Mikrowellenplasmabrenner

Kompakte Plasmaquellen bei Atmosphärendruck (APS) zur Oberflächen- und Volumenbehandlung

Eine Mikrowellen-Plasmaquelle mit Quarzrohrkonfiguration für z.B. die Reinigung von fluor- und chlorhaltigen Gasen.
Eine Mikrowellen-Plasmaquelle mit Quarzrohrkonfiguration für z.B. die Reinigung von fluor- und chlorhaltigen Gasen.

Die neue Generation von Mikrowellen-Leistungsköpfen, Generatoren und Abstimmelementen ermöglicht kompakte Plasmaquellen bei Atmosphärendruck (APS) zur Oberflächen- und Volumenbehandlung. Die APS ist eine solche atmosphärische Plasmaquelle, die auf speziell entwickelte Mikrowellenhohlraumresonatoren basiert. Mikrowellen mit einer Frequenz von 2,45 GHz werden in die Plasmaquelle eingekoppelt, was zu einer hohen elektrischen Feldkonzentration in der Mitte des Resonators führt.

In diesem Bereich zündet das Plasma und wird betrieben. Der Leistungsbereich erstreckt sich über mehrere Kilowatt und es werden Gastemperaturen von bis zu 4000 K in Luft erreicht (bestimmt mit optischer Emissionsspektroskopie). Die APS eignet sich gut zur Reinigung von sehr verdünnten Konzentrationen von Luftschadstoffen wie flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und ihren fluorierten Derivaten (FOC), zur Synthese von Spezialgasen und zur Herstellung von Nanopartikeln. 

Ein Wasserstoffplasma mit Siliziumpartikeln zur Abscheidung von amorphen Siliziumschichten.
Ein Wasserstoffplasma mit Siliziumpartikeln zur Abscheidung von amorphen Siliziumschichten.

Um industrielle Anforderungen zu erfüllen, sind skalierbare Plasmaquellen für energieeffiziente und ressourcensparende Prozesse mit hoher Geschwindigkeit in der Plasmachemie und für plasmabasierte Beschichtungstechnologien erforderlich. Der 915-MHz-Plasmabrenner ist die Hochleistungsvariante der Mikrowellenbrenner bis 100 KW. Er besitzt für Luftplasmen die typischen Werte von 4000 K für die Neutralgastemperatur und von 6000 K für die Elektronentemperatur bei Elektronendichten von 1020 m-3.

Dieses Bild zeigt Matthias Walker
Dr.-Ing.

Matthias Walker

Verwaltungsleiter IGVP / Leiter, Plasmatechnologie

Dieses Bild zeigt Irina Kistner M. Sc.
 

Irina Kistner M. Sc.

Doktorand, Plasmatechnologie

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