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Plasmaphysik Dienstag P 10.4 Di 17:45 Foyer Absorptionsspektroskopische Messungen von Argongasdichte und -temperatur an der gepulsten Helikon-Entladung HE-L — •S. Lützenkirchen, B. Clarenbach und M. Krämer — Experimentalphysik II, Ruhr-Universität Bochum An einer Helikonentladung mit helischer HF-Einkopplung wurden zeitaufgelöste absorptionsspektroskopische Messungen an Ar*( 3 P0) und Ar*( 3 P2) metastabilen Atomen durchgeführt. Die Absorptionsprofile der 772,42 nm und 772,38 nm Ar-Linie wurden mit einem Single-Mode Diodenlaser aufgenommen und aus ihnen die Temperatur und Dichte der metastabilen Atome bestimmt. Da diese in der hochdichten Entladung über Elektronenstöße stark mit den Atomen im Grundzustand gekoppelt sind, spiegelt die Profilbreite somit die Gastemperatur wieder, und es kann über die Profilfläche auf die Gasdichte geschlossen werden. Um die Entwicklung des axial asymmetrischen Helikonplasmas aus der induktiv gekoppelten Entladung, insbesondere auch die Neutralgasdynamik, zu verstehen, wurden außerdem Elektronendichte und -temperatur gemessen (Langmuir-Sonden, 4mm-Mikrowelleninterferometer, Emissionsspektroskopie). Aufschlußreich ist auch das Afterglow der Helikonentladung, in dem die angeregten, also auch die gemessenen metastabilen Argonatome, über e − - Ar + -Rekombination gebildet werden. Die Untersuchungen wurden in einem weiten Parameterbereich (externes Magnetfeld B0, Leistung, Druck, Neutralgasfluss) durchgeführt. Unterstützt durch die DFG (SFB 591, Projekt A7) P 10.5 Di 17:45 Foyer Charakterisierung der kurzwelligen Fluktuationen in der Helikon-Entladung HE-L — •B. Lorenz 1 , B. Clarenbach 1 , M. Krämer 1 , V. L. Selenin 1 und Yu. M. Aliev 2 — 1 Experimentalphysik II, Ruhr-Universität Bochum — 2 Lebedev-Institut, Moskau, Russland Die kurzwelligen Dichte- und Potentialfluktuationen, die durch Helikonwellen in einer Helikonentladung mit helischer HF-Einkopplung angeregt werden, wurden mit Korrelationstechniken untersucht. Mittels einer Anordnung aus vier elektrostatischen HF-Sonden wurden die Spektren aller Wellenzahlkomponenten und ihre mittlere spektrale Breite frequenzaufgelöst bestimmt. Die Wellenzahlen senkrecht zum externen Magnetfeld B0, die zum Teil (kradial) auch mit mit einer Mikrowellenstreudiagnosik (Cross-Correlation Enhanced Scattering) gemessen wurden, liegen zwei Größenordnungen über der parallelen Komponente. Die niederfrequenten Fluktuationen wurden als Ionenschallwellen identifiziert, die vom Plasmazentrum (Maximum der Helikonwellenabsorption) zum Plasmarand propagieren. Das niederfrequente Seitenband der Anregungsfrequenz von 13,56 MHz folgt etwa der Dispersion der elektrostatischen Trivelpiece-Gould-Wellen. Die zeitliche Entwicklung der Fluktuationen (ohne Frequenz- und Wellenzahlauflösung) und ihre Abhängigkeit von der HF-Leistung legen nahe, dass diese durch eine parametrische Instabilität entstehen. Die Amplituden, Anwachsraten und Schwellwerte der Fluktuationen werden mit theoretischen Vorhersagen (insbesondere Zerfallsinstabilität) verglichen. Unterstützt durch die DFG (436 RUS 590 & SFB 591, Projekt A7) P 10.6 Di 17:45 Foyer ECR heating in a helicon device — •Jacob Zalach, Ramin Madani, Olaf Grulke, and Thomas Klinger — EURATOM Assosiation, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Teilinstitut Greifswald, D-17491 Greifswald Helicon plasma sources are attracting a great research interest due to the efficient use of rf power. High densities can be achieved with only a few kW of rf power. In our device a helicon plasma with densities of up to 10 19 m −3 is created. Nevertheless, the electron temperatures in helicon plasmas are generally low and in the range of only 2 to 5 eV. The combination of high plasma density and low electron temperature, leads to a highly collisional plasma in which Coulomb collisions are dominant. If under these circumstances the collisionality is reduced, due to higher electron temperature, one could expect to observe electromagnetic drift wave phenomena. In this work, an additional ECR heating to the helicon plasma is realised through the installation of a microwave device opposite the helicon source. The VINETA device is 4.5 m long and is operated at 5 kW maximum rf power. The plasma is confined by a linear magnetic field of up to 100 mT. A right-hand circularly polarised wave at 2.45 GHz is fired against a background helicon plasma. The configuration of the coils can be adjusted easily to accommodate the resonant absorption and the effective coupling of the microwave along the ambient axial magnetic field. First diagnostic studies on changes to the collisionality by additional ECR heating are presented. P 10.7 Di 17:45 Foyer Theoretische Beschreibung einer strukturbildenden planaren dielektrischen wechselspannungsgetriebenen Barrierenentladung — •L. Stollenwerk 1 , H.