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Prozessmikroskopie

Projekt A1 im Sonderforschungsbereich 238:
Prozeßnahe Meßtechnik und systemdynamische Modellbildung für mehrphasige Systeme
der Deutschen Forschungsgemeinschaft

Die Bestimmung charakteristischer Parameter in Mehrphasen-Prozessen ist häufig ein schwieriges meßtechnisches Problem, weil die Umgebungsbedingungen in diesen Prozessen ungünstig sind und die lokale Konzentration der Phasen fluktuiert und zu anderen Komplikationen führt. Ein Teilgebiet dieser Mehrphasen-Prozesse-Problematik sind flüssigkeitsbasierte mehrphasige Prozesse, die es häufig in der Biotechnologie und in der chemischen Industrie gibt, wo in großen Reaktionsgefäßen (Reaktoren) komplizierte Reaktionsabläufe stattfinden, die in Ermangelung geeigneter Beobachtungsmöglichkeiten im einzelnen nicht verstanden sind. Ein Beispiel für die Biotechnologie sind Bioreaktoren zur Abwasserklärung und ein Beispiel aus der chemischen Industrie sind chemische Reaktoren in denen Kristallwachstum aus der flüssigen Phase stattfindet. Für die Beobachtung der Prozesse (Reaktionsabläufe) in diesen Reaktoren unter diesen schwierigen Umgebungsbedingungen können keine handelsüblichen Mikroskope verwendet werden, da nur eine On-Line Beobachtung der Reaktionsabläufe direkt im Prozess in den meisten Fällen die entscheidenden Inforamtionen liefern kann. Man benötigt also spezielle Mikroskope (in vielen Fällen müssen Strukturen im 10...1000µm- Bereich in den Prozessen beobachtet werden) die in den Reaktor, den Prozess eingeführt werden können sogenannte Prozessmikroskope, um eine On-Line-Beobachtung des Prozesses zu ermöglichen.
Prinzipskizze

Aufbau des Prozessmikroskopes

Bilder

Es wurde in unserem Arbeitsbereich im Rahmen eines Teilprojektes des SFB238 ein solches Prozessmikroskop entwickelt, mit dem es möglich wurde bei 'schwierigen' Umgebungsbedingungen Farbbilder aus dem inneren mehrphasiger flüssigkeitsbasierter Mehrphasen-Prozesse aufzunehmen.

Mit diesem Prozeßmikroskop können einzelne Partikel, ihre Formen und ihre räumliche Anordnung (insbesondere Agglomerationen) direkt beobachtet werden. Die Anwendung von Dunkelfeld-Beleuchtung erlaubt eine besonders einfache Sondengeometrie und vermindert den Einfluß von Lichtstreuung an Inhomogenitäten der Fensteroberfläche.

        

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