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Plasmadiagnostik

Im Mittelpunkt der anwendungsorientierten Forschungsaktivitäten in der Abteilung Plasmadiagnostik stehen Untersuchungen zur Prozessüberwachung und Prozesskontrolle insbesondere bei molekularen Plasmaprozessen. Der Fokus liegt dabei auf der zeit- und ortsaufgelösten qualitativen und quantitativen chemischen Analyse von molekularen Plasmen, sowohl in der Gasphase als auch an Oberflächen.

Die Abteilung Plasmadiagnostik arbeitet dabei mit modernsten Methoden und erweitert stetig das vorhandene Know-How sowie das Spektrum an Messgeräte und Methoden, insbesondere der laserbasierten Plasmadiagnostik. Spektroskopische Fragestellungen werden dabei im Spektralbereich von Ultraviolett bis Terahertz bearbeitet.

Die Plasmadiagnostik erlaubt die absolute Messung von Energie- und Temperaturverteilungen sowie Dichten von stabilen und transienten Spezies im Plasma mittels Sondendiagnostik, Absorptionsspektroskopie und optischer Emissionsspektroskopie und daraus die Bestimmung alle relevanten chemische Prozesse.

Für die Untersuchungen stehen speziell ausgerüstete Labore für die Diagnostik an praxisnah nachgebildeten chemischen Plasmaprozessen mit modernster Messgeräteausstattung zur Verfügung.
Die Diagnostikmethoden sind auch für den mobilen Einsatz geeignet und können für externe Messungen eingesetzt werden.

Technologische Ausstattung

Zur quantitativen Bestimmung wichtiger Kenngrößen wie die der Speziesdichten und deren Temperaturen, der Energieverteilung geladener Teilchen sowie zur Charakterisierung aller relevanten chemischen Reaktionspfade kommen folgenden Methoden zum Einsatz:

  • UVVIS: Gepulster Farbstofflaser
    • Spektralbereich: 200 – 900 nm
  • MidIR: Diodenlaser, Quantenkaskadenlaser, Interbandkaskadenlaser, Bleisalzlaser und Frequenzkammlasersystem
    • Spektralbereich: 300 nm bis 20 µm
    • CW und gepulste Laser
  • THz: Quantenkaskadenlaser und THz TimeDomain Spectroscopy
    • Spektralbereich: 0,05 bis 5 THz
  • Cavity ring-down spectroscopy (CRDS), cavity-enhanced absorption spectroscopy (CEAS), optical feedback (CEAS) und cavity-enhanced attenuated total reflectance spectroscopy (CEATRS)
  • Gitterspektrographen mit CCD und iCCD-Kameras im Spektralbereich: 200 – 900 nm
  • Langmuirsonde zur zeitaufgelösten Bestimmung der Elektronenenergieverteilungsfunktion, der mittleren Energie der Elektronen, der Plasmadichten, des Plasmapotentials und des Floating Potentials.
  • Quadrupol und EQP
  • Synchronisierte ICCD und Streakkameramessungen in Kombination mit schneller elektrischer Diagnostik (U, I, Q, E) zur Analyse von Zündvorgängen in DBE und Funkenentladungen
  • Vermessung von sowohl individuellen Durchbruchereignissen als auch Akkumulation an repetitiv erzeugten Plasmen für höchste Empfindlichkeit (zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung, spektral aufgelöst)
  • Vollständig elektromagnetisch geschirmtes Streakkamerasystem für gepulste Entladungen mit max. 2 ps Zeit und 2 µm Ortsauflösung