WO2013139691A2 - Method and device for determining the size of an opaque translucent particle - Google Patents

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WO2013139691A2
WO2013139691A2 PCT/EP2013/055348 EP2013055348W WO2013139691A2 WO 2013139691 A2 WO2013139691 A2 WO 2013139691A2 EP 2013055348 W EP2013055348 W EP 2013055348W WO 2013139691 A2 WO2013139691 A2 WO 2013139691A2
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Cameron Tropea
Walter Schäfer
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Technische Universität Darmstadt
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    • G01N2015/1493Particle size

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the size of an opaque translucent particle, wherein the particle is illuminated with light from a light source, wherein with a radiation detector at a predetermined scattering angle 9 S a time-resolved intensity profile of light scattered on the particle light of the light source is measured in the intensity curve characteristic scattered light peaks are determined and wherein based on a
  • Time difference between two scattered light peaks a size of the particle is determined.
  • individual droplets are used to optimize fuel injection operations
  • Properties to be determined are not only liquid droplets in a gas such as air, but depending on the application
  • optical measuring methods are known. In many cases, optical measuring methods are advantageous because they do not or not significantly affect the individual particles whose properties are to be determined.
  • optical measuring methods known from practice and from research include, for example, high-resolution imaging techniques, intensity measurements, interferometry or the evaluation of reflected and refracted or refracted light beams which are scattered by a particle to be measured.
  • the method of the type mentioned can for transparent and almost transparent particles one
  • the intensity of refracted rays is usually so low in opaque particles that no meaningful evaluation of the measurement results is possible.
  • Emulsions such as, for example, milk (dissolved fat droplets in water) or suspensions such as, for example, paints (dissolved color pigments in solvents) are not known for easily determinable sizing methods.
  • opaque translucent particles all particles are considered that are neither completely transparent (for example, water) nor nearly completely reflective
  • This object is achieved according to the invention by measuring two time-resolved intensity profiles of the scattered light scattered by a particle, that the two intensity profiles are obtained by comparing an intensity peak which is scattered within the
  • Particle was generated are assigned to each other, that in each intensity curve each generated by reflection at an interface of the particle reflection peak is determined and that a time difference between the two reflection peaks is determined as a measure of the size of the particle.
  • the scattered light which is scattered or generated by a particle, essentially composed of two different components. At the interface or on the outside of the particle reflection takes place. For a given by the measuring apparatus scattering angle of a through the
  • the time at which the reflection peak occurs is essentially dependent on the geometric conditions and in particular on the scattering angle at which the scattered light is measured.
  • the intensity profile of the reflections generated in the interior of the particle is therefore significantly dominated by the shape of the particle in question and represents a property of the particle characteristic of the particle in question.
  • This proportion of the measurable scattered light is referred to below as the "particle peak” the intensity peak that passes through
  • Dispersion has been generated within the particle, has an individual shape for each particle and allows a distinction between different particles and therefore also an assignment of two different temporally resolved intensity gradients to the same particle.
  • the reflection peak generated at the particle's interface which is superimposed on the particle peak in each case, is detected by the two radiation detectors at a different point in time.
  • the time interval of these two reflection peaks depends on the size of the particle and its velocity. If the velocity of the measured particle is known, can from the distance of the two
  • Reflection peaks are determined the size of the particle.
  • the width of the particle peak also depends on the size and velocity of the particle. This information can also be evaluated and used either to control or to improve the results obtained from the reflection peaks. According to an advantageous embodiment of
  • the idea of the invention is that either two spaced in the particle flight direction and on both sides the light source arranged symmetrically
  • Radiation detectors each a first and a second temporally resolved intensity profile of scattered on the particle light of the light source is measured, or that the particle with two particle flight direction spaced and illuminated on both sides of the radiation detector symmetrically arranged light sources and the measured with the radiation detector time-resolved
  • Intensity profile in a first intensity profile caused by the first light source and in a second intensity profile caused by the second light source is decomposed.
  • a light source can be any suitable light source
  • Light source can be used, the light is scattered by the particles to be measured with sufficient intensity and whose focused diameter is sufficiently small in relation to the particle size.
  • the particle or the interior of the transilluminated particle may not be almost identical
  • Intensity distribution of the particle peak then substantially corresponds to the shape of the particle, while the temporal intensity distribution of the reflection peak of the spatial intensity distribution of the light source
  • Intensity distribution of the light source leads to Gaussian time intensity distributions of the same Reflection peaks, while the intensity distribution of the particle peak also and largely depends on the shape of the particle.
  • a divergent and non-correlating intensity distribution is a reliable indication that the measured temporal intensity distribution can not be assigned to a single particle, but by a
  • Intensity distributions no determination of particle size performed. According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the velocity of the particle is determined from a width of the temporal intensity distribution of the reflection peak.
  • Particle velocity can be determined if the correlating spatial beam width of the light source is known or can be determined in advance by measurements.
  • the width of each reflection peak depends only on the velocity and not on the size of the particle.
  • Intensity distribution of the light source can be determined by suitable evaluation methods from the measured time interval of these reflection peaks and from the measured width of the reflection peaks, which were generated at the interface of the particle, the size of the particle and its
  • Intensity profile of the particle scattered light of the light source must be measured, can be determined with the method described above, the particle size quickly, reliably and extremely cost. There are various possibilities, from the time-resolved intensity course of the particle
  • Width of the particle peaks in the two temporally resolved intensity gradients is determined and only for those particles, a sizing is performed, in which the width of the two particle peaks coincide.
  • the width of the two particle peaks must agree, since this width depends only on the size and velocity of the particle according to the foregoing. If the width of the particle peaks does not match, it is no longer necessary to make a detailed comparison of the shaping of the two particle peaks in order to discard the respective measured values in case of deviations and none
  • Particle peaks the same definition, or the same method is applied. However, it is useful to determine the width of the particle peaks as the time period in which the particle peak differs from the signal noise of the detector used. It is preferably provided that in each case a beginning and / or an end of the particle peaks is determined and a ratio of a time difference between a maximum of a reflection peak and the beginning or the end of the
  • Particle peaks to the width of the particle peak is determined, and that the determined ratio of the time difference is compared with a theoretically determined value for the ratio.
  • Particle peaks depend in addition to the particle size and the particle velocity exclusively on the scattering angle 9 S from.
  • the scattering angle 9 S is given by the arrangement of the light source and the detector, which for the
  • Measurement of the time-resolved intensity curve can be used.
  • the arrangement of the light source and the detector can be specified with great precision or
  • Time differences can be calculated with knowledge of the particle size, the particle velocity and the scattering angle 9 S. Should those from the temporally resolved
  • the ratio of the time difference between a maximum of a reflection peak and the beginning or end of the particle peak on the one hand to the width of the particle peak on the other hand, or a quotient of these time differences depends solely on the scattering angle 9 S , since the values for the particle size and the particle velocity cancel each other out at the ratio.
  • Matching scattering angle 9 S can be measured, each from the time resolved
  • Time differences are compared with each other and should match. Otherwise, the values for particle size and particle velocity determined with these temporally resolved intensity curves should not be taken into account, but should also be discarded. For the comparison of the ratios of the time differences, it is not necessary to know or to the scattering angle 9 S
  • the invention also relates to a device for determining the size and the velocity of a particle with a light source, with two radiation detectors for detecting the scattered light scattered by the particle from the light source spaced in the particle flight direction on both sides of the light source symmetrical therewith to detect scattered light backscattered or backscattered in a magnitude matching scattering angle S 9
  • the light source does not imitate coherent light.
  • the light source may be, for example, a light-emitting diode (LED).
  • the light source may also be formed of a plurality of LED's, which are arranged in a suitable manner. It is also possible that the light source emits coherent light, even if it has no greater importance for the implementation of the method according to the invention, whether the light source emits coherent or non-coherent light. To look for a large number of particles that are
  • the light source generates a light curtain.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a measuring device and a particle illuminated by a light source as well as for a given scattering angle 9 S
  • FIG. 2 shows a schematic relationship between the spatial intensity distribution of a light beam of the light source falling on the particle and a temporal intensity distribution of the light source correlating therewith
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the two temporal intensity profiles as well as the information relevant for the evaluation of the light scattered by a particle in the scattering angle 9 S , wherein the intensity profiles were measured with the two radiation detectors,
  • Fig. 4 is a schematic representation of the from
  • Fig. 5 shows an example of a measurement in which a proportion of the particle peaks caused by scattering within the
  • Fig. 6 shows an example of a measurement in which a proportion of the particle peaks caused by scattering within the
  • Measurement results can be evaluated for a determination of the particle size
  • FIG. 7 shows the example shown in FIG. 6 for a measurement of two particle peaks, which are used for a further evaluation
  • FIG. 8 is a schematic representation of individual ratios of time differences, starting from a first
  • FIG. 9 is a schematic representation according to FIG. 8 for the evaluation of a second particle peak of the measurement shown in FIGS. 6 and 7.
  • a focused light beam 2 is incident on an opaque translucent particle 3, a milk droplet, which moves the light beam 2 across the light beam 2 through.
  • the light beam 2 is outside at an interface 4 of the particle 3 to the surrounding medium
  • minute dissolved fat droplets 5 each act as
  • Scattered light is called a "particle peak”.
  • the light beam 2 reflected at the interface 4 is deflected into the predetermined scattering angle S 9. At this time, the at the
  • two radiation detectors 8, 9 are spaced apart in the direction of flight from one another and opposite to the light source 1
  • both radiation detectors scatter the scattered light scattered by the particle 3 under a magnitude identical identical scattering angle 9 S.
  • time-resolved intensity of the particle peak is identical for both radiation detectors 8, 9, since the
  • FIG. 2 is only schematically the relationship between a spatial intensity distribution of
  • incident light beam 2 corresponds to the width o of the time-resolved peak of the scattered light.
  • the width b and the width o can be determined, for example, by determining the half-width of the respective peaks.
  • the spatial intensity distribution of the incident light beam 2 should therefore be determined in advance as precisely as possible.
  • Fig. 3 are exemplary with the two
  • Radiation detectors 8, 9 measured temporally resolved intensity curves 10, 11 shown. It is
  • Particle 12 ie, a proportion of the scattered light, which was generated by scattering within the particle 3.
  • a reflection peak 13, 14 is superimposed on each individual intensity profile 10, 11.
