellung einiger Ausführungsbeispiele.Other features and advantages of the invention are the subject the following description and the graphic Dar position of some embodiments.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer er findungsgemäßen Vorrichtung mit geschnittener Ulbricht-Kugel; Figure 1 is a schematic representation of an inventive device with cut Ulbricht ball.
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Messung der Intensität des Meßlichtstrahls mit einer Vor richtung gemäß Fig. 1; Fig. 2 is a schematic representation of the measurement of the intensity of the measuring light beam with a device according to FIG. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Messung der Absorption von Meßlicht durch das Partikel; Figure 3 is a schematic representation of the measurement of the absorption of measurement light by the particles.
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Messung der ausgeleuchteten Partikelquerschnitts fläche und Fig. 4 is a schematic representation of a measurement of the illuminated particle cross-sectional area and
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines auf eine Projektionsfläche projizierten Schattenum risses des Partikels zur Bestimmung der vom Meßlichtschal ausgeleuchteten Partikelquer schnittsfläche. Fig. 5 is a schematic representation of an image projected onto a projection Schattenum crack of the particle-sectional area to determine the illuminated by Meßlichtschal particle cross.
Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Vor richtung zur Messung der Absorption von beliebig geformten Partikeln umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Kugelge häuse, welches eine innere kugelförmige Fläche 12 aufweist, die zur Bildung einer diffus reflektierenden Ulbricht-Kugel 15 mit einer diffus reflektierenden Beschichtung 14 versehen ist. Die diffus reflektierende Beschichtung 14 besteht dabei beispielsweise aus einem weißen, diffus reflektierenden Lack, sofern die Absorption beliebig geformter Partikel von sicht barem Licht gemessen werden soll oder beispielsweise aus einer Goldbeschichtung, sofern als Licht längerwelliges Licht, beispielsweise Infrarotlicht Verwendung findet. An embodiment shown in Fig. 1 of a device for measuring the absorption of arbitrarily shaped particles comprises a housing designated as a whole with 10 Kugelge, which has an inner spherical surface 12 which forms a diffusely reflecting integrating sphere 15 with a diffusely reflecting Coating 14 is provided. The diffusely reflecting coating 14 consists, for example, of a white, diffusely reflecting lacquer if the absorption of arbitrarily shaped particles is to be measured by visible light or, for example, of a gold coating, provided that longer-wave light, for example infrared light, is used as light.
Der Durchmesser der kugelförmigen Fläche 12 beträgt ungefähr 120 mm.The diameter of the spherical surface 12 is approximately 120 mm.
Das Kugelgehäuse 10 umfaßt ferner eine Eintrittsöffnung 16 und eine Austrittsöffnung 18, welche so angeordnet sind, daß ein Meßlichtstrahl 20 durch die Eintrittsöffnung 16 in einen von der kugelförmigen Fläche 12 umschlossenen Innenraum 22 der Ulbricht-Kugel 15 eintreten, diesen parallel zu einer durch einen Mittelpunkt 24 der Ulbricht-Kugel 15 hindurch verlaufenden Geraden 26 durchsetzen und durch die Austritts öffnung 18 wieder austreten kann.The ball housing 10 further comprises an inlet opening 16 and an outlet opening 18 , which are arranged such that a measuring light beam 20 through the inlet opening 16 enters an interior 22 of the integrating sphere 15 enclosed by the spherical surface 12 , this interior parallel to one through a center point 24 of the integrating sphere 15 pass through straight line 26 and can exit again through the outlet opening 18 .
Der Meßlichtstrahl 20 ist dabei vorzugsweise ein Laserstrahl, welcher von einem Laserkopf 28 erzeugt wird.The measuring light beam 20 is preferably a laser beam which is generated by a laser head 28 .
