Vom 5. bis 8. Juli 2010 fand in Lissabon, Portugal, das 15th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics statt. Auf dieser Konferenz stellte Walter Schäfer ein optisches Verfahren zur Einzeltropfenmessung und Brechungsindexanalyse vor.
https://www.lisbonsymposia.org
Der Vortrag befasste sich mit der Bestimmung der Größe und des Brechungsindex von Wassertropfen mithilfe einer Lichtquelle mit kurzer Kohärenzlänge. Die Arbeit zeigte, wie sich die optische Tropfendiagnostik verbessern lässt, wenn anstelle einer konventionellen Laserbeleuchtung Licht mit kurzer Kohärenzlänge verwendet wird.
Optische Tropfenmessung mit Licht kurzer Kohärenzlänge
Lichtquellen mit kurzer Kohärenzlänge bieten für die Tropfenanalyse mehrere Vorteile. Sie können Interferenzen zwischen verschiedenen Streuordnungen im Fernfeld unterdrücken. Dadurch ergibt sich ein monotonerer Intensitätsverlauf in Abhängigkeit von der Tropfengröße. Dies kann eine stabilere optische Auswertung unterstützen, insbesondere bei transparenten kugelförmigen Tropfen.
Bestimmung von Tropfengröße und Brechungsindex
Der Beitrag zu Lisbon 2010 nutzte die Glanzpunkt-Abbildung (Glare Point Imaging), um zwei wichtige Tropfeneigenschaften zu bestimmen. Die erste Eigenschaft war die Tropfengröße, die zweite der optische Brechungsindex.
Das Verfahren wertete den Abstand zwischen dem Reflexions- und dem Brechungsglanzpunkt aus. Zusätzlich wurde das Intensitätsverhältnis dieser beiden optischen Merkmale herangezogen. Zusammen liefern diese Parameter Informationen über den Tropfen und sein optisches Verhalten.
Bedeutung für die moderne Spray- und Partikeldiagnostik
Diese frühen Forschungsarbeiten sind eng mit der späteren Entwicklung fortschrittlicher optischer Messsysteme für Tropfen, Sprays und Partikel verbunden. Sie zeigen, wie detaillierte Lichtstreuinformationen genutzt werden können, um physikalische Eigenschaften einzelner Tropfen zu bestimmen.
Dieses Konzept ist bis heute relevant für die Spraydiagnostik, pharmazeutische Sprays, Beschichtungsprozesse und die strömungsmechanische Forschung. Zudem ist es Teil des wissenschaftlichen Hintergrunds der intelligenten optischen Messtechnologien, die von ai-quanton entwickelt werden.
