Lichtbogenlabor

Das Licht­bo­gen­la­bor dient vor­ran­gig an­wen­dungs­ori­en­tier­ten For­schun­gen zur Erhöhung der Zu­verlässig­keit und Le­bens­dau­er von Schalt­geräten. Da­zu wer­den Ex­pe­ri­men­te an Lichtbögen im Va­ku­um oder auch bei Norm­al­druck durch­geführt. Spe­zi­fi­sche An­ord­nun­gen er­lau­ben, das Ver­hal­ten der Lichtbögen so­wie die Be­las­tung der Elek­tro­den in Schal­tern der Nie­der-, Mit­tel- oder Hoch­span­nungs­tech­nik bei un­ter­schied­li­chen Pulslängen nach­zu­stel­len, et­wa durch ge­eig­ne­te Elek­tro­den­a­n­ord­nun­gen in Va­ku­um­kam­mern oder die Ver­wen­dung von Ab­branddüsen. Gleich­zei­tig können die Auf­bau­ten für Grund­la­gen­un­ter­su­chun­gen an Hoch­strom-Lichtbögen und ih­rer In­ter­ak­ti­on mit Elek­tro­den, Wänden und ex­ter­nen Ma­gnet­fel­dern ge­nutzt wer­den. Ein Al­lein­stel­lungs­merk­mal des La­bors ist die An­kopp­lung spe­zi­fi­scher op­ti­scher Dia­gnos­tik zur phy­si­ka­li­schen Ana­ly­se der Lichtbögen. So er­laubt die op­ti­sche Emis­si­ons­spek­tro­sko­pie die Mes­sung von Tem­pe­ra­tu­ren und Spe­zies­dich­ten im Licht­bo­gen und dar­aus die Be­stim­mung al­ler re­le­van­ten Plas­ma­ei­gen­schaf­ten. 

Hoch­ge­schwin­dig­keits­ana­ly­sen die­nen der Un­ter­su­chung der Struk­tur und Dy­na­mik. Zugäng­lich ist auch die Oberflächen­tem­pe­ra­tur von Elek­tro­den.

Der La­borauf­bau um­fasst ins­be­son­de­re: 

• Ver­suchs­stand zum Be­trieb von Hoch­strom-Lichtbögen mit­tels Stoßstrom-Ge­ne­ra­to­ren mit fol­gen­den Pa­ra­me­tern (Spit­zen­wer­te): Si­nusförmi­ger Strom­im­puls 80 kA/5 ms, 40 kA/10 ms, oder 25 kA/20 ms, Recht­eck­im­pul­se bis 10 kA/2 ms oder 2kA/10ms, fle­xi­ble Elek­tro­den­a­n­ord­nung ein­sch­ließlich An­trieb zur Elek­tro­dens­e­pa­ra­ti­on
• Va­ku­um­kam­mer ein­sch­ließlich Elek­tro­den­hal­te­rung und ein­sei­ti­gem An­trieb so­wie um­fang­rei­chen Zugängen für Son­den­mes­sun­gen und op­ti­sche Dia­gnos­tik
• Elek­tri­sche Mess­tech­nik und op­ti­sche Sen­so­rik (Pho­to­di­oden) zur Auf­nah­me von Zeit­rei­hen von Strom, Span­nung und Strah­lungs­si­gna­len in aus­gewähl­ten Spek­tral­be­rei­chen ein­sch­ließlich spe­zi­fi­scher Aus­wer­te­ver­fah­ren
• 0.5 bzw. 0.75 m Spek­tro­gra­phen mit in­ten­si­vier­ten CCD-Ka­me­ras (Ein­zel­bil­der mit Be­lich­tungs­zei­ten im Zeit­be­reich von ns bis ms) zur op­ti­schen Emis­si­ons­spek­tro­sko­pie, ins­be­son­de­re für zeit­lich, räum­lich und spek­tral hoch­auflösen­de Mes­sun­gen von Spek­tren im Spek­tral­be­reich von 300 nm bis 900 nm bei ei­ner spek­tra­len Auflösung von ca. 0.05 nm
• Hoch­ge­schwin­dig­keits­ka­me­ra­tech­nik für bis zu 70000 frames/s zur Licht­bo­gen­be­ob­ach­tung ein­sch­ließlich spek­tral se­lek­ti­ver Fil­ter (schmal­ban­di­ge MIF, Kan­ten­fil­ter, Pol­fil­ter) und spe­zi­el­len Op­ti­ken für die par­al­le­le Be­ob­ach­tung mit zwei un­ter­schied­li­chen Fil­tern (Dop­pel­bil­d­op­tik) und ei­ner Ka­me­ra
• Höchst­ge­schwin­dig­keits­ka­me­ra (4 un­abhängi­ge Bil­der in­ner­halb von z.B. 5 ns mit Be­lich­tungs­zei­ten ab 3 ns) so­wie Stre­ak­ka­me­ra (Zeit­auflösung <1 ns, ei­ne Orts­di­men­si­on) für die Be­ob­ach­tung von Zünd­vorgängen im ns-Be­reich
• Ther­mo­gra­fie/Py­ro­me­trie zur berührungs­lo­sen Mes­sung von Tem­pe­ra­tu­ren von Oberflächen u.a. von Elek­tro­den Die Dia­gnos­tik­ein­rich­tun­gen (Spek­tro­sko­pie, Hoch­ge­schwin­dig­keits­ka­me­ra und Ther­mo­gra­fie) sind auch mo­bil verfügbar und können für ex­ter­ne Mes­sun­gen ein­ge­setzt wer­den.