Unser Beitrag zur aktuellen Rußforschung besteht darin, durch den Einsatz leistungsfähiger Laser-Messtechnik an definierten, rußenden Flammen Daten zu generieren, die einen detaillierten Einblick und damit ein besseres Verständnis in die Rußentstehung ermöglichen. Dabei spielt die frühe Phase der Rußbildung bei der Verbrennung eine besondere Rolle. In unseren Arbeiten wird die Rußentstehung aus der Gasphase zur Bildung der Rußprimärteilchen in Abhängigkeit des Druckes, der Stöchiometrie und der Brennstoffart untersucht.
Für diese Arbeiten wird ein spezieller Hochdruckbrenner verwendet, der es erlaubt, die zu untersuchende, rußproduzierende Flamme zu vermessen, ohne dass äußere Einflüsse das Rußwachstum stören. Damit kann die Rußentstehung unabhängig von konkurrierenden Einflüssen des Rußabbaus durch Oxidation betrachtet werden. Da in erster Linie die chemisch-kinetischen Prozesse der Rußbildung als Grundlage der Mechanismen zur Rußbildung interessieren, werden die Untersuchungen vorwiegend an laminaren Flammen durchgeführt, um den Einfluss eines turbulenten Strömungsfeldes auszuschließen.
Für die Validierung des Rußmodells zur mathematischen Beschreibung der Rußbildung aus der Gasphase sind der Temperaturverlauf und die Zunahme der Rußkonzentration entscheidend. Der zeitliche Verlauf des Temperaturanstiegs und der Rußbildung werden in diesen Untersuchungen durch Messungen über die Höhe in der Flamme, was der zeitlichen Aufenthaltsdauer entspricht, abgebildet. Temperaturprofile in rußenden Flammen werden mit der modifizierten CARS-Methode (shifted vibrational CARS) bestimmt. Der Rußvolumenbruch wird mit laserinduzierter Inkandeszenz (LII) gemessen. Aus dem zeitlichen Abklingverhalten des LII-Signals werden Primärteilchengrößen des Rußes abgeleitet, die eine zusätzliche wertvolle Validierungsgröße für das Rußmodell darstellen.