-G. Purwins 1 , I. Brauer 1,2 und J.-P. Boeuf 3 — 1 Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Angewandte Physik, Corrensstr. 2/4, 48149 Münster — 2 z.Zt. Robert Bosch GmbH, Robert Bosch Str. 2, 71701 Schwieberdingen — 3 CPAT, CNRS ESA 5002, Université Paul Sabatier, 31062 Toulouse, Frankreich Bei geeigneter Wahl der Parameter können in einer lateral ausgedehnten dielektrischen Barrierenentladung räumliche Strukturen in der Leuchtdichte beobachtet werden. Häufig handelt es sich dabei um Stromfilamente zwischen den Elektroden. Die Filamente können sich auf den Elektroden bewegen und miteinander wechselwirken. Aufgrund ihrer inneren Stabilität können die Filamente als solitäre Objekte betrachtet werden. Die Gasentladung wird mit einem Drift-Diffusions-Modell beschrieben, welches numerisch gelöst wird. Die Simulationsergebnisse zeigen die Zündung der Gasentladung und die Strukturierung des homogenen Zustandes. Die Ergebnisse werden mit experimentellen Daten verglichen. Um die stochastische laterale Dynamik der Filamente, die sich auf einer Zeitskala von einigen zehntel Sekunden abspielt, zu beschreiben, wird diese Bewegung mit einer Langevin-Gleichung modelliert. Mit einer statistischen Auswertung experimenteller Daten können so die intrinsische Geschwindigkeit und die Rauschintensität der Bewegung bestimmt werden. P 10.8 Di 17:45 Foyer Travelling Bifurcation and Interaction of Dissipative Solitons in Planar DC Gas-Discharge Systems with High Ohmic Barrier — •Hans-Georg Purwins 1 , Hendrik U. Bödeker 1 , Andreas W. Liehr 1 , Rudolf Friedrich 2 , and Till D. Frank 2 — 1 Institut für Angewandte Physik, Corrensstr. 2/4, D-48149 Münster — 2 Institut für Theoretische Physik, Wilhelm-Klemm-Str. 9, D-48149 Münster Planar dc gas-discharge systems exhibit a large variety of self-organized dissipative patterns. Of particular interest for the present talk are welllocalized solitary patterns that show up as bright spots in the discharge plane. These spots that we refer to as dissipative soltitons (DSs) are the projection of the luminescence radiation of well defined current filaments onto the discharge plane. Experiments prove that DSs are generic patterns and that they are rather robust with respect to interaction in the form of scattering or formation of molecules and that they may be annihilated or generated as a whole. In addition patterns of higher complexity are observed in which DSs act as elementary constituents. Here we report on the first observation of the bifurcation of a stationary to a travelling DS using new statistic data analysis methods. With similar techniques also for the first time it was possible to determine from experimental data the interaction function of DSs. We also discuss the mechanisms being responsible for the stability and the interaction. Hereby we consider the experimental planar gas-discharge system as a 3-component reaction-diffusion system. P 10.9 Di 17:45 Foyer Zum Verhalten von Ionisationswellen in einem longitudinalen Magnetfeld. — •Ruslan Kozakov, Holger Testrich und Christian Wilke — Institut für Physik, Universität Greifswald, 17489 Greifswald Es wurden die Eigenschaften von Ionisationswellen in einem longitudinalen Magnetfeld untersucht. Die Messungen wurden bei einem Druck von p0=1.5 Torr und Entladungsströmen zwischen 5 mA und 30 mA, sowie Magnetfeldstärken von 0-200 mT gemacht. In Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke wurden die Wellenlänge, Frequenz und mittlere elektrische Feldstärke gemessen. Die Experimente zeigten eine nicht monotone Abhängigkeit des elektrischen Feldes von der Magnetfeldstärke, welche mit dem Übergang zwischen verschiedenen Wellentypen verknüpft ist. In Niederdruckglimmentladungen werden die verschiedenen Schichttypen mit der sogenannten Novak-Konstanten charakterisiert. Es wurde beobachtet, dass mit steigender Magnetfeldstärke ein Übergang zwischen den verschiedenen Schichttypen stattfand. Mit der Methode der BOD Dekomposition konnte die Koexistenz von zwei Schichttypen in Übergangsbereichen nachgewiesen werden.
