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Aerosole und Partikelmesstechnik

Arbeitsgruppe 3.23

Profil

Die Arbeitsgruppe befasst sich mit den metrologischen und wissenschaftlichen Grundlagen zu präparativen und analytischen Standards in der Partikelmesstechnik. Dabei spielt die Erzeugung und Charakterisierung von Referenzaerosolen eine wesentliche Rolle, um hochstabile Generatoren für Referenzaerosole verschiedenster Materialien vorhalten zu können. Das Ziel lautet, anhand dieser definiert erzeugten Aerosole, die weit verbreitet in der Industrie (vorwiegend Automobilindustrie) und Umweltwissenschaften eingesetzt werden, Partikelmessverfahren wie Partikelzähler und Mobilitätsgrößenspektrometer zu validieren, zu optimieren und metrologisch rückzuführen. Dies umfasst sowohl Labor-, wie auch mobile Feldmessverfahren.

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Forschung/Entwicklung

Der Schwerpunkt unserer Arbeiten liegt vor allem auf den metrologischen Aspekten, das heißt der Entwicklung von primären Standards für Aerosolparameter zur Implementierung von Rückführungsketten in Deutschland, derzeit realisiert für die Partikelanzahl, und damit deren Anbindung an die SI-Einheiten. Dadurch soll eine unabhängige Überwachung und Validierung verschiedenster physikalischer Partikel-Messprinzipien zur Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte gewährleistet werden. Des Weiteren sind diese Entwicklungen auch für die Bauartzulassung neuer Partikelmessverfahren relevant.

Aktuelle Projekte

Im Januar 2015 wurde ein Kooperationsprojekt zwischen PTB und einem großen Messgerätehersteller für Abgasmessegeräte, der AVL-List GmbH, gestartet. Es sollen Studien an Ruß-Generatoren und Diesel-Motoren durchgeführt werden, um ein Kalibrieraerosol für physikalische Messmethoden zur partikulären Abgasmessung zu entwickeln.

Im Juni 2015 wurde das EMRP Projekt SIP-ENV02 Autopart gestartet, um Ergebnisse und Erfahrungen aus dem EMRP Projekt ENV02 in Normungsgremien und für Interessengruppen vorzustellen und ggfs. in Richtlinien und internationalen Standards zu implementieren.

Ehemalige Projekte

- Im Rahmen des European Metrology Research Programme (EMRP): Messung der partikulären Schadstoffe aus Automobilabgasemissionen (ENV02 PartEmission)

WP 1: Generierung von Verbrennungsaerosolen als Kalibrierstandard (Charakterisierung des Partikelgenerators); Rückführung der Partikelanzahl für ein Verbrennungsaerosol (Entwicklung eines Kalibrierverfahrens für EECPC)

WP 2: Bewertung von modernen Methoden zur Messung von Rußpartikelemissionen bei der periodischen Abgasuntersuchung von Dieselkraftfahrzeugen

- Industrie-Kooperation mit dem ASA-Verband (Bundesverband der Hersteller und Importeure von Automobil-Service Ausrüstungen e.V.): Erarbeitung wissenschaftlich-technischer Grundlagen rückgeführter Opazimeter nach dem neuen Streulicht-Messverfahren (Pressemitteilung)

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Dienstleistungen

Ab Mitte 2018 ist die Einführung eines Kalibrierservice für Partikelanzahlmessgeräte für partikuläre Motorabgasemissionen (Engine Exhaust Condensation Particle Counter, EECPC) geplant. Der Kalibrationsmessstand dazu basiert auf den internationalen Standards (ISO 27891 und 15900) und wurde nach den Empfehlungen des Particle Measurement Programme (PMP) der UNECE entwickelt. Ein Calibration and Measurement Capabilities (CMC)-Eintrag des Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) liegt bereits vor, um eine erweitere Messunsicherheit für die Partikelanzahl bestimmen zu können. Mit einem Rußgenerator wird ein Referenzaerosol im Partikelgrößenbereich zwischen 17 und 75 nm bereit gestellt. Mit einem Farraday-Cup-Aerosol-Elektrometer als Primärreferenz wird die Ladungskonzentration, sowie mit einem CPC als Sekundärreferenz die Anzahlkonzentration, im Bereich von 100 bis 12.000 Partikel/cm³ im Vergleich zum Prüfgerät gemessen.

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Informationen

Präparative Methoden 

Generatoren für Nanopartikel aus Ruß, Silber, Emery Oil und Polystyrol-Latex (Diffusionsflammenbrenner, Nukleationsöfen, Elektrospray)

Analytische Verfahren

Messgröße

Größenbereich 

Messmethode

Partikelanzahlkonzentration

1 - 106 cm-3

Condensation Particle Counter (CPC), Ultrafine CPC, Engine Exhaust CPC

Partikelanzahlgrößenverteilung

3 - 900 nm

Größenselektive Verfahren:
Scanning Mobility Particle Sizer
Ultrafine Differential Mobility Particle Sizer

Optischer Trübungskoeffizient

0,0025 - 3 m-1

Transmissions/Opazitätssensoren, Streulichtsensoren

Massenkonzentration

0,005 - 500 mg*m-3

Gravimetrische Verfahren, photoakustische Aerosoldetektion

 

Es besteht die Möglichkeit der Ausbildung und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses durch die AG 3.23 in Form von Praktika für das Hauptstudium, der Durchführung von universitären Abschlussarbeiten (Bachelor, Master) und Promotionen zu aktuellen Themen der Aerosol-Metrologie.

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