Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...

6. Untersuchungsergebnisse
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Die Injektion kalten Zerstäubergases mit hoher Geschwindigkeit (1 mm Düse) in das Ar -
10% N2 Plasma bewirkt Fluktuationen geringer Intensität im Temperaturprofil bei niedrigen
Brennerabständen, die auf Turbulenzen hinweisen. Mit zunehmendem Brennerabstand weist
das Profil eine stetige Temperaturabnahme nach. Der Einfluss des Zerstäubergases auf das
Temperaturprofil ist für das Ar - 10% N2 Plasma wesentlich geringer als für das reine Argonplasma.
Zum einen ist die Reduktion der Temperatur sehr gering und zum anderen sind die
hervorgerufenen Temperaturfluktuationen wesentlich geringer.
Kammerdruck: 40,0 kPa
Brenner 1:
U = 41,5 V
I = 250 A
P = 10,4 kW
Brenner 2:
U = 41,5 V
I = 250 A
P = 10,4 kW
Brenner 3:
U = 41,5 V
I = 250 A
P = 10,4 kW
Abbildung 56: Temperaturprofil eines Ar - 10% N2 Plasmas (22,2 l/min pro Brenner) mit
Injektion von 5,6 l/min Zerstäubergas gleicher Zusammensetzung durch
eine 1 mm Düse
Wird reiner Stickstoff als Zerstäubergas mit einer Flussrate von 7,5 l/min durch eine 1 mm
Düse in ein Ar - 10% N2 Plasma (250 A, 10,4 kW, 22,2 l/min Flussrate pro Brenner) injiziert,
so können auf Grund des hohen Wärmeübertrags auf die Enthalpiesonde bei einem Brennerabstand
von 30 mm nur im Randbereich des vereinigten Plasmastrahls Untersuchungen vorgenommen
werden. Unter der Voraussetzung, dass unabhängig vom Ort die durchschnittliche
Gaszusammensetzung von 19% N2 vorliegt, ergibt sich für einem Brennerabstand von 40 mm
ein Plateau von ca. 10.000 K Plasmatemperatur zwischen -10 mm und +10 mm auf der
x-Achse mit flachen Gradienten zu den Rändern des Plasmastrahls. Bei Achsabständen von
20 mm werden 6.000 K errechnet. Im relevanten Temperaturbereich liegen die Enthalpiefunktionen
für hohe Argongehalte dicht beieinander (Abbildung 57), so dass die ermittelten
Temperaturen nur geringfügig niedriger als die realen Temperaturen sind.