Analyse und Optimierung der Multipolresonanzsonde als industrietaugliches Plasmadiagnostiksystem

Martin Lapke

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Martin Lapke, Analyse und Optimierung der Multipolresonanzsonde als industrietaugliches Plasmadiagnostiksystem (2011), Logos Verlag, Berlin, ISBN: 9783832598198

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Accesses

Beschreibung / Abstract

Die Überwachung und zielgerichtete Beeinflussung technischer Plasmen erfordert die messtechnische Bestimmung ihrer inneren Zustandsgrößen, vor allem der Elektronendichte und der mittleren Elektronenenergie. Der Begriff Plasmadiagnostik umfasst alle Einrichtungen und Verfahren, die für eine solche Messung der Zustandsgrößen eines Plasmas herangezogen werden können. Von den bekannten Methoden sind jedoch nur wenige für den Einsatz in einem industriellen Umfeld geeignet. In dieser Arbeit wurde ein spezielles Konzept untersucht, das auf der universalen Eigenschaft aller Niederdruckplasmen beruht, bei Anregung mit einem Hochfrequenzsignal in der Nähe der Elektronenplasmafrequenz in Resonanz zu geraten. Eine abstrakte Analyse dieser sogenannten plasmaresonanzspektroskopischen Diagnostikmethoden zeigt, dass ein höchstmögliches Maß an Symmetrie zum einen ein lokales Messen ermöglicht und zum anderen eine analytische Beschreibung des Resonanzspektrums erlaubt.
Die Multipol Resonanz Sonde (MRP) wird als innovative, optimale Realisierung des skizzierten Grundkonzeptes der aktiven Plasmaresonanzspektroskopie beschrieben und detailiiert untersucht.

Inhaltsverzeichnis

  • BEGINN
  • 1 Einleitung
  • 1.1 Industriekompatible Plasmadiagnostik
  • 1.2 Plasmaresonanzspektroskopie
  • 1.3 BMBF-Projekt - PluTO
  • 1.4 Ziel der Arbeit
  • 2 Mathematische Beschreibung von Plasmen
  • 2.1 Kinetische Beschreibung
  • 2.2 Fluiddynamische Beschreibung
  • 2.3 Beschreibung hochfrequenter Effekte in technischen Plasmen
  • 2.4 Stöße in technischen Plasmen
  • 2.5 Kopplung der Plasmabeschreibung an die Maxwellgleichungen
  • 2.6 Plasmabeschreibung unter Annahme der elektrostatischen Approximation
  • 2.7 Zeitharmonische Beschreibung
  • 3 Entwicklung eines Modells aktiver Plasmaresonanzspektroskopie
  • 3.1 Mathematischer Formalismus am Beispiel eines RCLSchwingkreises
  • 3.2 Beschreibung der Diagnostik auf Basis funktionalanalytischer Methoden
  • 4 Modellierung und Simulation der Plasmaabsorptionssonde
  • 5 Analyse und Optimierung der Multipolresonanzsonde
  • 5.1 Entwicklung eines analytischen Modells
  • 5.2 Einfluss der Plasmaparameter auf das Resonanzverhalten
  • 5.3 Verifikation der Idealisierungen
  • 5.4 Vergleich der MRP mit elektromagnetischen Methoden
  • 5.5 Untersuchung der Randschicht
  • 6 Realisierung eines MRP-Prototyps
  • 7 Zusammenfassung, Ausblick
  • 7.1 Zusammenfassung
  • 7.2 Ausblick

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