Qualifizierung von Rußpartikeln durch Kombinationen von elektrostatischen Feldeinflüssen

In dieser Doktorarbeit werden die theoretischen Grundlagen für einen elektrostatischarbeitenden Sensor für elektrisch leitende, luftgetragene Partikel dargelegt und am Beispielvon Rußpartikeln durch Experimente verifiziert. Es wird die Arbeitsweise des Sensors ineinem mathematischen Modell abgebildet.Es werden die Kräfte definiert und berechnet, die auf die Partikel einwirken, um eine gezielteBewegung hervorzurufen. Die durch das elektrische Feld influenzierte Ladungstrennunginnerhalb der Partikel, die eine resultierende Kraftwirkung in Richtung des stärkerwerdenden Feldes hervorrufen, ist nicht wesentlich für Partikelbewegung. Die für einenAntrieb eines Partikels wesentlichste Eigenschaft ist dessen Eigenladung, die, inWechselwirkung mit dem äußeren elektrischen Feld, die stärkste Kraft liefert.Desweiteren wird gezeigt, dass die Anzahl der auf der Messelektrode angelagerten Partikel,unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases ist.Die an der Messelektrode angelagerten Partikel agglomerieren zu Dendriten, an derenSpitzen sich elektrische Ladungen konzentrieren. Durch das Abreißen der Dendriten wirdderen Ladung von der Messelektrode abtransportiert. Der durch den Ladungsabtransporterzeugte Strom, in der Größenordnung von Pico-Ampere, ist proportional zur Rußkonzentration.Es wird durch Berechnung ermittelt, dass das Rußladungs-Messverfahren im Bereichvon 40nm bis ca. 400nm unabhängig von der Partikelgröße arbeitet.Ein Partikelsensor wurde hergestellt, vermessen und berechnet.Die theoretischen Erkenntnisse bezüglich der Unabhängigkeit des Messsignals von derGasgeschwindigkeit und der quadratischen Abhängigkeit von der elektrischen Feldstärkezwischen den Elektroden des Sensors, können im Versuch bestätigt werden.