Titelaufnahme
Titelaufnahme
- TitelDer Centrifugal Differential Mobility Analyzer : Konstruktion, Validierung und erste Messungen von zweidimensionalen Größenverteilungen / von Torben Norbert Rüther ; Referent: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Einar Kruis
- Autor
- Gutachter
- Erschienen
- Umfang1 Online-Ressource (ix, 122 Seiten) : Diagramme
- Hochschulschriftkumulative Dissertation Universität Paderborn, Dissertation, 2026
- AnmerkungTag der Verteidigung: 10.02.2026
- Verteidigung2026-02-10
- SpracheDeutsch
- DokumenttypDissertation
- Schlagwörter (GND)
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Klassifikation
Zusammenfassung
Das Interesse an komplex geformten Nanopartikeln wächst stetig. Für eine zuverlässige Prozessvorhersage und -optimierung ist eine detaillierte Charakterisierung erforderlich, die über die Bestimmung einer Äquivalentgröße hinausgeht. Klassische Methoden wie Tandem Setups oder SEM/TEM-Bildgebung sind jedoch häufig durch hohen Zeit- und Kostenaufwand sowie begrenzte statistische Aussagekraft eingeschränkt. Zur Verbesserung und Vereinfachung der Charakterisierung nanoskaliger Partikel wurde der Centrifugal Differential Mobility Analyzer (CDMA) entwickelt, der die Prinzipien des Aerodynamic Aerosol Classifiers (AAC) und des Differential Mobility Analyzers (DMA) kombiniert. Damit ermöglichter die simultane Bestimmung des Mobilitäts- und Stokesäquivalentdurchmessers sowie die Erfassung zweidimensionaler Partikelgrößenverteilungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde neben der Entwicklung eines Prototyps die zweidimensionale Transferfunktion unterverschiedenen Randbedingungen hergeleitet und diskutiert. Zudem kam der Algorithmus Projections onto Convex Sets (POCS) zum Einsatz, um das schlecht gestellte Inversionsproblem der zweidimensionalen Partikelcharakterisierung zu lösen. Der CDMA eröffnet damit einen effizienten und robusten Ansatz zur Nanopartikelanalyse und liefert zugleich Zugang zu erweiterten Kenngrößen wie effektiver Dichte und fraktaler Dimension, wodurch sich neue Einblicke in die Partikelmorphologie ergeben.
Abstract
The growing interest in complex-shaped nanoparticles requires a detailed characterization that goes beyond the determination of a single equivalent size to enable reliable process prediction and optimization. Conventional methods such as tandem setups or SEM/TEMimaging are often limited by high time and cost demands as well as restricted statistical significance. To address these limitations, the Centrifugal Differential Mobility Analyzer (CDMA) was developed, combining the principles of the Aerodynamic Aerosol Classifier (AAC) and the Differential Mobility Analyzer (DMA). This instrument enables the simultaneous determination of mobility and Stokes equivalent diameters, thereby providing access to two-dimensional particle size distributions. In this work, a prototype was designed and constructed, and the two-dimensional transfer function was derived and analyzed under various boundary conditions. Furthermore, the Projections onto Convex Sets (POCS) algorithm was applied to solve the ill-posed inversion problem inherent in two-dimensional particle characterization. The CDMA thus offers an efficient and robust approach for nanoparticle analysis, granting access to additional parameters such as effective density and fractal dimension, and thereby providing deeper insights into particle morphology.
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