Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Plasmaphysik Dienstag
P 10.30 Di 17:45 Foyer
Vergleich von Diagnostiken der Elektronendichte in komplexen
Plasmen — •Thomas Trottenberg, Oliver Arp und Alexander
Piel — Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-
Albrechts-Universität Kiel, 24098 Kiel
Messungen der wesentlichen Plasmaparameter werden in komplexen
(staubigen) Plasmen gewöhnlich mit Langmuir-Sonden durchgeführt.
Verunreinigungen der Sondenfäche durch anhaftende Partikel können die
Sondenströme dramatisch verkleinern und damit insbesondere absolute
Dichtemessungen unmöglich machen. Mit der Impedanzsonde und der
Resonanzkegelmethode (in magnetisierten Plasmen) stehen zwei alternative
Diagnostiken zur Elektronendichtemessung zur Verfügung. Eine
Impedanzsonde ist im Wesentlichen eine kurze zylindrische Antenne im
Plasma. Messung der reflektierten Leistung in Abhängigkeit von der Frequenz
eines auf die Antenne gegebenen Hochfrequenzsignals erlaubt die
Bestimmung der Resonanzfrequenz des Plasmas (Plasmafrequenz), die
eine Funktion der Elektronendichte ist. Die Resonanzkegelmethode verwendet
die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in magnetisierten
Plasmen schräg zum Magnetfeld (Whistlerregime). Mit Hilfe eines rotierbaren
Antennenpaares wird der Winkel zum Magnetfeld, bei dem
Resonanz auftritt, gemessen. Der Winkel erlaubt die Berechnung der
Plasmafrequenz und damit der Elektronendichte. Dieser Beitrag stellt
Messungen sowohl in einer HF-Parallelplattenentladung als auch in einer
linearen magnetisierten HF-Entladung vor, bei denen die drei Methoden
miteinander verglichen werden. Vorzüge und Grenzen der einzelnen
Diagnostiken werden diskutiert.
P 10.31 Di 17:45 Foyer
Dynamisches Verhalten in einem magnetisierten komplexen
Plasma — •Thomas Trottenberg, Dietmar Block und Alexander
Piel — Institut für Experimentelle und Angewandte Physik,
Christian-Albrechts-Universität Kiel, 24098 Kiel
Matilda II ist ein Experiment zur Untersuchung von Wellenphänomenen
in magnetisierten komplexen (staubigen) Plasmen. Mit
Hilfe einer HF-Entladung und einem Magnetfeld einer Stärke von 50 mT
wird in der 1m langen linearen Anordnung ein Plasma erzeugt, in das
Mikropartikel, z.B. polydisperses Kaolin-Pulver mit Teilchengrößen von
< 1µm, eingebracht werden. Dieser Beitrag stellt erste Ergebnisse zur
Untersuchung des dynamischen Verhaltens des magnetisierten komplexen
Plasmas vor.
P 10.32 Di 17:45 Foyer
Bestimmung der Ionenreibungskraft: Experimenteller Aufbau
und Messmethoden — •Markus Hirt, Dietmar Block und
Alexander Piel — IEAP, AG Plasmadynamik, Christian-Albrechts-
Universität, 24098 Kiel
In dem Experiment Dodo wurden Messungen der Ionenreibungskraft
an frei fallenden Mikropartikeln bei Ionenenergien zwischen 50 meV und
45 eV durchgeführt. Hierzu wurden Glashohlkugeln mit einem typischen
Durchmesser von d =20 µm in die Targetkammer der Doppelplasmamaschine
injiziert. Durch eine negative Vorspannung des Trenngitters zwischen
Source- und Targetkammer kommt es zu einer langsamen Ionendrift
(Ei ≈ 50 meV) zum Gitter. Zudem konnte durch eine Potentialdifferenz
zwischen Source- und Targetkammer ein in Energie und Dichte wohldefinierter
Ionenstrahl (Ei = 3...45 eV) in die Targetkammer injiziert werden.
Diese Ionenbewegungen in der Horizontalen führen zu einer Ablenkung
der frei fallenden Mikropartikel aus der Vertikalen. Mittels einer Videokamera
konnten die Partikeltrajektorien beobachtet werden, wobei die
Ionenreibungskraft direkt aus den Ablenkwinkeln folgt. Eine umfassende
Plasmadiagnostik ermöglicht einen direkten Vergleich mit aktuellen Modellen
der Ionenreibungskraft [Barnes et al. 1992, Khrapak et al. 2003].
Der experimentelle Aufbau und die Messmethoden zur Bestimmung der
Parameter des Ionenstrahls werden auf diesem Poster vorgestellt. Die
gemessenen Ionenreibungskräfte und der Vergleich mit den erwähnten
Modellen werden in einem weiteren Beitrag dargestellt.
