Elektron-Zyklotron-Resonanz (EZR) Reaktor

Niederdrucksverfahren zur Plasmaerzeugung

Glas- und Kunststoffproben in einem Stickstoffplasma.
Glas- und Kunststoffproben in einem Stickstoffplasma.

Bei diesem Niederdrucksverfahren zur Plasmaerzeugung wird die Mikrowelle mit einer Frequenz von 2,45 GHz in eine Vakuumapparatur durch eine Hornantenne eingestrahlt. Im Boden des Rezipienten befindet sich eine Magnetanordnung mit 48 Permanentmagneten, die die zur Plasmaerzeugung benötigte magnetische Feldstärke von 0,0875 T erzeugt. Dort wird die Resonanzbedingung zwischen Mikrowellen- und Elektron-Zyklotron-Frequenz erfüllt. Es wird eine effiziente Beschleunigung der Elektronen durch das Mikrowellenfeld erreicht und ein stabiles Plasma gezündet. Durch eine horizontale Bewegung der Magnetanordnung können homogene plasmagestützte Beschichtungen auf großen Flächen (bis 0,5 m2) erreicht werden. 

Abscheidung einer dünnen Barriereschicht  an der Innenwand einer Plastikflasche (hier Polyethylen
Abscheidung einer dünnen Barriereschicht an der Innenwand einer Plastikflasche (hier Polyethylen

Für die Behandlung der Innenseite von Hohlkörpern eröffnet das EZR-Prinzip weiterhin die Möglichkeit, das Plasma in einem Behälter mit komplexer Geometrie (z.B. eine Plastikflasche) zu erzeugen. Dazu wird eine Magnetanordnung parallel mit der Gaszuführung in den Hohlkörper eingeführt. Die Mikrowelle wird durch die Behälterwand hindurch eingestrahlt. Die Plasmaerzeugung erfolgt dann im Bereich der eingebrachten Magnetfeldstruktur, d.h. nur im Innenbereich des Behälters.

Die niedrigen Plasmatemperaturen erlauben die Behandlung von sehr empfindlichen Substraten wie Papier, Textil oder dünnen Kunststofffolien, ohne dass sie thermisch beschädigt werden.

Mittels verschiedener Gasmischungen ist es möglich, dünne Schichten mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen abzuscheiden, u.a. für Sauerstoffbarriereschichten, für Substratoberflächen zur Verbesserung der Haftung oder zur Anpassung ihrer Benetzbarkeit.

Dieses Bild zeigt Matthias Walker
Dr.-Ing.

Matthias Walker

Verwaltungsleiter IGVP / Leiter, Plasmatechnologie

 

Mariagrazia Troia M. Sc.

Doktorand, Plasmatechnologie

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