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Plasma-Diagnosesystem

Subject Area Condensed Matter Physics
Term Funded in 2012
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 220520169
 
Final Report Year 2016

Final Report Abstract

Die Plasmadiagnostik, unterstützt durch das geförderte Gerät, findet in allen auf Plasmabehandlungen basierenden Projekten seine Verwendung. Bei der Plasmabehandlung ist die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit von zentraler Bedeutung. Um diese realisieren zu können, muss die Wechselwirkung des Plasmas mit der zu modifizierenden Oberfläche untersucht werden. Bei einem Niedertemperaturplasma bei Atmosphärendruck spielen die unterschiedlichen Temperaturen eine entscheidende Rolle. Die Temperaturen, Rotations-, Vibrations- und Elektronentemperatur, spiegeln die im Plasma herrschenden Energien der Neutralteilchen, Ionen und Elektronen wieder. Diese Energien bestimmen die möglichen Reaktionen im Plasma sowie die Wechselwirkung mit den Oberflächen. Das im Gerät integrierte Echelle- Spektrometer ermöglicht die berührungslose Messung dieser Temperaturen und ist damit elementar für jede wissenschaftliche Untersuchung von Plasmabehandlungen. Weiterhin können die im Plasma vorhandenen Spezies mithilfe des Spektrometers sowie des LIF Systems identifiziert werden und somit ermöglicht das Gerät eine Risikoabschätzung der entstehenden Plasmaspezies für beispielsweise medizinische Plasmaquellen. Bei einem Luftplasma entstehen unter anderem Stickoxide sowie Ozon, deren Emissionen strengen Grenzwerten unterliegen. Mit dem Gerät konnten unterschiedliche Plasmaquellen untersucht und die Parameter den Projektanforderungen entsprechend eingestellt werden. Somit wurden beispielsweise unterschiedliche Spannungsquellen (µs- & ns-Anregung) verglichen und die Unterschiede in der Plasmachemie festgestellt. Aus diesen Ergebnissen wurde ein neues Projekt akquiriert: Grundlegende Untersuchungen zum Einfluss kalter Plasmen auf die Barrierewirkung der Haut (PlasBaWirk). Auch in Projekten wie dem PlaNaWood 2 und Plasmagestützte Schädlingsbekämpfung im Alltag bestimmt die Plasmachemie die Wechselwirkung des Plasmas mit der Holzwerkstoffen sowie den Pflanzen und Schädlingen. So wird im Rahmen des PlaNaWood und dem dazugehörigen Folgeprojekt jeweils eine Promotion geschrieben, die sich nur mit dem Thema der Plasmadiagnostik beschäftigen und damit einen großen Nutzen aus dem geförderten Gerät ziehen. Bei der Plasmagestützten Schädlingsbekämpfung wird unter anderem eine selektive Plasmabehandlung der Schädlinge benötigt, die aber die Pflanzen nicht schädigt. Hierfür fließt die Plasmadiagnostik mit dem geförderten Gerät in die Plasmaquellenentwicklung ein um dieses realisieren zu können. Zudem wurde in einer Kooperation mit der Technischen Universität Clausthal der Einfluss des Druckes (100 mbar (Niederdruck) und 1000 mbar (Atmosphärendruck)) sowie der Prozessgase (Argon, Stickstoff und Luft) auf die Rotations-, Vibrations- und Elektronentemperatur sowie auf die reduzierte elektrische Feldstärke und die Elektronenenergieverteilungsfunktion (EEDF), die eine Art „Fingerabdruck“ der Entladung symbolisiert.

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