P 10.33 Di 17:45 Foyer
The effect of micro-roughness on the flow-behaviour of fluids
— •Martin A. Fink, Uwe Konopka, and Gregor E. Morfill —
Centre for Interdisciplinary Plasma Science, Max Planck Institute for
extraterrestrial Physics, Giessenbachstrasse, D-85741 Garching
The flow-behaviour of fluids at their borders strongly depends on their
surface characteristics. Micro-roughness seems to play a decisive role. In
the experiments presented here, we want to study this influence on a
kinematic, microscopic level. In doing so we will investigate the transition
from laminar to turbulent flow for several well-known levels of microroughness.
To do this, the fluid should be analyzed on scales of the order
of single effective particle diameters. With traditional fluids measurements
of this type are impossible, as the detection of particle-movement
at atomic scales cannot be carried out. A way out of this experimental
constraint has been developed recently, using complex plasmas. Depending
on the chosen parameters, such plasmas can be either in the fluid state
(weakly coupled) or in a crystaline state (strongly coupled). In the fluid
phase the charged micro- particles represent the ”atoms” of the fluid,
and since they can be individually visualised, we are able to observe the
flow at a quasi atomic scale. Experimental setup as well as first results
are presented here.
P 10.34 Di 17:45 Foyer
Astroanalog polymerized in low pressure RF plasma — •Eva
Kovacevic, Ilija Stefanovic, Johannes Berndt, and Jörg Winter
— Institut f*r Experimentalphysik II, Ruhr Universit*t Bochum
44801 Bochum
We present the properties of diffuse interstellar media dust analog obtained
by a plasma polymerization process in reactive low pressure RF
discharges with acetylene as precursor gas. The in-situ infrared spectra
of the spheroid particles reveal a strong aliphatic presence, weak presence
of OH and carbonyl groups, and traces of aromatic compounds. We
demonstrate close similarities between these laboratory spectra and the
astronomically obtained data. The plasma polymerization process allows
controlled and simple variations of the characteristics of the discharge
and, correspondingly, of the nano-particles and their spectra. Presented
are also measurements on the carbonaceous analog grown in nitrogen containing
gas mixtures which reveal the presence of nitrile bands, a strong
presence of NH and N-sp2 bands and drastically weakened aliphatic feature.
This work is supported by DFG, project SFB 591.
P 12 Plasma-Wand-Wechselwirkung II, Grundlegende Probleme Theorie I
Zeit: Mittwoch 10:30–12:30 Raum: Hörsaal D
Fachvortrag P 12.3 Mi 11:30 Hörsaal D
Ein erweiterte Stufenmodell: Approximative Darstellungen für
das Randschichtpotential — •Ralf Peter Brinkmann — Lehrstuhl
für Theoretische Elektrotechnik, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstr.
150, D-44780 Bochum, Germany
Der Übergang von der quasineutralen Zone zur Elektronenverarmungszone
ist ein entscheidendes Merkmal der Plasmarandschicht. Dieser
Übergang wird häufig durch eine sogenannte “harte Elektronenkante”
modelliert - am Punkt des Übergangs x = s fällt die Elektronendichte
von einem Wert gleich der Ionendichte (im Bulk, x > s) auf Null (in
der Randschicht, x < s) ab. Dabei werden die Elektronen als kalt im
Flüssigkeitsbild betrachtet, was zu großen Ungenauigkeiten bei der
berechneten Randschichtspannung führt, wenn diese im Vergleich zur
thermischen Spannung Te/e groß ist.
Dieser Beitrag beinhaltet eine Behandlung des Übergangsproblems in
größerer Strenge und Genauigkeit im Rahmen einer asymptotischen Ska-
lenentwicklung. Eine Reihe von Annahmen führt für den Fall schwacher
Gradienten (dni/dx ≪ ni/λD) zur Konvergenz der berechneten Lösung
gegen die exakte Lösung. In erster Näherung ergibt sich dabei das bekannte
Stufenmodel, während die zweite Näherung die Basis einer selbstkonstenten
Randschichttheorie darstellt. Dies wird durch numerische Experimente
untermauert, die mehr als zufrieden stellende Ergebnisse für
das Randschichtpotential und die Ionendichteverteilung für den Fall eines
stoßbestimmten Regimes liefern.
Fachvortrag P 12.4 Mi 11:50 Hörsaal D
Multiskalen-Analyse von Randschicht und Bulk in kapazitiv
gekoppelten Niederdruckplasmen — •Frank S. Hamme und
Ralf Peter Brinkmann — Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik,
Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstr. 150, D-44780 Bochum,
Germany
In kapazitiv gekoppelten Niederdruckplasmen (p < 10 Pa) stellt die
Ohmsche Heizung aufgrund der geringen Elektronen-Neutralteilchen-