Development of Debye Series for Light Scattering by a Spheroid

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Cameron Tropea
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 129927001

Eine Vielzahl optischer Instrumente, darunter die Phasen-Doppler-Messtechnik, Partikel-Image-Velozimetrie, optische Tweezers usw., werden für die berührungslose Charakterisierungvon Partikel und Partikelsysteme eingesetzt. Die Grundlage dieser Techniken sind oftmals aufdie Lorenz-Mie (LMT) oder Generalized-Lorenz-Mie Theorie (GLMT) zurückzuführen,zumindest für die Auslegung, Optimierung und Genauigkeitsbeurteilung der Instrumente.Sowohl die LMT als auch die GLMT liefern Lösungen der Maxwell'sche Gleichungen, LMT fürebene Wellen und GLMT für beliebige Wellen. Dennoch können die Beiträge der einzelnenStreuordnungen zum gesamten Streufeld mit diesen Theorien nicht ermittelt werden. Hierfür istdie Debye-Reihe sehr geeignet, wie sie bereits für sphärische Teilchen verwendet wird. Nochsteht jedoch eine Anwendung der Debye-Reihe für spheroidale Teilchen aus, was auchHauptziel des vorliegenden Antrages darstellt. Zwei Gründe für die fehlende Anwendung derDebye-Reihe können genannt werden: noch fehlen die Orthogonalitäts- Beziehungen für diesphäroidale Wellen-Vektor-Funktionen für jede Ordnung n; und zweitens, die sphäroidaleRadial-Funktionen 2. Art, weisen eine numerische Divergenz für große Teilchen bzw. für großeAchsenverhältnisse auf. Diese zwei Hindernisse sollen im Vorhaben behoben werden unddarüber hinaus, sollen konkrete Anwendungen der resultierenden Möglichkeiten derStreuordnungs-Zerlegung ausgenutzt werden, um Anwendungen im Bereich der Partikel-Charakterisierung und Partikel-Manipulation zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen