Feinstaub genauer analysieren

  • 15. March 2017

Hochpräziser Sensor detektiert in Abgasen Nanopartikel unter 0,2 Mikrometer Durchmesser.

Die Feinstaub­belastung, und darunter auch die von Verbrennungs­motoren emittierten Nanop­artikel, zu senken, ist von allgemeinem Interesse. Ein Forscher­team der CTR Carinthian Tech Research in Villach und des Unter­nehmens AVL List GmbH in Graz entwickelte einen hoch­präzisen optischen Sensor, der selbst kleinste Nano­partikel unter 0,2 Mikrometer detektiert. Eine Größe, die von besonderem Interesse ist, denn je kleiner die Teilchen sind, umso schädlicher sind sie für den Menschen. Durch einen maßge­schneiderten, simulations­gestützten Design­prozess kann der Partikelsensor präzise kleinste Schadstoffe detektieren und mit dreifach erhöhter Dynamik messen. Gleichzeitig wurde die gesamte Stabi­lität und Regelung des Systems verbessert. Das Gerät wird sowohl in der auto­mobilen Entwicklung als auch in der laufenden Überprüfung und Abgas­messung eingesetzt.

Abb.: Dieses Abgasmessgerät bietet eine um 20 Prozent verbesserte Leistung, um kleinste Partikel schneller und präziser zu messen. (Bild: AVL)

Abb.: Dieses Abgasmessgerät bietet eine um 20 Prozent verbesserte Leistung, um kleinste Partikel schneller und präziser zu messen. (Bild: AVL)

Unter allen Luftschad­stoffen werden insbesondere Nanopartikel unter 200 Nanometer erfasst. Deren Messung ist besonders schwierig. Die Messung der tatsächlichen Partikel­emissionen benötigt daher präzise und zuver­lässige Sensoren. Dabei müssen die Nanopartikel in der Luft oder im Abgas einzeln und nicht als Summen­parameter gezählt werden. Die Nano­partikel werden dazu in eine über­sättigte Atmo­sphäre geleitet. In dieser wirken sie als Konden­sationskeime und erzeugen eine Art Nebel, dessen Tröpfchen einzeln gezählt werden können.

Dabei müssen die wechsel­wirkenden thermischen, physika­lischen und chemischen Prozesse perfekt aufeinander abgestimmt sein, um eine zuver­lässige Partikel­detektion zu gewähr­leisten. „Wir haben am Computer ein umfang­reiches 3-D-Simulations­modell erstellt und mit experi­mentellen Daten verglichen. Die Heraus­forderung lag in der Kom­plexität des Mess­prinzips und den wechsel­seitigen Abhängig­keiten. Erst wenn man systemisch und umfassend forscht und entwickelt, wird das gesamte System verbessert“, so Martin Kraft, CTR Forschungs­leiter für photonische System­technik. Für Tristan Reinisch, Teamleiter Produkt Entwicklung bei AVL, führt die Forschungs­zusammenarbeit letztlich zum Mehrwert für den Anwender: „Der Nanopartikel­sensor hat eine um 20 Prozent verbesserte Leistung. Wir erreichen eine hohe Trenn­schärfe in Bezug auf den Durch­messer der Nano­partikel und erhalten schnellere Messer­gebnisse.“

CTR / JOL

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