  • the width b R of the reflection peaks 13, 14 correlates with the spatial intensity distribution of the light source 1 and the
  • the time interval At R of the reflection peaks 13, 14 depends on the size d of the particle 3 and on its velocity v.
  • the width b T of the particle peak 12 also depends on the size d and the velocity v of the particle 3. From the
  • FIG. 4 the intensities of the two reflection peaks 13, 14 are shown isolated from the intensity profiles 10, 11 according to FIG. 3, in that the superimposed particle peaks 12 have been taken out.
  • the width b R of the two reflection peaks 13, 14 and the time interval At R of the reflection peaks 13, 14 can be determined.
  • the two particle peaks 12 of the intensity profiles 10, 11 are determined compared and with sufficient agreement of the
  • Velocity v of the particle 3 is determined. From the time interval At R of the reflection peaks 13, 14, which depends both on the velocity v and on the size d of the particle 3, the size d of the particle 3 can then be calculated with knowledge of the previously determined velocity v. Since also the width b R of the particle peaks 12 of the quotient of the size d and the
  • Velocity v of the particle 3 this information from the particle peaks 12 can be used to control or to improve the accuracy of the determined size de.
  • FIGS. 7, 8 and 9 schematically show individual variables which can be determined and taken into account for a further evaluation.
  • the two intensity profiles 10 and 11 have a matching width, or time difference ⁇ tb, between a start 15 and an end 16 of the particle peak 12 in a region which is significantly different from that of FIG
  • the time difference At b i corresponds to the quotient d / v of d here
  • Particle properties size d and speed v depends and both temporally resolved intensity gradients 10, 11 are assigned to the same particle 3, the two must each determined from an intensity curve 10 or 11 time differences At b i within the measurement accuracy
  • time differences At b i agree, as is the case in the measurement illustrated in FIGS. 6 to 9, further evaluations or checks can be carried out. For this purpose, for example, based on the intensity curve 10, the time differences Ati and At2 between the reflection peak 13 and the beginning 15, or the end 16 of the particle peak 12 (FIG. 8).
  • the time differences At 3 and At 4 between the reflection peak 14 and the beginning 15, or the end 16 of the particle peak 12 can be determined on the basis of the intensity profile 11.
  • the time differences Ati to At 4 depend exclusively on the particle size d, on the particle velocity v and on the scattering angle 9 s . Using pre-determined values for the particle size d and the
  • ratios of the individual time differences can be determined, which are then exclusively determined by the
  • denotes a ratio of two time differences.
  • the abbreviations "Detl” and “Det2" indicate the reference to the respective temporally resolved ones
  • Matching scattering angle 9 S under which the two temporally resolved intensity curves 10, 11 are measured, also comparable time differences and ratios, or quotients of time differences can be determined.
  • the formulas applicable to this case are different from the above relationships.

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Abstract

Method for determining the size of an opaque translucent particle (3), wherein the particle (3) is illuminated with light from a light source (1), wherein a time-resolved intensity curve (10) of light from the light source (1) scattered at the particle (3) is measured at a predeterminable scattering angle θs by a radiation detector (8), wherein characteristic scattered light peaks are determined in the intensity curve and wherein the size of the particle (3) is determined on the basis of a time difference between two scattered light peaks, characterised in that two time-resolved intensity curves (10, 11) of light scattered by the particle (3) are measured, in that the two intensity curves (10, 11) are associated with one another by a comparison of an intensity peak (12) that was generated by scattering inside the particle, in that a reflection peak (13, 14) produced by reflection from an interface surface of the particle is determined in each intensity curve (10, 11), and in that a time difference between the two reflection peaks (13, 14) is determined as a measure for the size d of the particle (3).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Größe eines opaken transluzenten Teilchens Method and apparatus for determining the size of an opaque translucent particle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Größe eines opaken transluzenten Teilchens, wobei das Teilchen mit Licht aus einer Lichtquelle beleuchtet wird, wobei mit einem Strahlungsdetektor unter einem vorgebbaren Streuwinkel 9S ein zeitaufgelöster Intensitätsverlauf von an dem Teilchen gestreuten Licht der Lichtquelle gemessen wird, wobei in dem Intensitätsverlauf charakteristische Streulichtpeaks bestimmt werden und wobei anhand einerThe invention relates to a method for determining the size of an opaque translucent particle, wherein the particle is illuminated with light from a light source, wherein with a radiation detector at a predetermined scattering angle 9 S a time-resolved intensity profile of light scattered on the particle light of the light source is measured in the intensity curve characteristic scattered light peaks are determined and wherein based on a
Zeitdifferenz zwischen zwei Streulichtpeaks eine Größe des Teilchens ermittelt wird. Time difference between two scattered light peaks a size of the particle is determined.
Die Bestimmung verschiedener charakteristischer Determination of various characteristic
Eigenschaften einzelner Teilchen, deren Größe im Bereich Millimeter und kleiner liegt, ist sowohl für die Forschung als auch für die industrielle und kommerzielle Nutzung von Produkten oder Verfahren von großer Bedeutung. Oftmals betreffen die jeweils interessierenden Eigenschaften die Größe, die Formgebung, die Geschwindigkeit und den Properties of individual particles whose size is in the range of millimeters and smaller are of great importance for research as well as for the industrial and commercial use of products or processes. Often, the characteristics of interest relate to size, shape, speed, and
Brechungsindex einzelner Teilchen. Die gleichzeitige Refractive index of individual particles. The simultaneous
Bestimmung sowohl der Größe als auch der Geschwindigkeit einzelner Teilchen ist von besonderem Interesse, da mit diesen Informationen eine Flussdichte wie beispielsweise ein Massenfluss oder ein Volumenfluss ermittelt werden können. Darüber hinaus können einzelne Teilchen in einer großen Anzahl von Teilchen identifiziert und individuell charakterisiert werden, wie beispielsweise einzelne Determination of both the size and the velocity of individual particles is of particular interest, since with this information a flux density such as a mass flow or a volume flow can be determined. In addition, individual particles can be identified in a large number of particles and individually be characterized, such as individual
Tröpfchen in einem Aerosol oder Spray. Droplets in an aerosol or spray.
Die Bestimmung von charakteristischen Eigenschaften The determination of characteristic properties
einzelner Tröpfchen wird beispielsweise für die Optimierung von Einsprit zVorgängen eines Brennstoffs in eine For example, individual droplets are used to optimize fuel injection operations
Brennkammer oder für die Charakterisierung eines Combustion chamber or for the characterization of a
Sprühstrahls einer Farbe oder eines Lackes während eines AufSprühvorgangs benötigt. Die Teilchen, deren Spray of a paint or varnish during Aufsprühvorgangs needed. The particles whose
Eigenschaften bestimmt werden sollen, sind dabei nicht ausschließlich Flüssigkeitströpfchen in einem Gas wie beispielsweise Luft, sondern je nach Anwendung Properties to be determined, are not only liquid droplets in a gas such as air, but depending on the application
FestStoffpartikel , Gasbläschen in einer Flüssigkeit oder auch eine Tröpfchenemulsion einer ersten Flüssigkeit, die in einer zweiten Flüssigkeit verteilt ist. Solid particles, gas bubbles in a liquid or else a droplet emulsion of a first liquid which is distributed in a second liquid.
Aus der Praxis sind verschiedene Messverfahren bekannt. In vielen Fällen sind optische Messverfahren vorteilhaft, da sie die einzelnen Teilchen nicht oder nicht nennenswert beeinflussen, deren Eigenschaften bestimmt werden sollen. From practice, various measuring methods are known. In many cases, optical measuring methods are advantageous because they do not or not significantly affect the individual particles whose properties are to be determined.
Die aus der Praxis sowie aus der Forschung bekannten optischen Messverfahren beinhalten beispielsweise zeitlich hochauflösende Abbildungstechniken, Intensitätsmessungen, Interferometrie oder die Auswertung von reflektierten und gebrochenen, bzw. refraktierten Lichtstrahlen, die von einem zu messenden Teilchen gestreut werden. The optical measuring methods known from practice and from research include, for example, high-resolution imaging techniques, intensity measurements, interferometry or the evaluation of reflected and refracted or refracted light beams which are scattered by a particle to be measured.
Das Verfahren der eingangs genannten Gattung kann für transparente und nahezu transparente Teilchen eine The method of the type mentioned can for transparent and almost transparent particles one
Größenbestimmung ermöglichen und wird beispielsweise in N. Damaschke, H. Nobach, N. Semidetnov, C. Tropea (2002) Optical Particle Sizing in Backscatter, Applied Optics 41, 5713-5727 oder A. Kretschmer, N. Damaschke, N. Semidetnov, C. Tropea (2006) Application of the Time-Shift Technique for Spray Measurement, 13th Int. Symp. on Appl . Laser Size determination is possible and is described for example in N. Damaschke, H. Nobach, N. Semidetnov, C. Tropea (2002) Optical Particle Sizing in Backscatter, Applied Optics 41, 5713-5727 or A. Kretschmer, N. Damaschke, N. Semidetnov, C. Tropea (2006) Application of the Time-Shift Technique for Spray Measurement, 13th Int. Symp. On Appl. laser
Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal, June 26- 29, 2006, beschrieben. Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon, Portugal, June 26-29, 2006.
Während dieses Messverfahren in der Theorie gute Ergebnisse liefert, ist dessen praktischer Nutzen oftmals beschränkt. Verschiedene Intensitätsmaxima können beispielsweise auch dadurch erzeugt werden, dass zwei verschiedene Teilchen nacheinander von der Lichtquelle beleuchtet werden und Streulicht in Richtung eines Strahlendetektors gestreut wird. Insbesondere bei dichten Teilchenansammlungen können einzelne Peaks nicht mehr zuverlässig einzelnen Teilchen zugeordnet werden. Darüber hinaus kann die Formgebung der gemessenen Teilchen von einer Kugelform abweichen, so dass die für die Bestimmung der Größe vorausgesetzten While this method of measurement gives good results in theory, its practical use is often limited. Different intensity maxima can also be generated, for example, by illuminating two different particles one after the other from the light source and scattering scattered light in the direction of a radiation detector. Especially with dense particle accumulations, individual peaks can no longer be assigned reliably to individual particles. In addition, the shape of the measured particles can deviate from a spherical shape, so that the assumed for the determination of the size
geometrischen Annahmen nicht zutreffen und die ermittelten Werte deutlich von tatsächlichen Größenwerten abweichen können. Um die Zuverlässigkeit der Messergebnisse geometric assumptions do not apply and the values determined can deviate significantly from actual size values. To the reliability of the measurement results
überprüfen zu können ist ein ganz erheblicher apparativer Aufwand erforderlich, der in vielen Fällen dazu führt, dass dieses Messverfahren nicht wirtschaftlich sinnvoll To be able to check a very considerable expenditure on equipment is required, which in many cases means that this measurement method does not make economic sense
eingesetzt werden kann. can be used.
