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Industrielle Beschichtungsprozesse besser kontrollieren: Sonde für die Messung der Plasmadichte

05.11.2014

Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum haben eine Sonde entwickelt, mit der sich die Dichte eines Plasmas bestimmen lässt. Dieser Parameter ist für industrielle Beschichtungsprozesse relevant; bislang gab es jedoch kein Messgerät, das in Beschichtungskammern zuverlässig funktionierte.

Ein Team aus vier Lehrstühlen der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik ließ sich daher ein neues Messprinzip einfallen und hat bereits ein entsprechendes Messgerät gebaut. Um die sogenannte Multipol-Resonanz-Sonde zu optimieren, erhalten die RUB-Forscher im Rahmen des Verbundvorhabens „PluTO+“ 1,3 Millionen Euro für drei Jahre, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung bereitstellt.

Ausführlicher Artikel im Wissenschaftsmagazin RUBIN

Im Wissenschaftsmagazin RUBIN finden Sie einen ausführlichen Artikel mit Bildern zur Entwicklung der Multipol-Resonanz-Sonde: http://rubin.rub.de/de/sonde-misst-die-plasmadichte

Messprinzip: Wie mit einem Klöppel auf eine Glocke schlagen

Die Sonde entstand durch Kooperation der vier RUB-Lehrstühle im Rahmen des Vorgängerprojekts „PluTO – Plasma und optische Technologien“, ebenfalls durch das BMBF gefördert. Sie sendet ein hochfrequentes elektromagnetisches Signal aus, genauer eine Sequenz kurzer Impulse. Das Plasma reagiert auf diese Impulse mit seinen charakteristischen Schwingungen, die die Sonde wieder aufnimmt. 

„Es ist, als würde man mit einem Klöppel auf eine Glocke schlagen“, veranschaulicht Prof. Ralf Peter Brinkmann vom Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik. Der Schlag mit dem Klöppel entspricht dem Impuls; die Glocke reagiert mit ihrer charakteristischen Schwingung. 

„Der gleiche Schlag bei einer anderen Glocke würde einen anderen Ton ergeben“, so der Forscher. Aus der charakteristischen Schwingung lässt sich über ein mathematisches Modell die Plasmadichte ausrechnen. Die Forscher designten die Sonde gezielt so, dass die Berechnungen mit einer relativ einfachen Formel erfolgen können.

Messgerät funktioniert auch in der Beschichtungskammer

Dieses Messverfahren funktioniert auch dann noch, wenn die Sonde in der Beschichtungskammer selbst mitbeschichtet wird. Das herkömmliche Verfahren für die Bestimmung der Plasmadichte mit der Langmuir-Sonde ist für diesen Zweck ungeeignet. Im Projekt „PluTO+“ wollen die RUB-Ingenieure die Sonde für den Industriealltag optimieren. Unter anderem streben sie eine Miniaturversion in Stecknadelgröße an; der Demonstrator ist etwa so groß wie ein Kugelschreiber.

Über „PluTO+“

Das Verbundprojekt PluTO+ zur Erhöhung der Qualität und Ausbeute optischer Beschichtungstechnologien hat ein Gesamtvolumen von 9,5 Millionen Euro und ist im Oktober 2014 gestartet. Das BMBF unterstützt das Projekt im Rahmen des Förderprogramms „Photonik Forschung Deutschland“. Projektkoordinator ist die Leybold Optics GmbH.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Ralf Peter Brinkmann, Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-26336, E-Mail: brinkmann@tet.rub.de

Angeklickt

BMBF: Photonik Forschung Deutschland
http://www.photonikforschung.de/

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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