Niederdruckplasma
Ein Niederdruckplasma ist eine spezielle Form eines Plasmas, bei welchem der Gasdruck signifikant niedriger ist, als Atmosphärendruck.
Typische technische Niederdruckplasmen werden im Druckbereich weniger Pascal betrieben, als bei Drücken, die um einen Faktor 10000 geringer sind als der normale Luftdruck. Typisch für Niederdruckplasmen ist eine mittlere freie Weglänge (der Elektronen), welche größer ist, als die Debye-Länge.
Natürliches Vorkommen
Niederdruckplasmen kommen im Weltall in leuchtenden Gasnebeln vor, bzw. Polarlichter können auch als Niederdruckplasma bezeichnet werden..
Technische Anwendungen
Niederdruckplasmen sind unverzichtbare Schritte bei der Herstellung mikroelektronischer Bauelemente (Plasmaätzen).
Ferner werden Niederdruckplasmen zu einer Vielzahl von Beschichtungsaufgaben eingesetzt, Beispiele sind:
- Optik: Brillen, Objektive
- Automobiltechnik: Scheinwerfer, Spiegel
- Werkzeuge: Gehärtete Oberflächen
- Getränketechnologie: Innenbeschichtung von PET-Flaschen mit Siliziumdioxid.
Charakteristische Eigenschaften
Bei Niederdruckplasmen ist infolge des niedrigen Drucks die typische mittlere freie Weglänge so gross, dass Stossprozesse "selten" sind. Entsprechend sind die unterschiedlichen Teilchensorten (Schwerteilchen, Elektronen) nicht im thermischen Gleichgewicht, d.h. besitzen unterschiedliche Temperaturen.
Bei Technischen Niederdruckplasmen werden über selektive Heizung der Elektronen Elektronentepmeraturen von einigen Elektronenvolt (mehreren 10000 K) erreicht, während die Temperatur des Neutralgases wenig über Zimmerteperatur liegt. Dadurch können auch thermisch sensible Materialien wie Kunstoffe mittels Niederdruckplasmen bearbeitet werden.
Wesentlichen Anteil an den technologisch verwertbaren Eigenschaften haben die Randschichten, also der Übergangsbereich vom Plasma zur Wand oder zum Werkstoff.
Literatur
- G. Franz, Oberflächentechnologie mit Niederdruckplasmen. Beschichten und Strukturieren in der Mikrotechnik, Springer Verlag 1994
- A. Grill, Cold Plasma in Materials Fabrication. From Fundamentals to Applications, IEEE Press, New York 1994