Diese Verfahren, die auf der Auswertung von refrakt ierten Lichtstrahlen beruhen, sind für nicht-transparente, bzw. für opake transluzente Teilchen kaum oder gar nicht These methods, which are based on the evaluation of refracted light beams, are scarcely or not at all for non-transparent or opaque translucent particles
geeignet. Die Intensität von refraktierten Strahlen ist bei opaken Teilchen üblicherweise derart gering, dass keine sinnvolle Auswertung der Messergebnisse möglich ist. Für Emulsionen wie beispielsweise Milch (gelöste Fetttröpfchen in Wasser) oder für Suspensionen wie beispielsweise Farben (gelöste Farbpigmente in Lösungsmittel) sind keine einfach realisierbaren Verfahren zur Größenbestimmung bekannt. As opake transluzente Teilchen werden alle Teilchen angesehen, die weder vollständig transparent (beispielsweise Wasser) sind noch eine nahezu vollständig reflektierende suitable. The intensity of refracted rays is usually so low in opaque particles that no meaningful evaluation of the measurement results is possible. For Emulsions such as, for example, milk (dissolved fat droplets in water) or suspensions such as, for example, paints (dissolved color pigments in solvents) are not known for easily determinable sizing methods. As opaque translucent particles, all particles are considered that are neither completely transparent (for example, water) nor nearly completely reflective
Grenzfläche (beispielsweise Metall) aufweisen. Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zur Bestimmung der Größe eines Teilchens so auszugestalten, dass eine zuverlässige Bestimmung der Teilchengröße auch für opake transluzente Teilchen ermöglicht wird. Have boundary surface (for example, metal). It is therefore considered to be an object of the present invention to provide a method of the aforementioned type for determining the size of a particle in such a way that a reliable determination of the particle size is also made possible for opaque translucent particles.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass von dem von einem Teilchen gestreuten Streulicht zwei zeitlich aufgelöste Intensitätsverläufe gemessen werden, dass die beiden Intensitätsverläufe durch einen Vergleich eines Intensitätspeaks , der durch Streuung innerhalb des This object is achieved according to the invention by measuring two time-resolved intensity profiles of the scattered light scattered by a particle, that the two intensity profiles are obtained by comparing an intensity peak which is scattered within the
Teilchens erzeugt wurde, einander zugeordnet werden, dass in jedem Intensitätsverlauf jeweils ein durch Reflexion an einer Grenzfläche des Teilchens erzeugter Reflexionspeak ermittelt wird und dass eine Zeitdifferenz zwischen den beiden Reflexionspeaks als Maß für die Größe des Teilchens bestimmt wird.  Particle was generated, are assigned to each other, that in each intensity curve each generated by reflection at an interface of the particle reflection peak is determined and that a time difference between the two reflection peaks is determined as a measure of the size of the particle.
Dabei wird ausgenutzt, dass sich das Streulicht, das von einem Teilchen gestreut bzw. erzeugt wird, im Wesentlichen aus zwei verschiedenen Komponenten zusammensetzt. An der Grenzfläche bzw. an der Außenseite des Teilchens findet Reflexion statt. Für einen durch die Messapparatur vorgegebenen Streuwinkel wird von einem durch das It is exploited that the scattered light, which is scattered or generated by a particle, essentially composed of two different components. At the interface or on the outside of the particle reflection takes place. For a given by the measuring apparatus scattering angle of a through the
Messvolumen hindurchfliegenden Teilchen ein Measuring volume passing particles
Intensitätsmaximum an Streulicht erzeugt. Der Zeitpunkt, zu dem der Reflexionspeak auftritt, ist im Wesentlichen von den geometrischen Bedingungen und insbesondere von dem Streuwinkel abhängig, unter dem das Streulicht gemessen wird . Intensity maximum generated by stray light. The time at which the reflection peak occurs is essentially dependent on the geometric conditions and in particular on the scattering angle at which the scattered light is measured.
Ein großer Anteil des auf das Teilchen auftreffenden Lichts dringt in das Teilchen ein und erzeugt an den dort A large portion of the light impinging on the particle penetrates into the particle and generates there
befindlichen Streuzentren ebenfalls Reflexion. Die unter einem vorgegebenen Streuwinkel messbare Intensität dieser Reflexion aus dem Inneren des Teilchens heraus ist scattering centers also reflection. The measurable under a given scattering angle intensity of this reflection from the interior of the particle is out
maßgeblich von der Formgebung des Teilchens, bzw. von dem von dem einfallenden Licht erfassten Bereich des Inneren des Teilchens abhängig. Falls das Teilchen größer als der auf das Teilchen einfallende Lichtstrahl ist, werden nacheinander zuerst größer werdende und anschließend wieder kleiner werdende Bereiche des Teilchens durchleuchtet und zu Reflexionen angeregt. Der zeitlich aufgelöste significantly dependent on the shape of the particle, or of the area of the interior of the particle detected by the incident light. If the particle is larger than the light beam incident on the particle, successively larger and then decreasing areas of the particle are successively illuminated and excited to reflections. The temporally resolved
Intensitätsverlauf der im Inneren des Teilchens erzeugten Reflexionen wird deshalb ganz maßgeblich von der Form des betreffenden Teilchen dominiert und stellt eine für das betreffende Teilchen charakteristische Eigenschaft des Teilchens dar. Dieser Anteil des messbaren Streulichts wird im Folgenden als „Teilchenpeak" bezeichnet. Der Teilchenpeak, also der Intensitätspeak, der durch The intensity profile of the reflections generated in the interior of the particle is therefore significantly dominated by the shape of the particle in question and represents a property of the particle characteristic of the particle in question. This proportion of the measurable scattered light is referred to below as the "particle peak" the intensity peak that passes through
Streuung innerhalb des Teilchens erzeugt wurde, weist eine für jedes Teilchen individuelle Formgebung auf und ermöglicht eine Unterscheidung verschiedener Teilchen und deshalb auch eine Zuordnung von zwei verschiedenen zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufen zu demselben Teilchen. Wenn mit zwei in Teilchenflugrichtung beabstandet Dispersion has been generated within the particle, has an individual shape for each particle and allows a distinction between different particles and therefore also an assignment of two different temporally resolved intensity gradients to the same particle. When spaced with two in the particle flight direction
angeordneten Strahlungsdetektoren unter betragsmäßig demselben Streuwinkel das von einem Teilchen gestreute Streulicht erfasst wird, sollten die jeweiligen Anteile des Teilchenpeaks , die durch Streuung innerhalb des Teilchens erzeugt wurden, hinsichtlich des Intensitätsverlaufs im Rahmen der Messgenauigkeit identisch übereinstimmen. arranged radiation detectors under magnitude of the same scattering angle is detected scattered light scattered by a particle, the respective proportions of the particle peak, which were generated by scattering within the particle, identical match with respect to the intensity profile within the measurement accuracy.
Allerdings wird auf Grund der geometrischen Anordnung der Strahlungsdetektoren der an der Grenzfläche des Teilchens erzeugte Reflexionspeak, der sich jeweils dem Teilchenpeak überlagert, von den beiden Strahlungsdetektoren zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt nachgewiesen.  However, due to the geometrical arrangement of the radiation detectors, the reflection peak generated at the particle's interface, which is superimposed on the particle peak in each case, is detected by the two radiation detectors at a different point in time.
Der zeitliche Abstand dieser beiden Reflexionspeaks hängt von der Größe des Teilchens und von dessen Geschwindigkeit ab. Sofern die Geschwindigkeit des gemessenen Teilchens bekannt ist, kann aus dem Abstand der beiden The time interval of these two reflection peaks depends on the size of the particle and its velocity. If the velocity of the measured particle is known, can from the distance of the two
Reflexionspeaks die Größe des Teilchens ermittelt werden.  Reflection peaks are determined the size of the particle.
Die Breite des Teilchenpeaks ist ebenfalls von der Größe und von der Geschwindigkeit des Teilchens abhängig. Diese Informationen können ebenfalls ausgewertet werden und entweder zur Kontrolle oder zur Verbesserung der Ergebnisse verwendet werden, die ausgehend von den Reflexionspeaks ermittelt wurden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des The width of the particle peak also depends on the size and velocity of the particle. This information can also be evaluated and used either to control or to improve the results obtained from the reflection peaks. According to an advantageous embodiment of
Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass entweder mit zwei in Teilchenflugrichtung beabstandet und auf beiden Seiten der Lichtquelle symmetrisch angeordneten The idea of the invention is that either two spaced in the particle flight direction and on both sides the light source arranged symmetrically
Strahlungsdetektoren jeweils ein erster und ein zweiter zeitlich aufgelöster Intensitätsverlauf von an dem Teilchen gestreutem Licht der Lichtquelle gemessen wird, oder dass das Teilchen mit zwei Teilchenflugrichtung beabstandet und auf beiden Seiten des Strahlungsdetektors symmetrisch angeordneten Lichtquellen beleuchtet wird und der mit dem Strahlungsdetektor gemessene zeitlich aufgelöste  Radiation detectors each a first and a second temporally resolved intensity profile of scattered on the particle light of the light source is measured, or that the particle with two particle flight direction spaced and illuminated on both sides of the radiation detector symmetrically arranged light sources and the measured with the radiation detector time-resolved
Intensitätsverlauf in einen ersten Intensitätsverlauf verursacht von der ersten Lichtquelle und in einen zweiten Intensitätsverlauf verursacht von der zweiten Lichtquelle zerlegt wird. Intensity profile in a first intensity profile caused by the first light source and in a second intensity profile caused by the second light source is decomposed.
