Forscher der FH Aachen entwickeln 3400 Grad heißen Plasma-Laser

Gartenschlauch statt Gießkanne: Wenn Kräfte gebündelt werden, steigt die Wirkung. Das Prinzip, das etwa vom Laser schon lange bekannt ist, wird jetzt auch auf Plasma angewandt. Das Team um Forscher Prof. Dr. Holger Heuermann vom Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der FH Aachen hat einen Plasmastrahler entwickelt, der dank einer gebündelten Emission des Plasmas einen bis zu 3400 Grad Celsius heißen Strahl erzeugt. Typische Anwendungsbereiche sind die Reinigung von Oberflächen, etwa in industriellen Produktionsprozessen, aber auch Trenn- und Verbindungsschweißen sowie Medizintechnik.

Die technologische Grundlage ist das sogenannte Mikrowellenplasma. Mit dem Begriff Plasma bezeichnet man in der Physik ein Gas, das teilweise oder voll¬ständig aus freien Ladungsträgern, also Ionen oder Elektronen, besteht.

99 Prozent der sichtbaren Materie im Universum besteht aus Plasma. Natürliche Plasmen auf der Erde findet man etwa in Blitzen, auch Flammen sind plasmaähnlich. Beim Mikrowellenplasma erfolgt die Gasentladung, die zur Plasma-Erzeugung benötigt wird, durch Mikrowellen, also bei einer Frequenz von 2,45 Gigahertz.

Bei der Neuentwicklung der FH-Wissenschaftler wird das Prozessgas durch eine dünne Kanüle, die zugleich als Elektrode fungiert, bis zur Spitze des Strahlers geleitet, wo dann das Plasma in gebündelter Form erzeugt wird. „Damit können wir die Vorteile dieser Technologie erstmals konsequent ausnutzen“, sagt Prof. Heuermann. Derzeit können Temperaturen von bis zu 3400 Grad Celsius erreicht werden – genug, um dünne Bleche zu zerschneiden. Der Plasmalaser weist ungefähr die Größe eines Kugelschreibers auf, der Strahl ist etwa ein bis zwei Zentimeter lang und hat einen Durchmesser von einem Millimeter.

Bei der Erzeugung des Plasmas wird mit Edelgasen und normaler Umgebungsluft gearbeitet, direkte Emissionen entstehen nicht. Dank einer eingebauten Kühlung erhitzt der Plasmalaser sich kaum, er ist praktisch verschleißfrei und äußerst langlebig – allesamt Eigenschaften, die ihn von konventionellen Lasern oder Plasmastrahlern, die mit der Bogenentladungstechnik arbeiten, unterscheidet.

„Diese Technologie wird Karriere machen“, ist Prof. Heuermann überzeugt.

An der Entwicklung war auch der FH-Student Torsten Finger entscheidend beteiligt, der seine Masterarbeit zum Thema Plasmastrahler geschrieben hat. Weitere Anwendungsbereiche sind überall dort denkbar, wo sehr hohe Temperaturen und Emissionsfreiheit kombiniert werden. Das reicht von Großindustrieanlagen – etwa im Bereich Müllverbrennung – bis hin zu Krankenhäusern oder Labors, wo Reinräume benötigt werden.