Bibliographic Metadata
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- TitleZur maßgeschneiderten Synthese und mehrdimensionalen Charakterisierung gasgetragener Nanopartikeln / von M.Sc. David Benedikt Rasche ; Referent: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Einar Kruis
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- Degree supervisor
- Published
- Description1 Online-Ressource (188 Seiten) Illustrationen, Diagramme
- Institutional NoteUniversität Paderborn, Dissertation, 2025
- AnnotationTag der Verteidigung: 08.05.2025
- Defended on2025-05-08
- LanguageGerman
- Document TypesDissertation (PhD)
- Keywords (GND)
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Zusammenfassung
In dieser Arbeit wird ein bestehender Aufbau zur Aerosolsynthese so erwei-tert, dass die Aerosolpartikeln, ausgehend von einer komplett sphärischen Mor-phologie, in relevanter Größe auch in fraktalen Strukturen gezielt erzeugt wer-den können, wobei zusätzlich eine hohe Massenausbeute verzeichnet werden kann. Es wird festgestellt, dass über das Einbringen einer Quenchsonde in den Reaktor rapide Temperatursprünge erzielt werden können und so ein partielles Sintern (auch Necking genannt) der Partikeln weitgehend verhindert wird. Durch ein definiertes Aufladen der Partikeln mit unterschiedlichen Polaritäten, lässt sich zudem zeigen, dass das Agglomerationsverhalten mit dieser Methode gestreut werden kann. Im weiteren Verlauf der Arbeit ein neuartiges Konzept zur mehrdimensionalen Charakterisierung von gasgetragenen Nanopartikeln entwickelt. Die Überlagerung eines elektrischen Feldes und eines Zentrifugal-feldes erlaubt es, eine vollständige zweidimensionale Eigenschaftsverteilung aus aerodynamischem Durchmesser und Mobilitätsäquivalentdurchmesser in einem kompakten Gerät aufzunehmen. Neben der Entwicklung des eigentlichen Messprinzips wird zudem auch eine auf einem POCS-Algorithmus basierende Inversionsmethode vorgestellt, welche es vermag, auch schlecht gestellte ma-thematische Systeme effektiv zu lösen. Die Methode wird im Detail erklärt und exemplarische Inversionsergebnisse gezeigt. Es zeigt sich, dass das Inversions-verfahren eine valide Alternative zu streng Numerischen Verfahren ist und wei-terverfolgt sowie optimiert werden sollte.
Abstract
In this work, an existing setup for aerosol synthesis is expanded so that the aer-osol particles, starting from a completely spherical morphology, can also be produced in fractal structures in a targeted manner, whereby a high mass yield can also be recorded. It was found that rapid temperature jumps can be achieved by introducing a quench probe into the reactor, thus largely preventing partial sintering (also known as necking) of the particles. By charging the particles with different polarities in a defined manner, it can also be shown that the agglomer-ation behavior can be scattered using this method. In the further course of the work, a novel concept for the multidimensional characterization of gas-supported nanoparticles was developed. The superposition of an electric field and a centrifugal field makes it possible to record a complete two-dimensional property distribution of aerodynamic diameter and mobility equivalent diame-ter in a compact device. In addition to the development of the actual measuring principle, an inversion method based on a POCS algorithm is also presented, which is capable of effectively solving even poorly posed mathematical sys-tems. The method is explained in detail and exemplary inversion results are shown. It is shown that the inversion method is a valid alternative to strictly numerical algorithms.
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