Als Lichtquelle kann grundsätzlich jede geeignete As a light source can be any suitable
Lichtquelle verwendet werden, deren Licht von den zu messenden Teilchen mit ausreichender Intensität gestreut wird und deren fokussierter Durchmesser ausreichend klein im Verhältnis zur Teilchengröße ist. Damit der Teilchenpeak für die vorangehend beschriebene Auswertung verwendet werden kann darf das Teilchen bzw. der Innenraum des durchleuchteten Teilchens nicht wie ein nahezu Light source can be used, the light is scattered by the particles to be measured with sufficient intensity and whose focused diameter is sufficiently small in relation to the particle size. In order for the particle peak to be used for the evaluation described above, the particle or the interior of the transilluminated particle may not be almost identical
punktförmiges Streuzentrum in einem wesentlich größeren Lichtstrahl streuen. Der Lichtstrahl muss kleiner als das Teilchen sein und nacheinander einzelne Bereiche des Scatter point scattering center in a much larger light beam. The light beam must be smaller than the particle and successively separate areas of the
Innenraums des Teilchens durchleuchten. Die zeitlicheIlluminate the interior of the particle. The temporal
Intensitätsverteilung des Teilchenpeaks entspricht dann im Wesentlichen der Formgebung des Teilchens, während die zeitliche Intensitätsverteilung des Reflexionspeaks der räumlichen Intensitätsverteilung der Lichtquelle Intensity distribution of the particle peak then substantially corresponds to the shape of the particle, while the temporal intensity distribution of the reflection peak of the spatial intensity distribution of the light source
entspricht. Eine näherungsweise gaußförmige räumlicheequivalent. An approximately Gaussian spatial
Intensitätsverteilung der Lichtquelle führt zu ebenfalls gaußförmigen zeitlichen Intensitätsverteilungen des Reflexionspeaks, während die Intensitätsverteilung des Teilchenpeaks auch und maßgeblich von der Formgebung des Teilchens abhängt. Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass eine räumliche Intensity distribution of the light source leads to Gaussian time intensity distributions of the same Reflection peaks, while the intensity distribution of the particle peak also and largely depends on the shape of the particle. An advantageous embodiment of the inventive concept is provided that a spatial
Intensitätsverteilung der Lichtquelle längs einer optischen Achse ermittelt und mit einer zeitlichen  Intensity distribution of the light source along an optical axis determined and with a temporal
Intensitätsverteilung des Reflexionspeaks in dem Intensity distribution of the reflection peak in the
Intensitätsverlauf verglichen wird. Um die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der jeweils durchgeführten Bestimmungen einer Teilchengröße zu verbessern ist vorgesehen, dass nur für diejenigen Teilchen eine Größenbestimmung durchgeführt wird, bei denen der Reflexionspeak eine mit der räumlichen Intensitätsverteilung der Lichtquelle korrelierende Intensity course is compared. In order to improve the reliability and validity of the determinations carried out in each case on a particle size, it is provided that a size determination is carried out only for those particles in which the reflection peak correlates with the spatial intensity distribution of the light source
zeitliche Intensitätsverteilung aufweisen. Eine voneinander abweichende und nicht korrelierende Intensitätsverteilung ist ein zuverlässiges Anzeichen dafür, dass die gemessene zeitliche Intensitätsverteilung nicht einem einzelnen Teilchen zugeordnet werden kann, sondern durch eine have temporal intensity distribution. A divergent and non-correlating intensity distribution is a reliable indication that the measured temporal intensity distribution can not be assigned to a single particle, but by a
Überlagerung der Streuanteile mehrerer Teilchen verursacht wurde. Es ist ebenfalls denkbar, dass die gemessene  Overlaying the scattering of several particles was caused. It is also conceivable that the measured
Intensitätsverteilung zwar einem einzelnen Teilchen Although intensity distribution of a single particle
zugeordnet werden kann, jedoch dieses Teilchen can be assigned, however, this particle
beispielsweise keine kugelförmige Formgebung aufweist. In beiden Fällen wäre die Aussagekraft einer mit diesen for example, has no spherical shape. In both cases, the meaningfulness would be one with these
Messwerten ermittelten Teilchengröße äußerst gering. Aus diesem Grund wird für derartige nicht korrelierte Measured values determined particle size extremely low. For this reason, for such uncorrelated
Intensitätsverteilungen keine Bestimmung der Teilchengröße durchgeführt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass aus einer Breite der zeitlichen Intensitätsverteilung des Reflexionspeaks die Geschwindigkeit des Teilchens ermittelt wird. Intensity distributions no determination of particle size performed. According to a particularly advantageous embodiment of the inventive concept, it is provided that the velocity of the particle is determined from a width of the temporal intensity distribution of the reflection peak.
Insbesondere für diejenigen Intensitätsverteilungen, bei denen die vorangehend erörterten Plausibilitätskontrollen erfolgreich bestanden wurden, kann ausgehend von einer charakteristischen Breite der zeitlichen In particular for those intensity distributions in which the above-discussed plausibility checks have been successfully passed, starting from a characteristic width of the temporal
Intensitätsverteilung eines Reflexionspeaks die Intensity distribution of a reflection peak the
Teilchengeschwindigkeit ermittelt werden, sofern die korrelierende räumliche Strahlbreite der Lichtquelle bekannt ist bzw. vorab durch Messungen ermittelt werden kann. Die Breite eines jeden Reflexionspeaks hängt nur von der Geschwindigkeit und nicht von der Größe des Teilchens ab. Unter der Voraussetzung einer bekannten räumlichenParticle velocity can be determined if the correlating spatial beam width of the light source is known or can be determined in advance by measurements. The width of each reflection peak depends only on the velocity and not on the size of the particle. On the assumption of a known spatial
Intensitätsverteilung der Lichtquelle können mit geeigneten Auswerteverfahren aus dem gemessenen zeitlichen Abstand dieser Reflexionspeaks und aus der gemessenen Breite der Reflexionspeaks, die an der Grenzfläche des Teilchens erzeugt wurden, die Größe des Teilchens und dessen Intensity distribution of the light source can be determined by suitable evaluation methods from the measured time interval of these reflection peaks and from the measured width of the reflection peaks, which were generated at the interface of the particle, the size of the particle and its
Geschwindigkeit ermittelt werden. Speed can be determined.
Zusätzliche Messverfahren und ein damit einhergehender zusätzlicher apparativer Aufwand sind nicht erforderlich, um sowohl die Teilchengeschwindigkeit und in Kenntnis davon auch die Teilchengröße bestimmen zu können. Da für die Bestimmung der Teilchengröße lediglich der zeitliche Additional measuring methods and a concomitant additional expenditure on equipment are not required in order to be able to determine both the particle velocity and, to the knowledge of this, the particle size. As for the determination of the particle size only the temporal
Intensitätsverlauf des an dem Teilchen gestreuten Lichts der Lichtquelle gemessen werden muss, lässt sich mit dem vorangehend beschriebenen Verfahren die Teilchengröße schnell, zuverlässig und äußerst kostengünstig ermitteln. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, aus dem zeitlich aufgelösten Intensitätsverlauf des an dem Teilchen Intensity profile of the particle scattered light of the light source must be measured, can be determined with the method described above, the particle size quickly, reliably and extremely cost. There are various possibilities, from the time-resolved intensity course of the particle
gestreuten Lichts weitere Informationen zu ermitteln und für die Bestimmung von Teilcheneigenschaften zu verwenden. scattered light to determine more information and to use for the determination of particle properties.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des According to an advantageous embodiment of
Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass jeweils eine Erfindungsgedankenens is provided that each one
Breite der Teilchenpeaks in den zwei zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe ermittelt wird und nur für diejenigen Teilchen eine Größenbestimmung durchgeführt wird, bei denen die Breite der beiden Teilchenpeaks übereinstimmt. Unter der Voraussetzung, dass entweder zwei Lichtquellen oder zwei Detektoren mit übereinstimmenden optischen Width of the particle peaks in the two temporally resolved intensity gradients is determined and only for those particles, a sizing is performed, in which the width of the two particle peaks coincide. Provided that either two light sources or two detectors with matching optical
Eigenschaften verwendet werden, muss die Breite der beiden Teilchenpeaks übereinstimmen, da diese Breite gemäß den vorangehenden Ausführungen lediglich von der Größe und der Geschwindigkeit des Teilchens abhängt. Falls die Breite der Teilchenpeaks nicht übereinstimmt, ist es nicht mehr erforderlich, einen ausführlichen Vergleich der Formgebung der beiden Teilchenpeaks durchzuführen, um bei Abweichungen die betreffenden Messwerte zu verwerfen und keine Properties must be used, the width of the two particle peaks must agree, since this width depends only on the size and velocity of the particle according to the foregoing. If the width of the particle peaks does not match, it is no longer necessary to make a detailed comparison of the shaping of the two particle peaks in order to discard the respective measured values in case of deviations and none
Größenbestimmung durchzuführen. Size determination to perform.
