Was sind die Mie-Streuung und die Fraunhofer-Beugungstheorie?

Die Mie-Streuungstheorie ist die Mie-Lösung der elektromagnetischen Gleichungen von Maxwell, die die Streuung von Licht an homogenen Kugeln genau beschreibt. In der Mie-Theorie werden Parameter wie Brechungsindizes und Absorptionskoeffizienten des Teilchens und des Mediums zur Berechnung der Teilchengröße verwendet. In den 1970er Jahren waren die Computer nur so leistungsfähig, dass die Beugungsdaten mit der einfacheren Fraunhofer-Näherung berechnet werden konnten. Die Mie-Theorie ist seit den 1980er Jahren mit der Entwicklung der Computer weit verbreitet, und die Mie-Theorie ist eine strenge Lösung für das Lichtstreumuster und die Partikelgrößenverteilung. Die mit der Mie-Theorie erzielten Ergebnisse sind genau, da alle optischen Eigenschaften verwendet und berücksichtigt werden. Daher liefert die Partikelgrößenmessung mit der Mie-Theorie zuverlässigere und solidere Ergebnisse für Partikel, deren Größe vom Submikron- bis in den Millimeterbereich reicht. Aus diesem Grund wird die Mie-Streuungstheorie in modernen Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysatoren weithin verwendet.

Die Fraunhofer-Beugungstheorie hingegen ist eine einfache Näherung an die Mie-Streutheorie, die die maximalen und minimalen Lichtstreuwinkel in Abhängigkeit von der Größe eines Objekts bei einer bestimmten Wellenlänge beschreibt. Sie erfordert jedoch keine Kenntnis der optischen Eigenschaften und wird bevorzugt für Messungen verwendet, wenn die Teilchen groß und undurchsichtig sind und kleine Lichtstreuwinkel aufweisen.

Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysatoren von Bettersize bieten beide optischen Theorien für die Partikelgrößenanalyse, wobei Mie die Standardmethode ist und Fraunhofer für die genaue Messung von Partikeln verwendet wird, wenn deren Größe größer als 25 Mikrometer ist.

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