Die Gleichgewichtsgeschwindigkeit in Mikrokanälen für die Größenmessung von Partikeln: Welche Partikel sind am schnellsten?

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Seit dem Experiment von Segré und Silberberg ist bekannt, dass Partikel in laminarer Strömung bei ausreichend hoher Reynoldszahl zu einer lateralen Gleichgewichtsposition migrieren, wo sie sich mit der sogenannten Gleichgewichtsgeschwindigkeit in Strömungsrichtung fortbewegen. Unsere Messergebnisse haben gezeigt, dass letztere von der Partikelgröße abhängt. Somit kann die Messung der Gleichgewichtsgeschwindigkeit zur Partikelgrößenbestimmung verwendet werden. Hierbei findet man zwei wesentliche Resultate: Zum einen hängt der Partikelradius nicht monoton von der Partikelgeschwindigkeit ab. Zum anderen lässt sich die Partikelgröße mit hoher Präzision (<1%) und hoher Statistik (10⁴-10⁵/Minute) ermitteln. In diesem Beitrag stellen wir diese Messmethode vor und präsentieren experimentelle Ergebnisse, die mit FEM Simulationen verglichen werden. Weiterhin diskutieren wir die hydrodynamischen Bedingungen und zeigen, welche Partikelgröße bei gegebener Kanalgeometrie am schnellsten strömt und für welchen Dynamikbereich eine optimale Größenauflösung erreicht werden kann.