Es ist dabei für diesen Vergleich grundsätzlich möglich, eine beliebige Definition bzw. ein beliebiges Verfahren zur Ermittlung der Breite der Teilchenpeaks zu verwenden, sofern für die Ermittlung der Breite bei beiden It is possible for this comparison, in principle, to use any definition or any method for determining the width of the particle peaks, if for the determination of the width of both
Teilchenpeaks dieselbe Definition, bzw. dasselbe Verfahren angewandt wird. Es ist jedoch zweckmäßig, als Breite der Teilchenpeaks diejenige Zeitdauer zu bestimmen, in der sich der Teilchenpeak von dem Signalrauschen des verwendeten Detektors unterscheidet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jeweils ein Anfang und/oder ein Ende der Teilchenpeaks ermittelt wird und ein Verhältnis einer Zeitdifferenz zwischen einem Maximum eines Reflexionspeaks und dem Anfang oder dem Ende des Particle peaks the same definition, or the same method is applied. However, it is useful to determine the width of the particle peaks as the time period in which the particle peak differs from the signal noise of the detector used. It is preferably provided that in each case a beginning and / or an end of the particle peaks is determined and a ratio of a time difference between a maximum of a reflection peak and the beginning or the end of the
Teilchenpeaks zu der Breite des Teilchenpeaks ermittelt wird, und das das ermittelte Verhältnis der Zeitdifferenz mit einem theoretisch bestimmten Wert für das Verhältnis verglichen wird. Die Zeitdifferenz zwischen einem Maximum eines Reflexionspeaks und dem Anfang oder dem Ende des Particle peaks to the width of the particle peak is determined, and that the determined ratio of the time difference is compared with a theoretically determined value for the ratio. The time difference between a maximum of a reflection peak and the beginning or end of the
Teilchenpeaks hängt zusätzlich zu der Teilchengröße und der Teilchengeschwindigkeit ausschließlich von dem Streuwinkel 9S ab. Der Streuwinkel 9S wird durch die Anordnung der Lichtquelle und des Detektors vorgegeben, die für die Particle peaks depend in addition to the particle size and the particle velocity exclusively on the scattering angle 9 S from. The scattering angle 9 S is given by the arrangement of the light source and the detector, which for the
Messung des zeitlich aufgelösten Intensitätsverlaufs verwendet werden. Die Anordnung der Lichtquelle und des Detektors kann mit großer Präzision vorgegeben oder Measurement of the time-resolved intensity curve can be used. The arrangement of the light source and the detector can be specified with great precision or
ermittelt werden. Der theoretische Wert für das Verhältnis der be determined. The theoretical value for the ratio of
Zeitdifferenzen kann in Kenntnis der Teilchengröße, der Teilchengeschwindigkeit und des Streuwinkel 9S berechnet werden. Sollten die aus den zeitlich aufgelösten Time differences can be calculated with knowledge of the particle size, the particle velocity and the scattering angle 9 S. Should those from the temporally resolved
Intensitätsverläufen ermittelten Werte für das Verhältnis der Zeitdifferenzen deutlich von dem theoretischen Wert für das betreffende Verhältnis abweichen, ist vermutlich eine für die Bestimmung der Teilchengröße grundlegende Annahme nicht erfüllt, so dass die mit diesen zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufen ermittelten Werte für die Intensity curves determined values for the ratio of the time differences deviate significantly from the theoretical value for the ratio in question, probably a basic assumption for the determination of the particle size is not met, so that the values determined with these temporally resolved intensity gradients for the
Teilchengröße und Teilchengeschwindigkeit nicht Particle size and particle velocity are not
berücksichtigt, sondern verworfen werden sollten. Das Verhältnis der Zeitdifferenz zwischen einem Maximum eines Reflexionspeaks und dem Anfang oder dem Ende des Teilchenpeaks einerseits zu der Breite des Teilchenpeaks andererseits, bzw. ein Quotient dieser Zeitdifferenzen hängt ausschließlich von dem Streuwinkel 9S ab, da sich die Werte für die Teilchengröße und die Teilchengeschwindigkeit bei dem Verhältnis jeweils gegenseitig aufheben. but should be discarded. The ratio of the time difference between a maximum of a reflection peak and the beginning or end of the particle peak on the one hand to the width of the particle peak on the other hand, or a quotient of these time differences depends solely on the scattering angle 9 S , since the values for the particle size and the particle velocity cancel each other out at the ratio.
Unter der Voraussetzung, dass die zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe jeweils unter einem identisch Assuming that the temporally resolved intensity gradients are each under one identical
übereinstimmenden Streuwinkel 9S gemessen werden, können die jeweils aus den zeitlich aufgelösten Matching scattering angle 9 S can be measured, each from the time resolved
Intensitätsverläufe ermittelten Verhältnisse der Intensity curves determined ratios of
Zeitdifferenzen miteinander verglichen werden und sollten dabei übereinstimmen. Anderenfalls sollten die mit diesen zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufen ermittelten Werte für die Teilchengröße und Teilchengeschwindigkeit nicht berücksichtigt, sondern ebenfalls verworfen werden. Für den Vergleich der Verhältnisse der Zeitdifferenzen ist es nicht erforderlich, den Streuwinkel 9S zu kennen oder zu Time differences are compared with each other and should match. Otherwise, the values for particle size and particle velocity determined with these temporally resolved intensity curves should not be taken into account, but should also be discarded. For the comparison of the ratios of the time differences, it is not necessary to know or to the scattering angle 9 S
bestimmen, solange sichergestellt wird, dass der determine as long as it is ensured that the
Streuwinkel 9S für beide zeitlich aufgelösten Scatter angle 9 S for both time-resolved
Intensitätsverläufe übereinstimmt. Der Vergleich von gemessenen bzw. aus den zeitlich aufgelösten Intensity gradients matches. The comparison of measured and from the temporally resolved
Intensitätsverläufen ermittelten Zeitdifferenzen kann numerisch sehr schnell durchgeführt werden, ohne dass ein Vergleich mit einem theoretischen und in Abhängigkeit von dem Streuwinkel 9S berechneten Wert erforderlich wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Größe und der Geschwindigkeit eines Teilchens mit einer Lichtquelle, mit zwei Strahlungsdetektoren zum Erfassen des von dem Teilchen gestreuten Streulichts der Lichtquelle, die in Teilchenflugrichtung beabstandet auf beiden Seiten der Lichtquelle symmetrisch zu dieser zur Erfassung von in einem betragsmäßig übereinstimmenden Streuwinkel 9S vorwärtsgestreutem oder rückgestreutem Streulicht Intensity curves determined time differences can be performed numerically very quickly, without a comparison with a theoretical value and calculated as a function of the scattering angle 9 S value is required. The invention also relates to a device for determining the size and the velocity of a particle with a light source, with two radiation detectors for detecting the scattered light scattered by the particle from the light source spaced in the particle flight direction on both sides of the light source symmetrical therewith to detect scattered light backscattered or backscattered in a magnitude matching scattering angle S 9
angeordnet sind, und mit einer Auswerteeinrichtung, die mit den Strahlungsdetektoren datenübertragend verbindbar ist. are arranged, and with an evaluation device which is connectable to the radiation detectors to transmit data.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lichtquelle nicht kohärentes Licht imitiert. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine lichtimitierende Diode (LED) handeln. Die Lichtquelle kann auch aus mehreren LED's gebildet werden, die in geeigneter Weise angeordnet sind. Es ist ebenfalls möglich, dass die Lichtquelle kohärentes Licht emittiert, auch wenn es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine größere Bedeutung hat, ob die Lichtquelle kohärentes oder nicht kohärentes Licht emittiert . Um für eine große Anzahl von Teilchen, die sich According to the invention, it is provided that the light source does not imitate coherent light. The light source may be, for example, a light-emitting diode (LED). The light source may also be formed of a plurality of LED's, which are arranged in a suitable manner. It is also possible that the light source emits coherent light, even if it has no greater importance for the implementation of the method according to the invention, whether the light source emits coherent or non-coherent light. To look for a large number of particles that are
gegebenenfalls in unterschiedliche Richtungen bewegen können, eine rasche und zuverlässige Bestimmung der If necessary, they can move in different directions, providing a rapid and reliable
Teilchengröße durchführen zu können ist vorgesehen, dass die Lichtquelle einen Lichtvorhang erzeugt. To be able to carry out particle size is provided that the light source generates a light curtain.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele näher erörtert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: Hereinafter, embodiments will be discussed in more detail, which are shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung und eines von einer Lichtquelle beleuchteten Teilchens sowie der für einen vorgegebenen Streuwinkel 9S Fig. 1 is a schematic representation of a measuring device and a particle illuminated by a light source as well as for a given scattering angle 9 S
auftretenden Verläufe einiger ausgezeichneter Strahlen, Fig. 2 einen schematischen Zusammenhang zwischen der räumlichen Intensitätsverteilung eines auf das Teilchen fallenden Lichtstrahles der Lichtquelle und eine damit korrelierende zeitliche Intensitätsverteilung des occurring courses of some excellent rays, FIG. 2 shows a schematic relationship between the spatial intensity distribution of a light beam of the light source falling on the particle and a temporal intensity distribution of the light source correlating therewith
gemessenen Streulichts, measured scattered light,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der beiden zeitlichen Intensitätsverläufe sowie der für die Auswertung relevanten Informationen des von einem Teilchen in den Streuwinkel 9S gestreuten Lichts, wobei die Intensitätsverläufe mit den zwei Strahlungsdetektoren gemessen wurden, 3 shows a schematic representation of the two temporal intensity profiles as well as the information relevant for the evaluation of the light scattered by a particle in the scattering angle 9 S , wherein the intensity profiles were measured with the two radiation detectors,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der aus den Fig. 4 is a schematic representation of the from
Intensitätsverläufen extrahierten Informationen über zwei Reflexionspeaks , Intensity traces extracted information about two reflection peaks,
Fig. 5 ein Beispiel für eine Messung, bei der ein Anteil der Teilchenpeaks , der durch Streuung innerhalb des Fig. 5 shows an example of a measurement in which a proportion of the particle peaks caused by scattering within the
Teilchens erzeugt wurde, nicht übereinstimmt und die Particle was generated, does not match and the
Messergebnisse verworfen werden, Measurement results are discarded,
Fig. 6 ein Beispiel für eine Messung, bei der ein Anteil der Teilchenpeaks, der durch Streuung innerhalb des Fig. 6 shows an example of a measurement in which a proportion of the particle peaks caused by scattering within the
Teilchens erzeugt wurde, übereinstimmt und die Particle was created, matches and the
Messergebnisse für eine Bestimmung der Teilchengröße ausgewertet werden können,  Measurement results can be evaluated for a determination of the particle size
Fig. 7 das in Fig. 6 gezeigte Beispiel für eine Messung von zwei Teilchenpeaks, die für eine weitere Auswertung FIG. 7 shows the example shown in FIG. 6 for a measurement of two particle peaks, which are used for a further evaluation
verwendet wurden, Fig. 8 eine schematische Darstellung einzelner Verhältnisse von Zeitdifferenzen, die ausgehend von einem ersten were used, Fig. 8 is a schematic representation of individual ratios of time differences, starting from a first
Teilchenpeak der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Messung ermittelt wurden, und Particle peak of the measurement shown in FIGS. 6 and 7 were determined, and
Fig. 9 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 8 für die Auswertung eines zweiten Teilchenpeaks der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Messung. In Fig. 1 werden schematisch eine Messvorrichtung und die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der 9 is a schematic representation according to FIG. 8 for the evaluation of a second particle peak of the measurement shown in FIGS. 6 and 7. In Fig. 1, a measuring device and the method according to the invention for determining the
Teilchengröße relevanten ausgezeichneten Strahlen bei einem Streuvorgang in einen Streuwinkel 9S dargestellt. Von einer Lichtquelle 1 fällt ein fokussierter Lichtstrahl 2 auf ein opakes transluzentes Teilchen 3, ein Milchtröpfchen, das sich den Lichtstrahl 2 querend durch den Lichtstrahl 2 hindurch bewegt. Der Lichtstrahl 2 wird außen an einer Grenzfläche 4 des Teilchens 3 zum umgebenden Medium Particle size relevant excellent rays in a scattering process in a scattering angle 9 S shown. From a light source 1, a focused light beam 2 is incident on an opaque translucent particle 3, a milk droplet, which moves the light beam 2 across the light beam 2 through. The light beam 2 is outside at an interface 4 of the particle 3 to the surrounding medium
teilweise reflektiert. Ein Anteil des Lichtstrahls 2 dringt in das opake transluzente Teilchen 3 ein. In dem Teilchen 3 wirken winzige gelöste Fetttröpfchen 5 jeweils als partially reflected. A portion of the light beam 2 penetrates into the opaque translucent particle 3. In the particle 3, minute dissolved fat droplets 5 each act as
punktförmige Streuzentren, die den einfallenden Lichtstrahl 2 in alle Richtungen streuen. Unter einem vorgegebenen Streuwinkel 9S werden für diepoint scattering centers that scatter the incident light beam 2 in all directions. Under a given scattering angle 9 S are for the
Dauer des Durchgangs des Teilchens 3 durch den Lichtstrahl 2 an den Fetttröpfchen 5 gestreute Anteile 6 des Duration of passage of the particle 3 through the light beam 2 at the fat droplets 5 scattered shares 6 of
Streulichts nachgewiesen. Der zeitliche Intensitätsverlauf dieses an den Fetttröpfchen 5 gestreuten Anteils 6 des Streulichts ist maßgeblich von der Formgebung des Teilchens 3, bzw. des jeweils von dem Lichtstrahl 2 durchleuchteten Anteils des Teilchens 3 abhängig. Dieser Anteil 6 des Stray light detected. The temporal intensity profile of this portion 6 of the scattered light scattered on the fat droplets 5 is decisive for the shape of the particle 3 or of the light beam 2 respectively illuminated Particle 3 dependent. This proportion 6 of
Streulichts wird als „Teilchenpeak" bezeichnet. Scattered light is called a "particle peak".
Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird der an der Grenzfläche 4 reflektierte Lichtstrahl 2 in den vorgegebenen Streuwinkel 9S abgelenkt. Zu diesem Zeitpunkt wird der an der At a certain point in time, the light beam 2 reflected at the interface 4 is deflected into the predetermined scattering angle S 9. At this time, the at the
Grenzfläche 4 reflektierte Reflexionsstrahl 7 zusätzlich zu dem Teilchenpeak in Richtung des Streuwinkel 9S gestreut, so dass sich dieses reflektierte Streulicht als 4 reflected reflection beam 7 scattered in addition to the particle peak in the direction of the scattering angle 9 S , so that this reflected scattered light as
Reflexionspeak dem Teilchenpeak überlagert. Reflection peak superimposed on the particle peak.
Bei der exemplarisch abgebildeten Messvorrichtung sind zwei Strahlungsdetektoren 8, 9 in Flugrichtung beabstandet voneinander und gegenüber von der Lichtquelle 1 so In the measuring device illustrated by way of example, two radiation detectors 8, 9 are spaced apart in the direction of flight from one another and opposite to the light source 1
angeordnet, dass beide Strahlungsdetektoren das von dem Teilchen 3 gestreute Streulicht unter einem betragsmäßig identisch übereinstimmenden Streuwinkel 9S erfassen. Die jeweils von den beiden Strahlungsdetektoren 8, 9 arranged that both radiation detectors scatter the scattered light scattered by the particle 3 under a magnitude identical identical scattering angle 9 S. Each of the two radiation detectors 8, 9
zeitaufgelöst erfasste Intensität des Teilchenpeaks ist für beide Strahlungsdetektoren 8, 9 identisch, da die time-resolved intensity of the particle peak is identical for both radiation detectors 8, 9, since the
Fetttröpfchen 5 als Punktstrahier in alle Richtungen gleichmäßig streuen. Der Reflexionsstrahl 7 wird allerdings von den beiden Strahlungsdetektoren 8, 9 zu  Evenly sprinkle grease droplets 5 in all directions as a point spray. The reflection beam 7 is, however, of the two radiation detectors 8, 9 to
unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst, da zunächst in recorded at different times, since initially in
Vorwärtsrichtung und anschließend in Rückwärtsrichtung bezogen auf die Flugrichtung des Teilchens 3 die Forward direction and then in the reverse direction relative to the direction of flight of the particle 3 the
geometrischen Bedingungen für eine Reflexion an der geometric conditions for a reflection on the
Grenzfläche 4 des Teilchens 3 erfüllt sind. In Fig. 2 wird lediglich schematisch der Zusammenhang zwischen einer räumlichen Intensitätsverteilung des Interface 4 of the particle 3 are met. In Fig. 2 is only schematically the relationship between a spatial intensity distribution of
einfallenden Lichtstrahls 2 und dem zeitlichen Intensitätsverlauf des unter dem Streuwinkel 9S incident light beam 2 and the temporal Intensity curve of the under the scattering angle 9 S
nachgewiesenen Streulichts dargestellt. Eine im demonstrated scattered light. An im
Wesentlichen gaußförmige Intensitätsverteilung des einfallenden Lichtstrahls 2 führt zu einem ebenfalls näherungsweise gaußförmigen zeitlichen Verlauf der Essentially Gaussian intensity distribution of the incident light beam 2 leads to a likewise approximately Gaussian time profile of the
gemessenen Intensität des Streulichts. Ein derartiger Intensitätspeak kann für alle vorangehend beschriebenen ausgezeichneten Strahlen gemessen werden. Durch das den Lichtstrahl 2 querenden Teilchen 3 wird der auf das Teilchen 3 einfallende Lichtstrahl 2 in jedem Strahlungsdetektor 8, 9 abgebildet, was durch eine measured intensity of the scattered light. Such an intensity peak can be measured for all the above-described excellent beams. By the light beam 2 crossing particles 3 of the incident on the particle 3 light beam 2 is imaged in each radiation detector 8, 9, which by a
mathematische Transformation beschrieben werden kann. Die Breite b der räumlichen Intensitätsverteilung des mathematical transformation can be described. The width b of the spatial intensity distribution of
einfallenden Lichtstrahls 2 entspricht dabei der Breite o des zeitaufgelösten Peaks des Streulichts. Die incident light beam 2 corresponds to the width o of the time-resolved peak of the scattered light. The
Teilchengeschwindigkeit v ergibt sich dabei aus dem Particle velocity v results from the
Quotienten der räumlichen Breite b und derjenigen Quotients of the spatial width b and those
Zeitdifferenz, die der Breite o entspricht: v = b / o. Time difference corresponding to the width o: v = b / o.
Die Breite b und die Breite o können beispielsweise über eine Halbwertsbreitenbestimmung der jeweiligen Peaks ermittelt werden. Die räumliche Intensitätsverteilung des einfallenden Lichtstrahls 2 sollte deshalb vorab möglichst präzise ermittelt werden. The width b and the width o can be determined, for example, by determining the half-width of the respective peaks. The spatial intensity distribution of the incident light beam 2 should therefore be determined in advance as precisely as possible.
In Fig. 3 sind exemplarisch die mit den beiden In Fig. 3 are exemplary with the two
Strahlungsdetektoren 8, 9 gemessenen zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe 10, 11 dargestellt. Dabei ist Radiation detectors 8, 9 measured temporally resolved intensity curves 10, 11 shown. It is
stellvertretend für die Intensität das von den Strahlungsdetektoren 8, 9 erzeugte elektrische Messsignal S in mV über die Zeit t in ps aufgetragen. In beiden Representing the intensity of the Radiation detectors 8, 9 generated measured electrical signal S in mV over time t in ps. In both
Intensitätsverläufen 10, 11 ist ein übereinstimmender Intensity curves 10, 11 is a coincident
Teilchenpeak 12 enthalten, also ein Anteil des Streulichts, der durch Streuung innerhalb des Teilchens 3 erzeugt wurde. Zusätzlich ist jedem einzelnen Intensitätsverlauf 10, 11 jeweils ein Reflexionspeak 13, 14 überlagert. Die Breite bR der Reflexionspeaks 13, 14 korreliert mit der räumlichen Intensitätsverteilung der Lichtquelle 1 und der Particle 12, ie, a proportion of the scattered light, which was generated by scattering within the particle 3. In addition, a reflection peak 13, 14 is superimposed on each individual intensity profile 10, 11. The width b R of the reflection peaks 13, 14 correlates with the spatial intensity distribution of the light source 1 and the
Geschwindigkeit v des Teilchens 3. Der zeitliche Abstand AtR der Reflexionspeaks 13, 14 hängt von der Größe d des Teilchens 3 und von dessen Geschwindigkeit v ab. Die Breite bT des Teilchenpeaks 12 hängt ebenfalls von der Größe d und der Geschwindigkeit v des Teilchens 3 ab. Aus den Velocity v of the particle 3. The time interval At R of the reflection peaks 13, 14 depends on the size d of the particle 3 and on its velocity v. The width b T of the particle peak 12 also depends on the size d and the velocity v of the particle 3. From the
gemessenen Intensitätsverläufen 10, 11 können sowohl die Geschwindigkeit v als auch die Größe d des Teilchens 3 ermittelt werden. measured intensity curves 10, 11, both the speed v and the size d of the particle 3 can be determined.
