Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Plasmaphysik Montag
Fachsitzungen
– Fachvorträge und Posterbeiträge –
P 3 Postersitzung: Niedertemperaturplasmen Plasmatechnologie I, Diagnostische
Methoden I
Zeit: Montag 17:45–19:30 Raum: Foyer
P 3.1 Mo 17:45 Foyer
Determination of spectral line-broadening data in high pressure
discharge lamps — •Matthias Born 1 , Margarita Baeva 2 ,
Stefan Meier 3 , Matthias Weiss 3 , Holger Schubert 3 , Martin
Stroesser 1 , and Detlev Reiter 2 — 1 Philips Research Laboratories
Aachen — 2 IPP, Forschungszentrum Jülich GmbH, EURATOM Association,
Trilateral Euregio Cluster — 3 ILPP, University of Duesseldorf
Zinc halides are considered as a possible candidate for replacement of
mercury in high pressure discharge lamps. A crucial precondition for the
design and optimisation of such lamps is the detailed and quantitative
understanding of the energy balance. In particular, a detailed knowledge
of spatial temperature profiles and gradients are of high relevance for the
radiation transport properties.
Discharge lamps are studied by means of emission spectroscopy with
absolute calibration in the range 200-833 nm. The experimental setup
comprises a spectrograph (f=1m) with an attached CCD detector. The
temperature profiles across the plasma radius are determined from measured
spectral line-shapes of self-reversed lines (see Karabourniotis, J.
Phys. D: Appl. Phys., 16, 1267-81 (1983)). The derived temperatures
and calculated densities of plasma species serve as input parameters for
the solution of the radiation transfer equation. Simulated emission spectra
are compared with experimental data in order to determine the line
broadening parameters (resonance, v. d. Waals and Stark broadening).
Good agreement of calculated and measured radiances is obtained.
This work is supported by the BMBF under contract numbers
13N8074, 13N8263, 13N8072 and 13N8264
P 3.2 Mo 17:45 Foyer
Raumzeitliche Messungen der Plasmadynamik mit einem 2D-
Sondenarray — •Iulian Teliban, Dietmar Block und Alexander
Piel — IEAP, CAU Kiel
Bislang beschränkten sich die Untersuchungen zur nichtlinearen Dynamik
in Plasmen meist auf Messungen mit Einzelsonden. Die Datenanalyse
konzentrierte sich folglich im wesentlichen auf die statistische Analyse
der lokaler Einzelmessungen. Seit etwa 10 Jahren werden erste Sondenarrays
eingesetzt, um direkt die raumzeitliche Entwicklung der Systeme
studieren zu können. Den Standard bilden hier eindimensionale Sondenanordnungen,
z.B. entlang von Flussflächen. Im Rahmen dieses Beitrags
werden Messungen am linear magnetisierten, niedrig beta Plasmaexperiment
KIWI vorgestellt, für die ein 2D-Sondenarray eingesetzt wird,
welches eine vollständige Erfassung der Plasmafluktuationen in der Ebene
senkrecht zum Magnetfeld ermöglicht. Auf Grund der zeitlichen und
räumlichen Auflösung des Messsystems lassen sich dynamische Vorgänge
erstmals experimentell in einer Qualität studieren, wie dies bisher nur
von Simulationsrechnungen bekannt war.
P 3.3 Mo 17:45 Foyer
Elektronendichtemessung mit einer Plasma-Absorption-Probe
— •Christian Scharwitz, Suk-Ho Hong, Marc Böke, Johannes
Berndt und Jörg Winter — Ruhr-Universität Bochum
Die Elektronendichte ist ein wichtiger Parameter in Niedertemperaturplasmen.
Aufgrund der Abscheidung von Schichten ist die Messung
dieses Parameters in reaktiven Plasmen mit herkömmlichen Sondenmethoden
nicht ohne weiteres möglich. Von Nakamura, Sugai et. al.(Jpn.
