“plasmamodifizierung von polyethylen” dissertation zur erlangung ...

Kapitel 2: Analyse des Entwicklungsstandes 12
n e n i n .
-3
wobei man n als die Trägerdichte, d.h. die Anzahl der Trägerpaare pro m bezeichnet. In
14 17 -3
Glimmentladungen ist n = 10 - 10 m .
Der Ionisierungsgrad . ist definiert durch:
.
n
(n n n )
-4
wobei n n die Anzahl der Neutralteilchen ist. Plasmen mit . 10 werden als “dicht” bezeich-
net.
2. Mittlere freie Weglänge:
Die mittlere freie Weglänge ist die Wegstrecke, die ein Teilchen zurücklegt, bevor es mit
einem anderen zusammenstößt. Sie steht mit dem Druck in folgendem Zusammenhang:
K
p
[mm]
K: von der Gasart unabhängige Konstante [Torr � mm]
-2
K (für Luft) = 5 � 10 Torr � mm
p: Druck [Torr]
Die beschriebenen Vorgänge sind jedoch statistischer Art und daher erleiden viele Atome
bereits Zusammenstöße, obwohl sie noch nicht die Distanz der für den Druck gegebenen
mittleren freien Weglänge zurückgelegt haben /10, 11/.
3. Elektronen- und Ionentemperatur:
Wie schon bemerkt, kann ein Plasma durch Energiezufuhr erhalten werden, was gleichbedeutend
einer Temperaturerhöhung seiner Bestandteile ist. Den einzelnen Teilchensorten im
Plasma: Ionen, Elektronen und Neutralteilchen (in Form von Atomen, Molekülen und Radikalen)
lassen sich unterschiedliche Temperaturen zuordnen /8/. Je nach Verhältnis der Elektronentemperatur
T e zur Ionentemperatur T i und der Neutralteilchentemperatur Tn sind zwei
verschiedene Plasmen mit unterschiedlicher Chemie zu unterscheiden:
a) T e >> T i; T n:
Bei niedrigen Drücken bis zu einigen hundert Pa ist die freie Weglänge
der Elektronen auf der sie von einem äußeren elektrischen Feld beschleunigt
werden können groß, und die Zahl energieübertragender
Stöße mit anderen Teilchen gering. Die Elektronentemperatur kann in
diesem Fall Werte von einigen 10.000 bis 100.000 K erreichen, während
die Temperatur der Ionen und Neutralteilchen mit einigen 100 bis
1.000 K relativ niedrig bleibt. Dieser Zustand wird deshalb als
“Niederdruck-, Niedertemperatur- oder Nichtgleichgewichtsplasma”
bezeichnet. Technisch wird es üblicherweise durch elektrische Glim-
(1)
(2)
(3)