Symmetrisch zur Geraden 26 und zum Mittelpunkt 24 der Ulbricht-Kugel 14 ist in dem Innenraum 22 eine Elektrodenan ordnung 30 vorgesehen, welche zwei symmetrisch zur Geraden 26 und zum Mittelpunkt 24 angeordnete Wechselfeldelektroden 32, 34 umfaßt, und zwei ebenfalls symmetrisch zur Geraden 26 und zum Mittelpunkt 24 angeordnete Gleichfeldelektroden 36, 38. Die Elektroden 32 bis 38 sind dabei als Kreisringe ausgebil det, die alle koaxial zu einer Elektrodenachse 40 angeordnet sind, wobei die beiden Kreisringe der Wechselfeldelektroden 32, 34 zwischen den Kreisringen der Gleichfeldelektroden 36, 38 liegen und außerdem die Kreisringe der Wechselfeldelektro den 32, 34 einen Durchmesser aufweisen, der ungefähr das Doppelte des Durchmessers der Ringe der Gleichfeldelektroden 36, 38 beträgt. Symmetrically to the straight line 26 and to the center 24 of the integrating sphere 14 , an electrode arrangement 30 is provided in the interior 22 , which comprises two alternating field electrodes 32 , 34 arranged symmetrically to the straight line 26 and to the center 24 , and two likewise symmetrical to the straight line 26 and Center field 24 arranged DC field electrodes 36 , 38 . The electrodes 32 to 38 are configured as circular rings, all of which are arranged coaxially with an electrode axis 40 , the two circular rings of the alternating field electrodes 32 , 34 lying between the circular rings of the direct field electrodes 36 , 38 and also the circular rings of the alternating field electrodes 32 , 34 have a diameter which is approximately twice the diameter of the rings of the constant field electrodes 36 , 38 .
Die beiden Wechselfeldelektroden 32, 34 sind dabei mit einem Wechselspannungsgenerator 42 verbunden, während die beiden Gleichfeldelektroden 36, 38 mit einem Gleichspannungsgene rator 44 verbunden sind.The two AC field electrodes 32 , 34 are connected to an AC voltage generator 42 , while the two DC field electrodes 36 , 38 are connected to a DC voltage generator 44 .
Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Gleichfeldelektro den 36, 38 liegt dabei in einem Bereich von größenordnungs mäßig 400 Volt, während die Wechselspannung in einem Bereich von ungefähr 3500 bis ungefähr 4500 Volt liegt, wobei die Frequenz der Wechselspannung größenordnungsmäßig 50 Hz beträgt.The voltage difference between the two DC electric 36 , 38 is in a range of the order of 400 volts, while the AC voltage is in a range of about 3500 to about 4500 volts, the frequency of the AC voltage being of the order of 50 Hz.
Die Überlagerung des von den Wechselfeldelektroden 32, 34 erzeugten Wechselfeldes und des von den Gleichfeldelektroden 36, 38 erzeugten Gleichfeldes ergibt im Zentrum der Elek trodenanordnung 30, vorzugsweise nahe dem Mittelpunkt 24 der kugelförmigen Fläche 12 ein Potentialminimum für ein elek trostatisch geladenes Partikel, wobei die Partikelgröße vor zugsweise zwischen ungefähr 0,1 µm bis ungefähr 500 µm liegt. Ein derartiges Partikel kann in dem von dem Wechselfeld und dem Gleichfeld gebildeten Potentialminimum gehalten werden, wobei das Gleichfeld vorzugsweise ungefähr parallel zur Gravitationsrichtung verläuft.The superposition of the alternating field generated by the alternating field electrodes 32 , 34 and the direct field generated by the direct field electrodes 36 , 38 results in the center of the electrode arrangement 30 , preferably near the center 24 of the spherical surface 12, a potential minimum for an electrostatically charged particle, the particle size before is preferably between about 0.1 microns to about 500 microns. Such a particle can be kept in the potential minimum formed by the alternating field and the constant field, the constant field preferably running approximately parallel to the direction of gravity.
Eine genaue Beschreibung des Haltens eines geladenen Par tikels in dem Potentialminimum und eine Berechnung des Feldes ergibt sich aus dem Artikel von Davis et al., "The double ring electrodynamic balance for microparticle characteriza tion", Rev. Sci. Instruments, April 1990. A detailed description of how to hold a loaded par tikels in the potential minimum and a calculation of the field follows from the article by Davis et al., "The double ring electrodynamic balance for microparticle characteriza tion ", Rev. Sci. Instruments, April 1990.
