Methoden voor optische deeltjestelling – lichtblokkade en lichtverstrooiing

Methoden voor optische deeltjestelling – lichtblokkade en lichtverstrooiing

Het tellen van enkelvoudige deeltjes is een optische lasermeetmethode. Een laserstraal verlicht het volledige profielgebied van een doorstroom meetcel en wordt opgevangen door een fotodetector. Elk deeltje in de vloeistof absorbeert en reflecteert het licht van de laserstraal. Hierdoor kan het aantal en de grootte van de deeltjes in de vloeistof worden bepaald door een detector. De twee belangrijkste methoden voor het tellen van optische deeltjes zijn het principe van lichtblokkade, dat wordt gebruikt door de PAMAS HCB-LD- en HX-sensorseries, en het principe van lichtverstrooiing, waarop de PAMAS SLS-25/25-sensor is gebaseerd.

A. Het principe van lichtblokkade

Wat betreft het principe van lichtblokkade, bereikt het laserlicht dat de vloeistof verlicht direct een fotodiode. In de vloeistof aanwezige deeltjes onderbreken de laserstraal bij het passeren van de meetcel en werpen een schaduw op de fotodiode, die als stroomverandering wordt gedetecteerd. Het aantal en de sterkte van de signalen worden vertaald naar deeltjesaantallen in kanalen van verschillende grootte met behulp van een kalibratiecurve. Met dit meetprincipe kunnen enkelvoudige deeltjes met een minimale grootte van 1 µm worden gedetecteerd.

B. Het principe van lichtverstrooiing

Hoe kleiner de te meten deeltjes zijn, hoe lager de geproduceerde lichtblokkadesignalen. Beneden 1 µm zijn de signalen zo laag dat een betrouwbare meting met een lichtblokkadesensor niet meer mogelijk is. Om deze reden wordt het lichtverstrooiingsprincipe toegepast. In tegenstelling tot het lichtblokkadeprincipe, detecteert een fotodiode het door het deeltje verstrooide licht als een stroomverandering. Dit signaal is evenredig met de grootte van het gemeten deeltje. De detector vangt alleen het verstrooide licht op. De intensieve laserstraal wordt geabsorbeerd door een lichtval.

Afhankelijk van de grootte van de te meten deeltjes kunnen de sensoren worden bepaald. Om betrouwbare en nauwkeurige meetresultaten te verkrijgen, moeten de deeltjes de meetcel afzonderlijk passeren, waardoor overlapping wordt voorkomen, wat ertoe zou leiden dat twee of meer kleine deeltjes als één groot deeltje worden geteld. Dit staat bekend als een toevalsfout, welke sneller optreedt als het gaat om grotere deeltjesgroottes. Daarom is de maximaal meetbare deeltjesconcentratie veel hoger voor sensoren met kleine profielen.

Deeltjestellers voor vloeistoffen: www.pamas.de (WoTS2022 Hal 7, Standnr F080)