J. Appl. Phys. Vol. 38 (1999) pp. 5262-5266) wurde eine Möglichkeit zur
Elektronendichtemessung in diesem Fall reaktiver Plasmen vorgeschlagen,
die Plasma-Absorption-Probe (PAP). Das Prinzip der PAP beruht
auf einer lokalen Anregung von Oberflächenwellen. Ausgehend von der
Dispersionsrelation läßt sich über die Absorptionscharakterisik der Oberflächenwellen
die Elektronendichte bestimmen.
Es wurde eine PAP gebaut und an einer ICP- und einer CCP-
Entladung getestet. Für unterschiedliche Gasdrücke und Plasmaleistun-
gen wurden Absorptionspeaks an einer Argonentladung aufgenommen.
Zum Vergleich der Daten und um die Eigenschaften der PAP zu beurteilen
wurden Langmuirsondenmessungen durchgeführt.
P 3.4 Mo 17:45 Foyer
Modulation techniques for the nested-cavity FIR laser interferometer
— •Carsten Pargmann and Henning Soltwisch —
Ruhr-Universität Bochum
The nested-cavity FIR laser interferometer consists of a FIR laser cavity
(optically pumped in our setup) and an external mirror, reflecting the
laser ouput power back into the FIR laser cavity. The power of the laser
is monitored either by introducing a beamsplitter between laser cavity
and external mirror or simply by placing the detector behind a hole of
the external mirror. The detected intensity, plotted against the distance
of the external mirror, shows very narrow peaks. The slope of a peak, the
used wavelength and the detector determine the sensitivity of the interferometer.
Modulation techniques can double the sensitivity by jumping
between two points on either side of the peak. This has been done with a
polyethylene chopper and with a silicon wafer irradiated by a diode laser.
With a wavelength of 184.3 µm a line-integrated electron density change
of 6×10 10 cm −2 can be detected.
P 3.5 Mo 17:45 Foyer
Investigation of the reaction kinetics in methane discharges by
means of tunable diode laser absorption spectroscopy — •I.
Möller, A. Serdioutchenko, and H. Soltwisch — Institut für Experimentalphysik,
Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Germany
Low-temperature rf discharges with CH4 as source gas have been used
for the deposition of films for a long time. Nevertheless, the interdependence
of the production and consumption channels of the various
molecular species and their dependence on the external parameters (like
power or flow rate) and the internal parameter (like the electron energy
distribution function (EEDF)) are not yet understood.
In this work two different plasma reactors (a capacitively and an inductively
coupled cell) have been used to increase the range of external
and internal parameters. An absorption spectrometer with tunable diode
lasers has been set up for the investigation of molecular densities. The
source gas (CH4), one intermediate radical (CH3) and two stable end
products (C2H6 and C2H2) have been measured. Their dependence on
the input power can be explained by simple semi-empirical expressions,
which allow to identify the main production and loss channels. The influence
of the flow rate on the species concentrations and the plasma
on and off time scales have been studied. In addition, a simple chemical
model has been established, which uses the EEDF as input parameter.
By comparing the calculated chemical composition with the measured
molecular densities a reasonable EEDF can be predicted.
P 3.6 Mo 17:45 Foyer
Vergleich spektroskopischer Methoden zur Bestimmung von ne
und Te am Stellarator WEGA — •S. Riegg 1 , U. Fantz 1 , K. Behringer
1 und WEGA-Team 2 — 1 Lehrstuhl für Experimentelle Plasmaphysik,
Institut für Physik, Universität Augsburg, 86135 Augsburg
— 2 Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, EURATOM Assoziation, TI
Greifswald, 17491 Greifswald
Optische Emissionsspektroskopie wird häufig zur Charakterisierung
von Plasmen genutzt. Eine detaillierte Absolutauswertung einer Linie,
um z. B. die Elektronentemperatur zu ermitteln, erfordert die Kenntnis
von zusätzlichen Parametern, in diesem Fall der Elektronendichte.
Diese Methode läßt sich durch die Verwendung von Linienverhältnissen
vereinfachen.
Um eine Methode zur Bestimmung der Elektronendichte zu
entwickeln, wurden Messungen am Stellaratorexperiment WEGA
(Niedertemperatur-, Niederdruckplasma) durchgeführt. In Argon-