Messung des Extinktionskoeffizienten unter Verwendung einer White-Zelle

Anschließend sorgen ein Umlenkspiegel und eine Sammellinse dafür, dass der Strahl auf die Photodiode PD2 gelenkt wird. Es können insgesamt 4, 8, 12, 16, ... Durchgänge erreicht werden; die Anzahl N der Durchgänge muss also durch 4 teilbar sein: N = 2 ⋅ x + 2 , wobei x die Anzahl der Bilder auf dem Spiegel ist. X ist immer eine ganze Zahl. Aufgrund der Verwendung eines Halbleiterlasers kann es zu Intensitätsschwankungen kommen, die im Bereich von bis zu 3% liegen. In der Nähe der unteren Messgrenze von 10-4 m-1 sind diese Schwankungen ein Problem, weshalb sie wie folgt herausgefiltert werden müssen: Mit einem teildurchlässigen Spiegel wird Licht abgezweigt, bevor es in die Zelle gelangt. Die Photodiode PD1 misst diese Intensität. Bildet man nun den Quotienten der Messwerte der beiden Photodioden vor der Zelle und nach dem Durchgang, so kürzen sich die temperaturbedingten Schwankungen der Laserdiode heraus. [...]

Zuerst wurde die Aufzeichnung im Datenerfassungsprogramm gestartet und dann erst die Aerosolproduktion - daher der Anstieg der Kurven zu Beginn. Analog dazu wurde die Druckluft zum Zerstäuber gegen Ende der Messung abgeschaltet, wodurch ein Abfallen der Konzentration resultiert. Die White-Cell ist bei geringen Durchflussraten ein sehr träges Instrument; deshalb sieht man Änderungen erst einige Minuten später. Wie man sieht, ist die Konzentration meist nicht konstant; das ist unter anderem auf das verwendete Aerosol zurückzuführen. Es handelte sich dabei um NaCl, das nicht monodispers ist. Außerdem war zu diesem Zeitpunkt der Kompressor und daher die Druckluftzufuhr nicht stabil, ein Problem, das vor den Kalibrierungsmessungen gelöst wurde. Die Konzentrationsschwankungen in den Abbildungen 12 bis 15 stammen von Fehlern beim Durchsaugen der Luft durch den DMA. [...]

Die White-Cell ist ein hervorragendes Instrument zur Messung des Extinktionskoeffizienten; vorausgesetzt, dass das Aerosol trocken ist - andernfalls beschlagen die Spiegel. Alle Justierarbeiten können nach einer Eingewöhnungszeit einfach und ohne großen Aufwand vorgenommen werden. Wird das Aerosol in kurzer Zeit (d.h. einige Minuten) durch die Zelle gesaugt, ist sie sehr stabil. Lediglich bei längeren Aufenthaltszeiten in der Zelle kommt es zu Aerosolablagerungen auf den Spiegeln und demnach zu unkorrekten Ergebnissen. Die Reinigung hingegen gestaltet sich schwierig, da das Gerät komplett zerlegt werden und danach die Optik eventuell neu justiert werden muss (siehe Bedienungsanleitung). Ebenso ist jede Messung an genau eine Wellenlänge (670 nm) gebunden; soll die Extinktion auch von anderen Wellenlängen gemessen werden, müssten neue Laserdioden verwendet werden. Außerdem besteht die Gefahr, das Rohr zu zerbrechen, weil es aus Glas gefertigt ist. Es wäre vernünftig, es durch unzerbrechliches Plexiglas zu ersetzen. [...]