Um ferner keinerlei Beeinflussung der diffusen Strahlung im Innenraum 22 der Ulbricht-Kugel 15 durch die Elektrodenan ordnung 30 zu erhalten, sind sowohl die Wechselfeldelektroden 32, 34, als auch die Gleichfeldelektroden 36, 38 mit der selben diffus reflektierenden Beschichtung 14 versehen, wie die kugelförmige Fläche 12 zur Bildung der Ulbricht-Kugel 15.In order not to get any influence on the diffuse radiation in the interior 22 of the integrating sphere 15 by the electrode arrangement 30 , both the alternating field electrodes 32 , 34 and the constant field electrodes 36 , 38 are provided with the same diffusely reflecting coating 14 as the spherical one Surface 12 for forming the integrating sphere 15 .
Die kugelförmige Fläche 12 ist ferner noch mit einer Sensoröffnung 46 versehen, welche seitlich der Geraden 26 liegt und gegen direkten Eintritt von im Bereich des Mittel punkts 24 reflektiertem Licht durch eine Abschirmblende 48 abgeschirmt ist, so daß in die Sensoröffnung 46 lediglich diffus reflektierte Strahlung eintreten und auf einen Sensor 50 zur Erfassung von deren Intensität auftreffen kann.The spherical surface 12 is also provided with a sensor opening 46 which is located to the side of the straight line 26 and is shielded against direct entry of light reflected in the region of the center 24 by a shielding aperture 48 , so that only diffusely reflected radiation occurs in the sensor opening 46 and can strike a sensor 50 for detecting its intensity.
Dieser Sensor 50 ist seinerseits mit einer Meßwerterfassungs einheit 52 verbunden.This sensor 50 is in turn connected to a measured value acquisition unit 52 .
Die Austrittsöffnung 18 ist mittels einer Blende 60 ver schließbar, welche vorzugsweise eine die kugelförmige Fläche 12 im Bereich der Austrittsöffnung 18 ergänzende Oberfläche 62 aufweist, die ebenfalls mit der diffus reflektierenden Beschichtung 14 versehen ist.The outlet opening 18 can be closed by means of an aperture 60 , which preferably has a surface 62 which complements the spherical surface 12 in the region of the outlet opening 18 and which is also provided with the diffusely reflective coating 14 .
Bei geöffneter Blende 60 tritt der Meßlichtstrahl 20 durch die Austrittsöffnung 18 aus dem Kugelgehäuse 10 aus und tritt in eine als Ganzes mit 64 bezeichnete Abbildungsoptik ein, welche beispielsweise zwei Linsen 66, 68 aufweist, welche so justiert sind, daß ein im Mittelpunkt 24 angeordnetes Par tikel auf eine Projektionsfläche 70 vergrößert abgebildet wird, welche im vorliegenden Fall von einer fotoempfindlichen Oberfläche einer als Ganzes mit 72 bezeichneten CCD-Kamera gebildet wird die kombiniert mit einer Auswerteeinheit 74 die Bestimmung eines Schattenumrisses eines im Mittelpunkt 24 positionierten Partikels in noch später zu beschreibender Weise erlaubt.With the aperture 60 open, the measuring light beam 20 exits through the outlet opening 18 from the spherical housing 10 and enters an imaging optic designated as a whole as 64 , which has, for example, two lenses 66 , 68 which are adjusted so that a par arranged in the center 24 the image is enlarged on a projection surface 70 , which in the present case is formed by a photosensitive surface of a CCD camera designated as a whole as 72 , which, combined with an evaluation unit 74, determines a shadow outline of a particle positioned in the center 24 in a manner to be described later allowed.
Zur Messung der Lichtabsorption eines Partikels wird eine Vielzahl von Partikeln beispielsweise durch einen mittels Reibung elektrostatisch geladenen Stab durch Ladungsüber tragung aufgeladen, wobei die Partikel dann an dem Stab haften.To measure the light absorption of a particle, a A large number of particles, for example, by means of Friction of electrostatically charged rod due to charge transfer charged, the particles then attached to the rod be liable.