In Fig. 4 sind aus den Intensitätsverläufen 10, 11 gemäß Fig. 3 die Intensitäten der beiden Reflexionspeaks 13, 14 isoliert dargestellt, indem die überlagerten Teilchenpeaks 12 herausgenommen wurden. Durch einen vorausgehenden In FIG. 4, the intensities of the two reflection peaks 13, 14 are shown isolated from the intensity profiles 10, 11 according to FIG. 3, in that the superimposed particle peaks 12 have been taken out. By a preceding
Vergleich wurde festgestellt, dass die Teilchenpeaks 12 der beiden Intensitätsverläufe 10, 11 im Rahmen der In comparison, it was found that the particle peaks 12 of the two intensity profiles 10, 11 in the context of
Messgenauigkeit übereinstimmen. Mit Hilfe einer numerischen Anpassung können die Breite bR der beiden Reflexionspeaks 13, 14 sowie der zeitliche Abstand AtR der Reflexionspeaks 13, 14 ermittelt werden. Um aus den beiden gemessenen Intensitätsverläufen 10, 11 die Größe d des Teilchens 3 zu bestimmen werden zunächst die beiden Teilchenpeaks 12 der Intensitätsverläufe 10, 11 verglichen und bei ausreichender Übereinstimmung der Accuracy of measurement match. By means of a numerical adaptation, the width b R of the two reflection peaks 13, 14 and the time interval At R of the reflection peaks 13, 14 can be determined. In order to determine the size d of the particle 3 from the two measured intensity profiles 10, 11, first the two particle peaks 12 of the intensity profiles 10, 11 are determined compared and with sufficient agreement of the
Teilchenpeaks 12 die Intensitätsverläufe 10, 11 für die Auswertung verwendet, ansonsten aber verworfen. Die beiden Reflexionspeaks 13, 14 werden herausgefiltert und aus der Breite bR der Reflexionspeaks 13, 14 wird die Particle peaks 12, the intensity curves 10, 11 used for the evaluation, but otherwise discarded. The two reflection peaks 13, 14 are filtered out and from the width b R of the reflection peaks 13, 14 is the
Geschwindigkeit v des Teilchens 3 ermittelt. Aus dem zeitlichen Abstand AtR der Reflexionspeaks 13, 14, der sowohl von der Geschwindigkeit v als auch von der Größe d des Teilchens 3 abhängt, kann dann in Kenntnis der vorab ermittelten Geschwindigkeit v die Größe d des Teilchens 3 berechnet werden. Da auch die Breite bR der Teilchenpeaks 12 von dem Quotienten aus der Größe d und der Velocity v of the particle 3 is determined. From the time interval At R of the reflection peaks 13, 14, which depends both on the velocity v and on the size d of the particle 3, the size d of the particle 3 can then be calculated with knowledge of the previously determined velocity v. Since also the width b R of the particle peaks 12 of the quotient of the size d and the
Geschwindigkeit v des Teilchens 3 abhängt, können diese Informationen aus den Teilchenpeaks 12 zur Kontrolle oder aber zur Verbesserung der Genauigkeit der ermittelten Größe de verwendet werden. Velocity v of the particle 3, this information from the particle peaks 12 can be used to control or to improve the accuracy of the determined size de.
Zur Veranschaulichung werden in Fig. 5 zeitlich überlagert zwei Intensitätsverläufe 10, 11 dargestellt, die sich deutlich voneinander unterscheiden. Diese Messwerte werden verworfen, da sich die jeweiligen Teilchenpeaks 12 deutlich unterscheiden und die Intensitätsverläufe 10, 11 To illustrate, two intensity curves 10, 11 are shown superimposed over time in FIG. 5, which differ significantly from one another. These measured values are discarded because the respective particle peaks 12 clearly differ and the intensity profiles 10, 11
offensichtlich nicht von demselben Teilchen 3 stammen können . obviously can not come from the same particle 3.
Im Gegensatz dazu stimmen die Teilchenpeaks 12 der beiden in Fig. 6 gezeigten Intensitätsverläufe 10, 11 nahezu identisch überein, so dass die beiden Intensitätsverläufe 10, 11 von demselben Teilchen 3 stammen und die jeweiligen Reflexionspeaks 13, 14 zur Auswertung herangezogen werden können . In den Fig. 7, 8 und 9 werden schematisch einzelne Größen dargestellt, die für eine weitere Auswertung ermittelt und berücksichtigt werden können. Die beiden Intensitätsverläufe 10 und 11 weisen eine übereinstimmende Breite, bzw. Zeitdifferenz Atbi zwischen einem Anfang 15 und einem Ende 16 des Teilchenpeaks 12 in einem Bereich auf, der sich signifikant von dem In contrast, the particle peaks 12 of the two intensity profiles 10, 11 shown in FIG. 6 coincide almost identically, so that the two intensity profiles 10, 11 originate from the same particle 3 and the respective reflection peaks 13, 14 can be used for the evaluation. FIGS. 7, 8 and 9 schematically show individual variables which can be determined and taken into account for a further evaluation. The two intensity profiles 10 and 11 have a matching width, or time difference Δtb, between a start 15 and an end 16 of the particle peak 12 in a region which is significantly different from that of FIG
Signalrauschen der zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe 10 und 11 unterscheidet. Die Zeitdifferenz Atbi entspricht dem Quotienten d / v der hier mit d bezeichneten Signal noise of the time-resolved intensity curves 10 and 11 differs. The time difference At b i corresponds to the quotient d / v of d here
Teilchengröße und der Teilchengeschwindigkeit v. Particle size and particle velocity v.
Da die Zeitdifferenz Atbi ausschließlich von den Since the time difference At b i exclusively from the
Teilcheneigenschaften Größe d und Geschwindigkeit v abhängt und beide zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe 10, 11 demselben Teilchen 3 zugeordnet werden, müssen die beiden aus jeweils einem Intensitätsverlauf 10 oder 11 ermittelten Zeitdifferenzen Atbi im Rahmen der Messgenauigkeit Particle properties size d and speed v depends and both temporally resolved intensity gradients 10, 11 are assigned to the same particle 3, the two must each determined from an intensity curve 10 or 11 time differences At b i within the measurement accuracy
übereinstimmen. Sollte dies nicht der Fall sein, würde eine grundlegende Annahme nicht zutreffen können bzw. die beiden Intensitätsverläufe 10 und 11 nicht von demselben Teilchen 3 stammen können, so dass diese beiden Intensitätsverläufe 10 und 11 nicht zur weiteren Auswertung herangezogen werden sollten. to match. If this is not the case, a basic assumption would not apply or the two intensity profiles 10 and 11 can not originate from the same particle 3, so that these two intensity profiles 10 and 11 should not be used for further evaluation.
Stimmen die ermittelten Zeitdifferenzen Atbi überein, wie dies bei der in den Fig. 6 bis 9 dargestellten Messung der Fall ist, können weitere Auswertungen oder Überprüfungen durchgeführt werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise ausgehend von dem Intensitätsverlauf 10 die Zeitdifferenzen Ati und At2 zwischen dem Reflexionspeak 13 und dem Anfang 15, bzw. dem Ende 16 des Teilchenpeaks 12 (Fig. 8) If the determined time differences At b i agree, as is the case in the measurement illustrated in FIGS. 6 to 9, further evaluations or checks can be carried out. For this purpose, for example, based on the intensity curve 10, the time differences Ati and At2 between the reflection peak 13 and the beginning 15, or the end 16 of the particle peak 12 (FIG. 8).
ermittelt werden. In gleicher Weise können ausgehend von dem Intensitätsverlauf 11 die Zeitdifferenzen At3 und At4 zwischen dem Reflexionspeak 14 und dem Anfang 15, bzw. dem Ende 16 des Teilchenpeaks 12 (Fig. 9) ermittelt werden. be determined. In the same way, the time differences At 3 and At 4 between the reflection peak 14 and the beginning 15, or the end 16 of the particle peak 12 (FIG. 9) can be determined on the basis of the intensity profile 11.
Für diese Zeitdifferenzen gelten die folgenden Beziehungen: For these time differences, the following relationships apply:
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000023_0001
und
Figure imgf000023_0002
Die Zeitdifferenzen Ati bis At4 hängen ausschließlich von der Teilchengröße d, von der Teilchengeschwindigkeit v und von dem Streuwinkel 9S ab. Unter Verwendung von vorab ermittelten Werten für die Teilchengröße d und die
and
Figure imgf000023_0002
The time differences Ati to At 4 depend exclusively on the particle size d, on the particle velocity v and on the scattering angle 9 s . Using pre-determined values for the particle size d and the
Teilchengeschwindigkeit v sowie in Kenntnis von dem Particle velocity v and in knowledge of the
Streuwinkel 9S können die einzelnen Zeitdifferenzen Ati bis At4 auch theoretisch berechnet werden, ohne auf die Scattering angle 9 S , the individual time differences Ati to At 4 can also be calculated theoretically without affecting the
Messwerte zurückzugreifen. Die aus den Messwerten To access measured values. The from the readings
ermittelten Zeitdifferenzen Ati bis At4 können dann mit den theoretisch berechneten Zeitdifferenzen Ati bis At4 determined time differences Ati to At 4 can then with the theoretically calculated time differences Ati to At 4
verglichen werden. Sollten die ermittelten Zeitdifferenzen nicht mit den berechneten Zeitdifferenzen übereinstimmen, sollten die Messwerte verworfen werden. be compared. Should the determined time differences do not agree with the calculated time differences, the measurements should be discarded.
Falls die beiden Strahlungsdetektoren 8 und 9 symmetrisch angeordnet sind und die beiden Intensitätsverläufe mit einem identisch übereinstimmenden Streuwinkel 9S gemessen werden, können Verhältnisse der einzelnen Zeitdifferenzen ermittelt werden, die dann ausschließlich von dem If the two radiation detectors 8 and 9 are arranged symmetrically and the two intensity profiles are measured with an identical coincident scattering angle 9 S , ratios of the individual time differences can be determined, which are then exclusively determined by the
vorgegebenen, bzw. mit großer Präzision ermittelbaren Streuwinkel 9S abhängen. Für die symmetrische Anordnung der Strahlungsdetektoren 8 und 9 und einen dann identisch übereinstimmenden Streuwinkel 9S gelten die folgenden depend on predetermined or determined with high precision scattering angle 9 S. For the symmetrical arrangement of the radiation detectors 8 and 9 and then identical identical scattering angle 9 S apply the following
Beziehungen für die Verhältnisse der Zeitdifferenzen: Relationships for the ratios of time differences:
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000024_0002
Figure imgf000024_0003
Figure imgf000024_0002
Figure imgf000024_0003
Dabei wird mit η ein Verhältnis von zwei Zeitdifferenzen bezeichnet. Die Abkürzungen „Detl" und „Det2" deuten die Bezugnahme auf die jeweiligen zeitlich aufgelösten In this case, η denotes a ratio of two time differences. The abbreviations "Detl" and "Det2" indicate the reference to the respective temporally resolved ones
Intensitätsverläufe 10 und 11 an, die mit den Intensity curves 10 and 11, which with the
Strahlungsdetektoren 8 („Detl") und 9 („Det2") gemessen wurden . Die einzelnen Verhältnisse n+, η~ und n sollten für jeden gemessenen Intensitätsverlauf 10 und 11 übereinstimmen. Anderenfalls sollten die betreffenden Intensitätsverläufe 10, 11 verworfen und nicht für die Bestimmung der Radiation detectors 8 ("Detl") and 9 ("Det2") were measured. The individual ratios n + , η ~ and n should agree for each measured intensity profile 10 and 11. Otherwise, the respective intensity profiles 10, 11 should be discarded and not used for the determination of the
Teilchengröße d oder der Teilchengeschwindigkeit v Particle size d or particle velocity v
herangezogen werden. be used.
