Dr.-Ing. Fabian Hagen

Studierende des Chemieingenieurwesens/Verfahrenstechnik (o.ä.) mit Freude an experimenteller Arbeit sowie mit Vorliebe für innovative Messtechnik. Kenntnisse in Aerosol- oder Partikeltechnik, optischer Messtechnik und/oder physikalischer Chemie können den Einstieg in die Arbeit erleichtern, sind aber nicht zwingend erforderlich.

Ort: CS

Motivation:

Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (CRDS) ist eine nichtinvasive, hoch empfindliche, laserdiagnostische Methode zur Bestimmung kleinster Konzentrationen von Spurengasen und/oder gasgetragenen Partikeln. Im Rahmen der Arbeit soll die Methode zur Bestimmung der Konzentration gasgetragener Kohlenstoffnanopartikeln angewandt werden. CRDS nutzt die Lichtabsorption innerhalb einer Cavity, die aus zwei hoch reflektierenden Spiegeln besteht, zur Konzentrationsmessung aus. Gepulstes Laserlicht wird dabei in die Cavity eingekoppelt und das durch einen der Spiegel transmittierte Licht mit einem Detektor beobachtet. Die zeitliche Intensität des Laserlichts nimmt exponentiell ab, da bei jedem Durchgang des Lichts zwischen den Spiegeln ein Teil des Lichts infolge der Lichtabsorption an den Kohlenstoffnanopartikeln, die sich zwischen den Spiegeln bewegen, verloren geht. Die Zeitkonstante, mit der die gemessene Intensität abnimmt, ist ein Maß für die Partikelvolumenkonzentration. Aufgrund des hohen Reflexionsgrades der Spiegel können effektive Absorptionslängen von mehreren Kilometern Länge erreicht werden, was wiederum die hohe Empfindlichkeit der Messmethode erklärt

Aufgabenstellung:

Diese Abschlussarbeit widmet sich der Konzeptionierung, dem Design und der Erprobung eines optischen Aufbaus der die nichtinvasive Bestimmung der Konzentration von Kohlenstoffnanopartikeln via Cavity-Ring-Down-Spektroskopie (CRDS) ermöglicht. Die Funktionstüchtigkeit des entwickelten CRDS-Systems ist durch Messung von Nanopartikelkonzentrationen in einem generischen Validierungsexperiment zu demonstrieren, das ebenfalls konzipiert und aufgebaut werden soll. Den Abschluss der Arbeit bildet die Bestimmung der Konzentrationsprofile von Kohlenstoffnanopartikeln während der Partikelbildung in Gegenstromflammen variierender Randbedingungen.

Aufgabensteller:

Prof. Dr.-Ing. Dimosthenis Trimis