Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...

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6. Untersuchungsergebnisse
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Das Temperaturprofil weist keine Aufweitung des Querschnitts hoher Temperaturen nach anfänglicher
Einschnürung auf. Das bedeutet, dass niedrige Gasgeschwindigkeitskomponenten
senkrecht zur Achse des vereinigten Plasmastrahls vorliegen. Der laterale Temperaturgradient
ist in Folge der geringeren Gasgeschwindigkeiten bei konstanter Plasmagasflussrate und der
daraus resultierenden höheren Wechselwirkungswahrscheinlichkeit pro Strecke höher als bei
Plasmaströmen von 300 A. In der Ebene 30 mm vor den Brennerdüsenaustritten weist das
Profil niedrigere Maximalwerte als das des vereinigten Plasmastrahls für Plasmaströme von
300 A und einen Kammerdruck von 93,3 kPa auf. Allerdings ist der axiale Temperaturgradient
wegen der geringeren Wechselwirkungswahrscheinlichkeit bei niedrigen Drücken deutlich
geringer, so dass im Abstand von 40 mm vor den Brennern höhere Plasmatemperaturen
ermittelt werden. Dabei ist der Querschnitt hoher Plasmatemperaturen deutlich größer und die
radialen Temperaturgradienten am Strahlrand sind größer als bei dem hohen Kammerdruck.
Kammerdruck: 40,0 kPa
Brenner 1:
U = 30,5 V
I = 200 A
P = 6,1 kW
Brenner 2:
U = 31,0 V
I = 200 A
P = 6,2 kW
Brenner 3:
U = 32,0 V
I = 200 A
P = 6,4 kW
Abbildung 51: Temperaturprofil eines reinen Argonplasmas (25 l/min pro Brenner) ohne
Zerstäubergaseinsatz bei niedriger Plasmaleistung
Die Injektion eines kalten Zerstäubergases in das Zentrum der sich vereinigenden Plasmastrahlen
bewirkt insbesondere auf der Achse eine deutliche Abnahme der Plasmagastemperaturen.
Mit zunehmendem Brennerabstand wirkt sich die Kühlung verstärkt auch in radialer
Richtung aus, so dass wesentlich steilere laterale Temperaturgradienten gegenüber Untersuchungen
ohne Zerstäubergasinjektion ermittelt werden. Den geringeren Gastemperaturen entsprechend
sind auch die Gasgeschwindigkeiten wesentlich geringer (Abbildung 52). Bei einem
Brennerabstand von 40 mm beträgt die maximale Gasgeschwindigkeit mit ca. 375 m/s
nur ca. 50% verglichen mit der Untersuchung ohne Zerstäubergaseinsatz. Auch der axiale
Gradient der Gasgeschwindigkeit ist wesentlich höher. Durch die mit steigendem Brennerab-