Elektrospray

Elektrospray ist die Bezeichnung für ein Verfahren zur Zerstäubung von Flüssigkeiten mit Hilfe eines elektrischen Feldes. Das resultierende Spray enthält feine, hoch unipolar geladene Tropfen mit einer schmalen Größenverteilung. Das physikalische Prinzip beruht auf der Instabilität eines Taylor-Kegels.[1]

Elektrospray, Nahaufnahme im Bereich der Zerstäubungsdüse

Die erforderliche Feldstärke zur Zerstäubung der Flüssigkeit ist relativ hoch und stark abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit. Ist die Leitfähigkeit und/oder die Oberflächenspannung der Flüssigkeit sehr hoch, kann es zur Teilentladung (Koronaentladung) oder zur vollständigen Entladung des Umgebungsgases kommen, bevor die Zerstäubung der Flüssigkeit einsetzt.

Unter atmosphärischen Bedingungen (z. B. in Umgebungsluft) werden in der Regel elektrolytische Flüssigkeiten zerstäubt. Anwendungsbeispiele sind hier z. B. elektrostatische Oberflächenbeschichtungen (Lackierung, Korrosionsschutz, medizinische Inhalationsaerosole) oder analytische Geräte (Massenspektrometer). Im Vakuum können auch wesentlich höhere Feldstärken verwendet werden, ohne dass eine Gasentladung eintritt. Dies nutzt man aus, um z. B. Metallionen mit hoher Energie für das Ionenätzen oder für Ionenantriebe bei Satelliten zu erzeugen.[2]

In Laborversuchen wurden auch niedrigschmelzende Metalle (Lötzinn, Woodsches Metall, Gallium und Indium) in gasförmiger Umgebung dispergiert, um feine monodisperse Metallpartikel und granulare Filme auf Oberflächen zu erzeugen.[3] Die sehr hohen notwendigen elektrischen Feldstärken erfordern jedoch den Einsatz von elektronegativen Gasen (elektrische Löschgase, z. B. Schwefelhexafluorid, SF₆) mit erhöhtem Druck, um frühzeitige Gasentladungen zu verhindern, bevor die Zerstäubung einsetzt.

Siehe auch

Elektrospray-Ionisation

Weblinks

Commons: Electrospray ionization – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

Geoffrey Taylor: Disintegration of Water Drops in an Electric Field. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. Band 280, Nr. 1382, 28. Juni 1964, S. 383–397, doi:10.1098/rspa.1964.0151.
Richard G. Forbes, Neboysha N. Ljepojevic: Liquid-metal ion source theory: electrohydrodynamics and emitter shape. In: Surface Science. Band 266, Nr. 1–3, 15. März 1992, S. 170–175, doi:10.1016/0039-6028(92)91016-5.
M. Lohmann, H. Kirsch, A. Schmidt-Ott: Production of metallic particles via electrostatic atomization of metallic particles via electrostatic atomization of liquid metals. In: J. Schwedes, S. Bernotat (Hrsg.): Fine Solid Particles. Shaker Verlag, Aachen 1997, ISBN 3-8265-3050-0, S. 152.

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[1] Geoffrey Taylor: Disintegration of Water Drops in an Electric Field. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. Band 280, Nr. 1382, 28. Juni 1964, S. 383–397, doi:10.1098/rspa.1964.0151.

[2] Richard G. Forbes, Neboysha N. Ljepojevic: Liquid-metal ion source theory: electrohydrodynamics and emitter shape. In: Surface Science. Band 266, Nr. 1–3, 15. März 1992, S. 170–175, doi:10.1016/0039-6028(92)91016-5.

[3] M. Lohmann, H. Kirsch, A. Schmidt-Ott: Production of metallic particles via electrostatic atomization of metallic particles via electrostatic atomization of liquid metals. In: J. Schwedes, S. Bernotat (Hrsg.): Fine Solid Particles. Shaker Verlag, Aachen 1997, ISBN 3-8265-3050-0, S. 152.