Für eine nicht symmetrische Anordnung der For a non-symmetrical arrangement of
Strahlungsdetektoren 8 und 9 und einen dann nicht Radiation detectors 8 and 9 and then not one
übereinstimmenden Streuwinkel 9S, unter dem die beiden zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe 10, 11 gemessen werden, können ebenfalls vergleichbare Zeitdifferenzen und Verhältnisse, bzw. Quotienten von Zeitdifferenzen ermittelt werden. Die für diesen Fall geltenden Formeln unterscheiden sich von den vorangehend genannten Beziehungen. Matching scattering angle 9 S , under which the two temporally resolved intensity curves 10, 11 are measured, also comparable time differences and ratios, or quotients of time differences can be determined. The formulas applicable to this case are different from the above relationships.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur Bestimmung der Größe eines opaken 1. Method for determining the size of an opaque
transluzenten Teilchens (3), wobei das Teilchen (3) mit Licht aus einer Lichtquelle (1) beleuchtet wird, wobei mit einem Strahlungsdetektor (8) unter einem vorgebbaren Translucent particle (3), wherein the particle (3) is illuminated with light from a light source (1), wherein with a radiation detector (8) below a predetermined
Streuwinkel 9S ein zeitaufgelöster Intensitätsverlauf (10) von an dem Teilchen (3) gestreuten Licht der Lichtquelle (1) gemessen wird, wobei in dem Intensitätsverlauf Scattering angle 9 S is a time-resolved intensity profile (10) of scattered on the particle (3) light of the light source (1) is measured, wherein in the intensity curve
charakteristische Streulichtpeaks bestimmt werden und wobei anhand einer Zeitdifferenz zwischen zwei Streulichtpeaks die Größe des Teilchens (3) ermittelt wird, dadurch Characteristic scattered light peaks are determined and wherein based on a time difference between two scattered light peaks, the size of the particle (3) is determined, thereby
gekennzeichnet, dass von dem von einem Teilchen (3) characterized in that of a particle (3)
gestreuten Streulicht zwei zeitlich aufgelöste scattered scattered light two temporally resolved
Intensitätsverläufe (10, 11) gemessen werden, dass die beiden Intensitätsverläufe (10, 11) durch einen Vergleich eines Teilchenpeaks (12), der durch Streuung innerhalb des Teilchens erzeugt wurde, einander zugeordnet werden, dass in jedem Intensitätsverlauf (10, 11) jeweils ein durch Reflexion an einer Grenzfläche des Teilchens erzeugter Reflexionspeak (13, 14) ermittelt wird und dass eine Intensity curves (10, 11) are measured such that the two intensity profiles (10, 11) by a comparison of a particle peak (12), which was generated by scattering within the particle, are assigned to each other, that in each intensity profile (10, 11) respectively a reflection peak (13, 14) generated by reflection at an interface of the particle is determined and that a
Zeitdifferenz zwischen den beiden Reflexionspeaks (13, 14) als Maß für die Größe d des Teilchens (3) bestimmt wird. Time difference between the two reflection peaks (13, 14) is determined as a measure of the size d of the particle (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entweder mit zwei in Teilchenflugrichtung beabstandet und auf beiden Seiten der Lichtquelle (1) symmetrisch 2. The method according to claim 1, characterized in that spaced either with two in the particle flight direction and on both sides of the light source (1) symmetrically
angeordneten Strahlungsdetektoren (8, 9) jeweils ein erster und ein zweiter zeitlich aufgelöster Intensitätsverlauf (10, 11) von an dem Teilchen (3) gestreutem Licht der arranged radiation detectors (8, 9) each have a first and a second temporally resolved intensity profile (10, 11) of the particle (3) scattered light of
Lichtquelle (1) gemessen wird, oder dass das Teilchen (3) mit zwei Teilchenflugrichtung beabstandet und auf beiden Seiten des Strahlungsdetektors symmetrisch angeordneten Lichtquellen (1) beleuchtet wird und der mit einem Light source (1) is measured, or that the particle (3) with two particle flight direction spaced and on both sides of the radiation detector symmetrically arranged light sources (1) is illuminated and with a
Strahlungsdetektor (8) gemessene zeitlich aufgelöste Radiation detector (8) measured time resolved
Intensitätsverlauf in einen ersten Intensitätsverlauf (10) verursacht von der ersten Lichtquelle (1) und in einen zweiten Intensitätsverlauf (11) verursacht von der zweiten Lichtquelle zerlegt wird. Intensity profile in a first intensity profile (10) caused by the first light source (1) and in a second intensity profile (11) caused by the second light source is decomposed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine räumliche Intensitätsverteilung der Lichtquelle (1) längs einer optischen Achse ermittelt und mit einer zeitlichen Intensitätsverteilung des 3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in that a spatial intensity distribution of the light source (1) along an optical axis determined and with a temporal intensity distribution of
Reflexionspeaks (13, 14) in dem Intensitätsverlauf (10, 11) verglichen wird.  Reflection peaks (13, 14) in the intensity profile (10, 11) is compared.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur für diejenigen Teilchen (3) eine Größenbestimmung durchgeführt wird, bei denen der Reflexionspeak (13, 14) eine mit der räumlichen Intensitätsverteilung der 4. The method according to claim 3, characterized in that only for those particles (3) a size determination is performed, in which the reflection peak (13, 14) with the spatial intensity distribution of the
Lichtquelle (1) korrelierende zeitliche Light source (1) correlating temporal
Intensitätsverteilung aufweist. Has intensity distribution.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Breite der zeitlichen Intensitätsverteilung des Reflexionspeaks (13, 14) die Geschwindigkeit v des Teilchens (3) ermittelt wird. 5. The method according to claim 3 or claim 4, characterized in that from a width of the temporal Intensity distribution of the reflection peak (13, 14), the velocity v of the particle (3) is determined.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Breite Atbi eines Teilchenpeaks (12) aus den zeitlich aufgelösten 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in each case a width Atbi of a particle peak (12) from the temporally resolved
Intensitätsverläufen (10, 11) ermittelt wird und nur für diejenigen Teilchen (3) eine Größenbestimmung durchgeführt wird, bei denen die Breite Atbi der aus den beiden zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufen (10, 11) ermittelten Intensitätsverläufen (10, 11) is determined and only for those particles (3) a sizing is performed, in which the width At b i determined from the two temporally resolved intensity gradients (10, 11)
Teilchenpeaks (12) übereinstimmt. Particle peaks (12) matches.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Anfang (15) und/oder ein Ende (16) von aus den zeitlich aufgelösten7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in each case a beginning (15) and / or an end (16) of the temporally resolved
Intensitätsverläufen (10, 11) bestimmten Teilchenpeaks (12) ermittelt wird und ein Verhältnis n+, η~ einer Intensity curves (10, 11) certain particle peaks (12) is determined and a ratio n + , η ~ one
Zeitdifferenz zwischen einem Maximum eines Reflexionspeaks (13, 14) und dem Anfang (15) oder dem Ende (16) des Time difference between a maximum of a reflection peak (13, 14) and the beginning (15) or the end (16) of the
Teilchenpeaks (12) zu der Breite Atbi des TeilchenpeaksParticle peaks (12) to the width At b i of the particle peak
(12) ermittelt wird, und das das ermittelte Verhältnis n+, η~ der Zeitdifferenz mit einem theoretisch bestimmten Wert für das Verhältnis n+, η~ verglichen wird. (12) is determined, and that the determined ratio n + , η ~ the time difference is compared with a theoretically determined value for the ratio n + , η ~ .
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich aufgelösten Intensitätsverläufe (10, 11) jeweils unter einem identisch übereinstimmenden Streuwinkel 9S gemessen werden und die jeweils aus den zeitlich 8. The method according to claim 7, characterized in that the temporally resolved intensity profiles (10, 11) are each measured under an identical coincident scattering angle 9 S and each of the temporally
aufgelösten Intensitätsverläufe (10, 11) ermittelten resolved intensity curves (10, 11) determined
Verhältnisse n+, η~ und n* der Zeitdifferenzen miteinander verglichen werden. Ratios n + , η ~ and n * of the time differences are compared with each other.
9. Vorrichtung zur Bestimmung der Größe eines Teilchens (3) mit einer Lichtquelle (1), mit zwei Strahlungsdetektoren (8, 9) zum Erfassen des von dem Teilchen (3) gestreuten Streulichts der Lichtquelle (1), die in 9. A device for determining the size of a particle (3) with a light source (1), comprising two radiation detectors (8, 9) for detecting the scattered light of the light source (1) scattered by the particle (3)
Teilchenflugrichtung beabstandet auf beiden Seiten derParticle flight direction spaced on both sides of the
Lichtquelle (1) symmetrisch zu dieser zur Erfassung von in einem betragsmäßig übereinstimmenden Streuwinkel 9S Light source (1) symmetrical to this for detecting in a magnitude matching scattering angle 9 S
vorwärtsgestreutem oder rückgestreutem Streulicht forward scattered or backscattered scattered light
angeordnet sind, und mit einer Auswerteeinrichtung , die mit dem Strahlungsdetektor datenübertragend verbindbar ist. are arranged, and with an evaluation device which is connectable to transmit data to the radiation detector.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) nicht kohärentes Licht emittiert. 10. The device according to claim 9, characterized in that the light source (1) does not emit coherent light.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) eine LED aufweist. 11. The device according to claim 10, characterized in that the light source (1) comprises an LED.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (13) einen 12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that the light source (13) has a
Lichtvorhang erzeugt. Light curtain generated.
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