Plasmadiagnostik

Um Plasmaprozesse zu überwachen wird eine Vielzahl von invasiven und nicht-invasiven Diagnostikmethoden angewendet. Das wohl bekannteste Diagnostikwerkzeug ist die Langmuir-Sonde, die ein invasives und aktives Diagnostikwerkzeug darstellt; mit ihr lassen sich fundamentale Plasmaparameter wie Plasmadichte und Elektronentemperatur messen. Nicht-invasive Verfahren sind unter anderem optische Messverfahren wie die optische Emissionsspektroskopie (OES), bei der das Plasma von außen durch ein Fenster spektroskopiert und analysiert wird.

Am Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik wird ein neues aktives Diagnostikwerkzeug entwickelt und theoretisch charakterisiert: die Multipolresonanzsonde (eng.: multipole resonance probe, MRP). Die MRP liefert Diagnostikdaten, indem die Resonanzfrequenz des Plasmas gemessen wird. Dazu wird an die im Plasma befindliche MRP eine Hochfrequenzspannung angelegt; die schnelle Oszillation der Spannung können aufgrund ihrer geringen Trägheit aber nur Elektronen wahrnehmen. Durch einen Sweep der angelegten Frequenz kann dann die Resonanzkurve gemessen werden, die über Modellgleichungen quantitative Rückschlüsse auf Elektronendichte und -temperatur sowie Stoßfrequenz zulässt.

Die Entwicklung der MRP wird als planare (2D) und als sphärische (3D) Ausführung vorangetrieben. Vorteil der planaren MRP ist die Möglichkeit, sie in der Wand der Plasmakammer als minimal invasives Diagnostikwerkzeug zu integrieren.

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