Durch Einführen des Stabes in die Elektrodenanordnung 30 und leichtes Klopfen lösen sich einige geladene Partikel von dem Stab und werden dann von dem elektrischen Feld der Elek trodenanordnung 30 in Schwebe gehalten.By inserting the rod into the electrode assembly 30 and tapping lightly, some charged particles detach from the rod and are then held in suspension by the electric field of the electrode assembly 30 .
Die Vielzahl der Partikel läßt sich dadurch reduzieren, daß die Wechselspannung für die Wechselfeldelektroden 32, 34 so lange variiert wird, bis nur noch ein Partikel in dem elek trischen Feld der Elektrodenanordnung 30 vorhanden ist.The large number of particles can be reduced by varying the alternating voltage for the alternating field electrodes 32 , 34 until only one particle is left in the electrical field of the electrode arrangement 30 .
Dieses einzelne Partikel kann nun durch Variation der Felder in der Elektrodenanordnung längs der Elektrodenachse 40 definiert und stationär durch entsprechende Einstellung der elektrischen Felder der Elektrodenanordnung 30 positioniert werden. This individual particle can now be defined by varying the fields in the electrode arrangement along the electrode axis 40 and can be positioned stationary by appropriate adjustment of the electrical fields of the electrode arrangement 30 .
Zur Messung der Intensität des Meßlichtstrahls 20 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das vereinzelte und im Feld der Elek trodenanordnung 30 vorhandene Partikel 80 seitlich des Meß lichtstrahls 20, das heißt oberhalb oder unterhalb desselben, positioniert, so daß der Meßlichtstrahl 20 die Elektrodenan ordnung 30 passiert und auf die Oberfläche 62 der Blende 60 trifft, mit welcher die Ulbricht-Kugel 15 verschlossen ist. Durch Reflexion an der mit der diffus reflektierenden Be schichtung 14 versehenen Oberfläche 62 der Blende 60 erfolgt eine diffuse Streuung des Meßlichtstrahls 20 im gesamten Innenraum 22 der Ulbricht-Kugel 15 durch Mehrfachreflexion an der mit der diffus reflektierenden Beschichtung 14 versehenen kugelförmigen Fläche 12, wobei die diffus reflektierte Strah lung durch die Sensoröffnung 46 hindurchtritt und auf den Sensor 50 trifft, so daß die Meßwerterfassungseinheit 52 einen Intensitätswert I₀ erfaßt, welcher mit der Intensität des Meßlichtstrahls 20 korreliert ist. In erster Näherung ist der Intensitätswert I₀ proportional zur Intensität des Meß lichtstrahls 20.To measure the intensity of the measuring light beam 20 , as shown in FIG. 2, the individual particles 80 present in the field of the electrode arrangement 30 are positioned laterally of the measuring light beam 20 , that is to say above or below it, so that the measuring light beam 20 positions the electrodes order 30 happens and meets the surface 62 of the diaphragm 60 , with which the integrating sphere 15 is closed. By reflection on the surface 14 provided with the diffusely reflecting coating 62 of the diaphragm 60 there is diffuse scattering of the measuring light beam 20 in the entire interior 22 of the integrating sphere 15 by multiple reflection on the spherical surface 12 provided with the diffusely reflecting coating 14 , the diffusely reflected radiation passes through the sensor opening 46 and strikes the sensor 50 , so that the measured value detection unit 52 detects an intensity value I₀ which is correlated with the intensity of the measuring light beam 20 . In a first approximation, the intensity value I₀ is proportional to the intensity of the measuring light beam 20th
Ohne Veränderung der relativen Lage zwischen dem Meßlicht strahl 20 und der Ulbricht-Kugel 15 wird nun das einzelne Partikel 80 innerhalb eines Strahlquerschnitts des Meßlicht strahls 20 positioniert, welcher beispielsweise einen Durch messer von ungefähr 1 mm aufweist, wobei das Partikel 80 - wie bereits angegeben - eine Größe zwischen ungefähr 0,1 µm und ungefähr 500 µm aufweist. Without changing the relative position between the measuring light beam 20 and the integrating sphere 15 , the individual particle 80 is now positioned within a beam cross section of the measuring light beam 20 , which for example has a diameter of approximately 1 mm, the particle 80 - as already stated - has a size between approximately 0.1 µm and approximately 500 µm.