Plasmaphysik Dienstag P 10.10 Di 17:45 Foyer Untersuchung zum Einfluss eines longitudinalen Magnetfeldes auf die Länge des Faradayschen Dunkelraums. — •Falk Ziegler, Holger Testrich, Ruslan Kozakov und Christian Wilke — Institut für Physik, Universität Greifswald, 17489 Greifswald Um den Einfluss eines externen longitudinalen Magnetfeldes auf die Länge des Faradayschen Dunkelraumes zu untersuchen, wurden Messungen an zylindrischen Neon-Glimmentladungen bei verschiedenen Entladungsströmen im Bereich von I = 5mA bis 30mA sowie verschiedenen Magnetfeldstärke zwischen 0mT und 195mT durchgeführt. Desgleichen konnte auch die Abhängigkeit der Länge des Faradayschen Dunkelraums vom Radius des Entladungsgefäßes mit Hilfe von Messungen bei konstantem Druck Messungen jedoch unterschiedlichen Radien demonstriert werden. Das Ergebnis des Experimentes zeigte eindeutig, dass mit steigender Magnetfeldstärke eine Vergrößerung des Faradayschen Dunkelraumes in axialer Richtung erfolgt, was mit abnehmenden Verlusten an der Wand erklärt werden kann. Ein einfaches hydrodynamisches Modell wurde zur Beschreibung des Phänomens benutzt und gestattet einen Vergleich von experimentellen und theoretischen Ergebnissen. P 10.11 Di 17:45 Foyer Anwachsprozesse von Kupfernanopartikel im Plasma und in Flüssigkeiten — •Gerd Gebauer, Thomas Galka und Jörg Winter — Ruhr-Universität Bochum, Institut für Experimentalphysik II Nanopartikel sind insbesondere für die moderne Materialtechnologie von zentraler Bedeutung. Hierbei ist es besonders wichtig die Anwachsprozesse von Nanopartikeln kleiner als 20nm insitu zu messen und deren Materialeigenschaften während des Anwachsprozesses gezielt zu beeinflussen. Für die Beobachtung dieser Prozesse wird die Mie-Ellipsometrie verwendet [1][2][3]. Bei den bisherigen Arbeiten [3][4][5] wurden Partikel ab einer Grösse von ca. 20nm und deren dielektrischen Materialeigenschaften insitu gemessen. In dieser Arbeit wird insbesondere über Vergleichsmessungen an Anwachsprozesse in Flüssigkeiten aufgezeigt, dass diese Messtechnik auch unterhalb einer Partikelgrösse von 20nm geeignet ist die Partikelgrösse und die dielektrischen Materialeigenschaften zu bestimmen und dass in diesem Grössenbereich die Messwerte von den Erwartungen der Mie-Theorie abweichen und auf der Grundlage einer Molekularen-Streutheorie erklärt werden müssen. [1]Y.Hayashi, Japan Journal of Applied Physics, 33, L476(1994). [2]G.Swinkels,Proefschrift, Technische Universiteit Eindhoven, (1999). [3]G.Gebauer, Dissertation, Ruhr-Universität Bochum, (2001). [4]T.Galka, Diplomarbeit, Ruhr-Universität Bochum, (2002). [5]G.Gebauer,T.Galka et.all, 29th EPS Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion, Montreux, (2002). P 10.12 Di 17:45 Foyer Influence of atomic hydrogen on a:C-H film properties — •Olivera Stepanovic, Johannes Berndt, and Jörg Winter — Experimentalphysik II, Ruhr-Universität Bochum Amorphous carbon films (a-C:H) have found a great number of industrial and technical applications. They are widely used as protective coatings on optical devices, as wear resistant coatings etc. Depending on the deposition conditions (gas composition, ion energy etc.) the films can vary from soft polymer-like to hard hydrogen free diamond-like carbon films (DLC). Although they are intensively invesigated during the last 30 years the understanding of their growth mechanism is still not well understood. For the investigation of deposition processes the expanding and ICP/CCP plasmas are used with an additional hydrogen atom source. The deposited films are characterized by means of ex-situ ellipsometry, Raman spectroscopy, XPS, RBS, NRA and AFM. This work was partially supported by the DFG in the frame of SFB 591 and by BMBF in the frame of the project FKZ 13N 8049. P 10.13 Di 17:45 Foyer Characterisation of polymer films deposited by a DBD in Ar/fluorocarbon mixtures — •Igor Vinogradov and Achim Lunk — Institut fuer Plasmaforschung, Universitaet Stuttgart, Pfaffenwaldring 31, 70569 Stuttgart, Germany Deposition of polymer films in a dielectric barrier discharges (DBD) at atmospheric pressure have been studied. Surface tension measurement, FTIR absorption spectroscopy, SEM and XPS methods were applied to get information on atomic content and surface topology of polymer films depending on fluorocarbon type and its concentration. The following fluorocarbon molecules have been studied: CF4, C2F6, C3HF7, and c-C4F8. From XPS spectra was found that polymer films can be deposited if the