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Korngrösse

Das Streulicht eines Teilchens und damit die Trübung einer Suspension hängt stark von der Korngrösse ab.

Verändert sich in einer Suspension die Korngrösse, so kann dies bei konstanter Teilchenzahl oder bei konstantem Teilchengesamtvolumen geschehen. Die erste Situation liegt vor bei Kristallwachstum oder Anlagerung von Wasser (Zahl der Partikel konstant) und die zweite bei Zerfall oder Zusammenballung (Materialmenge konstant). Die Unterscheidung ist wichtig, da die Auswirkung auf die Streuintensität vollständig verschieden ist.

Die folgende Abbildung zeigt die Abhängigkeit der Streuintensität verschiedener Materialien vom Teilchendurchmesser bei konstanter Teilchenzahl. Oberhalb 0.3 µm nimmt das Streulicht proportional zur Querschnittsfläche (Wirkungsquerschnitt) der Partikel zu, also mit dem Quadrat des Durchmessers. Bei extrem kleinen Teilchen von weniger als 0.3 µm nimmt die Streuintensität mit dem Quadrat (d2 des Volumens, also mit der 6. Potenz des Durchmessers (d6 zu (Dipolstrahlung).

Streulichtintensität bei konstanter Anzahlkonzentration.
Abb. 23: Streulichtintensität bei konstanter Anzahlkonzentration. n=Brechungsindex; Wellenlänge 550 nm; 90°-Win­kel; Korngrössenverteilung: log. normal; σ = 0.6

Vollkommen anders wird das Bild bei konstanter Materialmenge (Abb. 24). Oberhalb des Maximums bei 0.3 µm nimmt die Streuintensität mit 1/d ab, da der Querschnitt der einzelnen Teilchen zwar im Quadrat zu-, die Anzahl aber in der 3. Potenz abnimmt. Unterhalb von 0.3 µm nimmt die Streuintensität mit der 3. Potenz des Durchmessers d3 zu.

Streuintensität bei konstanter Volumenkonzentration.
Abb. 24: Streuintensität bei konstanter Volumenkonzentra­tion. n=Brechungsindex; Wellenlänge 550 nm; 90°-Winkel; Korngrössenverteilung: log. normal; σ = 0.6

In der Praxis kommen kaum Suspensionen vor, die nur eine Korngrösse enthalten (monodispers). Meistens liegt eine Verteilung von Korngrössen vor (polydispers). Das in den obigen Figuren gezeigte prinzipielle Verhalten bleibt aber im Wesentlichen erhalten.

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