Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...

4. Methodische Vorgehensweise
63
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
hAus wird durch das Messen der Temperatur des Gases am Sondenaustritt mit Hilfe eines
Thermoelements ermittelt. Somit ergibt sich die lokale Enthalpie im Plasmastrahl im Bereich
des Sondeneintritts:
m&
H O
h = h + 2 ⋅ C ⋅ ( ∆T
− ∆T
)
Ein Aus m&
H O 2 1
Gas 2
(Gl. 8)
Da hAus in der Regel weniger als 0,1 % von hEin beträgt, kann es häufig vernachlässigt werden.
Darüber hinaus lässt es sich als Produkt aus der zusammensetzungsabhängigen Wärmekapazität
des Plasmagases und seiner Temperatur am Sondenausgang TGas berechnen. Bei Kenntnis
der Zusammensetzung des Gasgemisches und des Druckes lässt sich aus hEin die lokale
Plasmatemperatur ermitteln (Gl. 9).
T = f ( h , C,
p )
(Gl. 9)
Ein Ein
mit: T : lokale Plasmatemperatur
h Ein : Enthalpie des Plasmagases beim Eintritt in die Sonde
C : Zusammensetzung des durch die Sonde strömenden Gases
p : Druck am Sondeneintritt
Ein
Beim Einsatz von Gasgemischen ergibt sich hEin als anteilige Summe der Enthalpien der
einzelnen Komponenten (Gl. 10).
n
h = x h ( T )
Ein
∑ ⋅
(Gl. 10)
i i
i = 1
mit: h Ein : Mittlere Enthalpie des Plasmagases an der Sondenspitze
x i : Molarer Anteil der i-ten Plasmagaskomponente
h i : Enthalpie der i-ten Plasmagaskomponente an der Sondenspitze
n : Anzahl der Plasmagaskomponenten
Moderne Enthalpiesondensysteme sind häufig mit Massenspektrometern ausgerüstet. Diese
ermöglichen das Einbeziehen von unterschiedlichen Verhältnissen der Plasmagasanteile an
unterschiedlichen Orten im Plasmastrahl. Auf Grund der unterschiedlichen Diffusivität der