DE2544576B2 - Vorrichtung zur messung der groessenverteilung kleiner feststoffteilchen - Google Patents
Vorrichtung zur messung der groessenverteilung kleiner feststoffteilchenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Größenverteilung kleiner Feststoffteilchen,
z. B. Aerosol mit Hilfe von Kernporenfiltern und Beobachtung der optischen Eigenschaften.
Die gesetzlich durch maximale Immissions- und Emissionswerte bzw. MAK-Werte geregelte Reinhaltung
der Luft erfordert geeignete Meßmethoden (lokale und Fernmessung). Lokale Messungen sollen bei
möglichst einfacher Bedienung und kontinuierlichem Betrieb die Bestimmung der Größnverteilung des
Aerosols erlauben, mindestens jedoch zwischen Grobstaub und lungengängigem Feinstaub unterscheiden
und dabei möglichst empfindlich sein.
Üblicherweise werden bei der vorliegenden Problemstellung Streulichtmeßgeräte, Zentrifugen oder
Filter eingesetzt.
Kommerzielle Streulichtmeßgeräte sind technisch sehr aufwendig und können sehr kleine Teilchen nicht
nachweisen, bieten aber ein elektrisches Meßsignal, das bequem zu verarbeiten ist.
Zentrifugen haben ein sehr großes Auflösungsvermögen, benötigen aber zum Nachweis (Wägung) recht
viel Material und sind diffizil in der Handhabung.
Probenahmen durch Filter sind einfach zu bewerkstelligen, benötigen aber bei Auswertung des Niederschlags
durch Wägung ebenfalls sehr viel Material. Einzelne Filter besitzen außerdem keine Größenauflösung
der niedergeschlagenen Teilchen.
Diese bekannten Meßmethoden sind also nicht in der Lage, die eingangs gestellten Forderungen befriedigend
zu erfüllen; erfindungsgemäß werden die Forderungen jedoch durch die im Anspruch 1 angegebene
Vorrichtung erfüllt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Es werden dabei Filter mit guter Monodispersität der Porengrößenverteilung, sehr glatter Oberfläche,
geringer Dicke und mit geradlinig senkrecht zur Filteroberfläche verlaufenden Poren, sogenannte Kernporenfilter
verwandt.
Die zunächst matt durchscheinenden Filter werden auf einer oder beiden Seiten mit einer lichtundurchlässig^n
und/oder gut reflektierenden Schicht aus Metall oder Dielektrikum bedeckt, ohne daß dabei
die Poren verstopft werden; dies kann z. B. durch Vakuumbedampfung, Sputtering usw. erreicht werden.
Es wird nun durch eine Serienschaltung von Filterstufen, die mit den so vorbereiteten Filtermembranen
beschickt sind, das Aerosol gesaugt. Die Anordnung der Filter ist so, daß in der ersten Stufe vorzugsweise
die größten Teilchen abgeschieden werden, in der nächsten Stufe kleinere usw. bis schließlich die letzte
Stufe auch die feinsten Schwebstoffteilchen zurückhält und somit alle partikelformigen Verunreinigungen,
die sich ursprünglich in der Luft (dem Gas) befanden, auf den Filterstufen niedergeschlagen sind.
Das Größenauflösungsvermögen wird durch die Anzahl der Filterstufen und die Gleichmäßigkeit der Porengröße
bestimmt.
Die kontinuierliche Messung auch kleinster Niederschläge
auf den einzelnen FUterstufen soll nun auf zweierlei Weise alternativ erfolgen, wobei jedesmal
Licht (ob kohärent oder monochromatisch oder natürlich oder polarisiert oder Kombinationen davon,
hängt vom genauen Meßzweck ab), auf die mit Partikeln beaufschlagte (oder abgewandte) Seite
fällt:
1. Durch Messung der Änderung der Reflexionsbzw. Streuungseigenschaften der reflektierenden
Filtermembranoberfläche durch Aerosolteilchen; dieses Verfahren bietet sich für mittlere
und große Teilchengrößen an, also die vorgeschalteten Filterstufen.
2. Durch Messung der Änderung der Transmissionseigenschaften
des ein- oder beidseitig so bedampften Filters, daß das Licht den Filter nur mehr durch die senkrecht zur Filteroberfläche
stehenden Poren durchdringen kann. Da sich die Teilchen aus aerodynamischen Gründen vorzugsweise
am Porenrand ablagern, beeinflussen sie die Transmission durch die Poren in einer zur
Messung geeigneten Weise. Da jede Pore beim Anlegen eines Teilchens einen gewissen Transmissionsverlust
erleidet, ist die Empfindlichkeit der Methode insbesondere vom Verhältnis der am Porenrand abgeschiedenen Teilchen zur Gesamtzahl
der Poren abhängig, nicht aber von der gesamten abgeschiedenen Menge, wie bei allen
anderen Methoden. Daher eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders zur Messung
kleinster (sowohl hinsichtlich der Größe als auch der Menge nach) Luftverunreinigungen.
Dies um so mehr, als der Meßeffekt bei kleinem d/Λ (d == Porendurchmesser; λ = Wellenlänge
des Lichts) optimal wird.
Die Änderung der nach l.bzw.2. reflektierten bzw. transmittierten Lichtintensität kann durch einfache
Photo-Halbleiter entweder direkt oder unter Zuhilfenahme eines Referenzstrahles derselben Lichtquelle
im Differenzverfahren gemessen werden.
Unter Annahme, daß die Aerosolkonzentration konstant bleibt, ist die abgeschiedene Aerosolmenge
genau proportional zum Aerosolvolumen und dieses
wiederum unter der Voraussetzung konstanter Saugleistung durch das Filter zeitproporlional. Damit ist auch bei obigen Annahmen die Transmissionsänderung
eine lineare Funktion der Zeit. Wird /. B. Reinluft durch die Mcßküvettc gesaugt, so findet
keine Transmissionsänclerung statt, Ganz allgemein
IaIU sich also die momentane Aerosolkonzentration durch Differentiation der Transmissionskurve nach
der Zeit finden. Damit ist eine kontinuierliche Messung der Aerosolkonzentration möglich.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Messung der Größenverteilung kleiner Feststoffteilchen, z. B. Aerosol, mit
Hilfe von Kernporenfiltern und Beobachtung der Änderung der optischen Eigenschaften, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eine glatte Oberfläche eines Kernporenfilters einen hochreflektierenden
Belag aufweist, dessen Reflexionseigenschaften gemessen werden, und daß wenigstens
ein weiterer Filter außerhalb seiner Poren undurchsichtig ist und seine Transmissionseigenschaften
gemessen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter mit lichtundurchlässi-
gcm Material so bedampft werden, daß die Poren frei bleiben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus Metall besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen kontinuierlich
verlaufen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter in Serie geschaltet
sind
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19752544576 DE2544576C3 (de) | 1975-10-04 | 1975-10-04 | Vorrichtung zur Messung der Größenverteilung kleiner Feststoffteilchen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (3)
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| DE2544576A1 DE2544576A1 (de) | 1977-04-07 |
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Family
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Families Citing this family (1)
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1975
- 1975-10-04 DE DE19752544576 patent/DE2544576C3/de not_active Expired
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