In diesem Fall ist die Ulbricht-Kugel 15 ebenfalls durch die Blende 60 verschlossen, wobei allerdings das einzelne Par tikel 60, welches vorzugsweise nahe des Mittelpunkts 24 der Ulbricht-Kugel 15 positioniert ist, Meßlicht des Meßlicht strahls 20 absorbiert und reflektiert und nur der nicht auf das Partikel 80 auftreffende Teil des Meßlichtstrahls 20 an der Oberfläche 62 der Blende 60 reflektiert wird.In this case, the integrating sphere 15 is also closed by the diaphragm 60 , although the individual particle 60 , which is preferably positioned near the center 24 of the integrating sphere 15 , absorbs and reflects measuring light from the measuring light beam 20 and only that does not part of the measuring light beam 20 impinging on the particle 80 is reflected on the surface 62 of the diaphragm 60 .
Die diffus reflektierte Strahlung im Innenraum 22 der Ulbricht-Kugel 15 hat dann, wenn das Partikel 80 Meßlicht ab sorbiert und wieder emittiert eine geänderte, vorzugsweise geringere Intensität, so daß mit der Meßwerterfassungseinheit 52 ein geringerer Intensitätswert IA erfaßt wird.The diffusely reflected radiation in the interior 22 of the integrating sphere 15 has a changed, preferably lower intensity when the particle 80 absorbs measurement light and emits it again, so that the measurement value acquisition unit 52 detects a lower intensity value I A.
Zur Erfassung der exakten Position des Partikels 80 im Meß lichtstrahl 20 und zur Erfassung der vom Meßlichtstrahl ange strahlten Querschnittsfläche des Partikels 80 wird die Blende 60 entfernt, so daß der Meßlichtstrahl 20 durch die Aus trittsöffnung 18 hindurch austritt und die Abbildungsoptik 64 den Schattenumriß des im Meßlichtstrahl 20 enthaltenen Par tikels 80 auf die Projektionsfläche 70 abbildet, wobei, wie in Fig. 5 dargestellt, auf der Projektionsfläche 70 ein innerer abgeschatteter Bereich 82 zu sehen ist, welcher bis zu einer Schattenumrißlinie 84 reicht und außerhalb der Schattenumrißlinie 84 ein ausgeleuchteter Bereich 86 er kennbar ist, welcher bis zu einer äußeren Begrenzungslinie 88 reicht, welche der äußeren Begrenzung des Strahlquerschnitts des Meßlichtstrahls 20 entspricht und die Bestimmung der Strahlquerschnittsfläche erlaubt. To detect the exact position of the particle 80 in the measuring light beam 20 and to detect the cross-sectional area of the particle 80 radiated by the measuring light beam, the aperture 60 is removed so that the measuring light beam 20 exits through the opening 18 and the imaging optics 64 show the shadow outline of the Measuring light beam 20 contains particles 80 on the projection surface 70 , wherein, as shown in FIG. 5, an inner shaded area 82 can be seen on the projection surface 70 , which extends to a shadow contour line 84 and outside the shadow contour line 84 an illuminated area 86 it is recognizable, which extends to an outer boundary line 88 , which corresponds to the outer boundary of the beam cross section of the measuring light beam 20 and allows the determination of the beam cross section area.
Vorzugsweise wird dabei das einzelne Partikel 80 stets so positioniert, daß der ausgeleuchtete Bereich 86 noch das Par tikel 80 vollständig umgibt, das heißt, daß das Partikel 80 über seine gesamte, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Meßlichtstrahls 20 verlaufende Partikelquerschnittsfläche vom Meßlichtstrahl 20 ausgeleuchtet ist.Here, the individual particles 80 is always positioned so preferably in that the illuminated portion 86 completely surrounds nor the par Tikel 80, that is, that the particles 80 to the direction of propagation of the measuring light beam 20 extending particle cross-sectional area is illuminated by the measuring light beam 20 vertically over its entire.