ratio F/C of primary fluorocarbon molecule is smaller than/or close to 3. FTIR absorption spectroscopy of the films on Si wafer indicates that the main absorption belongs to CF2-groups (1220 cm-1). In addition, absorption peaks which belong to amorphous PTFE (723-741 cm-1), CF3groups (980 - 986 cm-1 and 1285 cm-1) and CF-groups (1090 cm-1 and 1340 cm-1) are also observed in the spectra. FTIR absorption spectra and XPS both together show that cross linking effect during plasma polymerisation process increases with increasing H atom content in fluorocarbon molecule. P 10.14 Di 17:45 Foyer Spectral investigation of a radio frequency plasma jet operating from low to high pressure — •Dragos Liviu Crintea 1,2 , Cristina Petcu 2 , Sorin Vizireanu 2 , Andrada Lazea 2 , Bogdana Mitu 2 , and G. Dinescu 2 — 1 Insitut für Experimentalphysik V, Ruhr Universität Bochum, Germany — 2 Low Temperature Plasma Physics Department, National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics, Bucharest, Romania A radiofrequency plasma jet source has been developed, operating in the pressure domain, from low (10 −2 mbar) up to atmospheric pressure. The plasma spatial distribution and plasma color are strongly dependent upon pressure and mass flow. Spectral studies of the jet and images taken by a digital camera when passing from low pressure to high pressure regimes are presented and discussed. Special emphasis is on the role played by pressure and mass flow on the operation of the source. Simulation of molecular spectra and comparison with experimental data has been applied in order to determine the molecular temperature. We focus on the N2 SPS and γ NO spectral systems for the spectral analysis. The contribution of electronic processes to spectra excitation is discussed. P 10.15 Di 17:45 Foyer Messung von Ionisierungsquerschnitten plasmatechnologisch relevanter Moleküle — •Ralf Basner — Institut für Niedertemperatur-Plasmaphysik, F.-L.-Jahn-Str. 19, 17489 Greifswald Die direkte und die dissoziative Elektronenstoßionisierung von reaktiven Molekülen sind fundamentale Prozesse in Niederdruckplasmen für technische Anwendungen. Die Quantifizierung des Ionisierungsprozesses ist unerlässlich für das Verständnis, die Modellierung und die Optimierung der jeweiligen Plasmabedingungen. Die absoluten partiellen Querschnitte für die einfach und die doppelt geladenen positiven Ionen der Prozessgase Chlor (Cl2) und Siliziumtetrachlorid (SiCl4) wurden mit einem speziellen Flugzeitmassenspektrometer im Energiebereich vom Schwellwert bis zu 200 eV experimentell bestimmt. Im Bereich niedriger Stoßenergien dominiert für Cl2 die direkte Ionisierung zu Cl + 2 und erst bei Energien ab 40 eV nimmt die dissoziative Erzeugung von Cl + vergleichbare Werte an. Beim SiCl4 werden im unteren Energiebereich SiCl + 4 und SiCl + 3 zunächst nahezu gleichwertig erzeugt und erst mit wachsender Stoßenergie verschiebt sich der Schwerpunkt zugunsten der dissoziativen Ionisierung. Die Fragmentionen beider Moleküle werden vollständig erfasst, obwohl für sie das Auftreten von zum Teil erheblichen kinetischen Anfangsenergien nachgewiesen wird. Die Summe aller partiellen Querschnitte ergibt den totalen Ionisierungsquerschnitt. P 10.16 Di 17:45 Foyer Self Consistent Transport Computations in Tokamak Global Fluxtube Geometry — •Bruce Scott — Max-Planck-IPP, Euratom Association, Garching, Germany Computations in globally consistent fluxtube geometry in recent years have shown tokamak turbulence and anomalous transport to have a statistical and energetic character not necessarily following from corresponding linear instabilities. The statistical equilibrium resulting from the interaction with large scale ExB flows is part of that interaction. We now present the next step in the evolution of these computations: the fully self consistent interaction with the MHD equilibrium as well as the much slower diffusive relaxation of the profiles. Both simple fluid and comprehensive gyrofluid versions are presented; while the basic interactions are accessible with four field models following densities and currents, several phenomena of central relevance to experiments depend on the dynamics of the temperatures and parallel heat fluxes of each charged species as well. Progress towards the goal of a fully self consistent description of the tokamak edge including the inhomogeneous transition from edge to core parameters will be reported.
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