Aus der auf der Projektionsfläche 70 entstehenden Schatten umrißlinie 84, die vorzugsweise mittels der CCD-Kamera 72 und der Auswerteeinheit 74 erfaßt wird, läßt sich in einfacher Weise die in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Meßlichtstrahls 20 ausgeleuchtete Partikelquerschnitts fläche des Partikels 80 errechnen.From the resulting shadow contour line 84 on the projection surface 70 , which is preferably detected by means of the CCD camera 72 and the evaluation unit 74 , the cross-sectional area of the particle 80 illuminated in a plane perpendicular to the direction of propagation of the measuring light beam 20 can be calculated in a simple manner.
Für die Berechnung des Absorptionsgrades des Partikels 80 ist es ferner noch maßgebend, wie die Intensitätsverteilung innerhalb der äußeren Begrenzungslinie 88 des Meßlichtstrahls 20 ausgebildet ist. Diese läßt sich mit einem üblichen, für Laserstrahlen verwendeten Meßgerät erfassen. Im einfachsten Fall wird ein Laserstrahl verwendet, welcher innerhalb der äußeren Begrenzungslinie 88 einen im wesentlichen homogene Intensitätsverteilung aufweist, so daß die relative Lage der Schattenumrißlinie 84 zur äußeren Begrenzungslinie 88 nicht zusätzlich bei der Berechnung des Absorptionsgrades berück sichtigt werden muß.For the calculation of the degree of absorption of the particle 80 , it is also decisive how the intensity distribution is formed within the outer boundary line 88 of the measuring light beam 20 . This can be recorded using a conventional measuring device used for laser beams. In the simplest case, a laser beam is used which has a substantially homogeneous intensity distribution within the outer boundary line 88 , so that the relative position of the shadow outline 84 to the outer boundary line 88 does not have to be additionally taken into account when calculating the degree of absorption.
Aus der Differenz der gemessenen Intensität I₀ - IA, und der vom Meßlichtstrahl 20 ausgeleuchteten Querschnittsfläche innerhalb der Schattenumrißlinie 84 des Partikels 80 läßt sich der Absorptionsgrad des Partikels errechnen und davon ausgehend auch der Albedo- und der Emissionsgrad dieses Partikels 80, wobei folgende Beziehung Verwendung findet:From the difference between the measured intensity I und - I A , and the cross-sectional area illuminated by the measuring light beam 20 within the shadow contour line 84 of the particle 80 , the degree of absorption of the particle can be calculated and from this also the albedo and emissivity of this particle 80 , using the following relationship finds:
wobei
Abs = Absorptionsgrad (0 Abs 1)
I₀ = Gesamtintensität des Meßlichtstrahls
IA = Intensität der partikelbeeinflußten
Diffusen Strahlung
P(A) = Intensität des Meßlichtstrahls im jewei
ligen Flächenelement
∫ P(A)dA Meßlichtstrahl = Integral der Intensität des Meßlichtstrahls
über die Fläche des Strahlquerschnitts des
Meßlichtstrahls
∫ P(A)dA Partikelquerschnittsfl. = Integral der Intensität des Meßlicht
strahls über die Partikelquerschnitts
fläche
Im einfachsten Fall ergibt die obengenannte Beziehung für
kugelförmige Partikelin which
Abs = degree of absorption (0 Abs 1)
I₀ = total intensity of the measuring light beam
I A = intensity of the particle-influenced diffuse radiation
P (A) = intensity of the measuring light beam in the respective area element
∫ P (A) dA measuring light beam = integral of the intensity of the measuring light beam over the area of the beam cross section of the measuring light beam
∫ P (A) dA particle cross-sectional area = Integral of the intensity of the measuring light beam across the particle cross-sectional area
In the simplest case, the relationship given above is for spherical particles
wobei
rp = Partikelradius
W = Strahlradiusin which
r p = particle radius
W = beam radius
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