Niederdruck-Plasmen kennt eigentlich jeder, der schon einmal eine Leuchtstoffr?hre in der Hand hatte. Die Lampen enthalten ein Gas unter sehr geringem Druck. Durch Anlegen einer Spannung werden darin Elektronen stark beschleunigt. Wenn sie mit Gasteilchen kollidieren, k?nnen aus letzteren geladene Ionen oder auch besonders reaktive neutrale Teilchen entstehen, sogenannte Radikale. ?Diese lassen sich zum Beispiel nutzen, um von Oberfl?chen Material abzutragen und so etwa auf Mikrochips miniaturisierte Schaltkreise zu erzeugen“, erkl?rt Dr. Roland Friedl von der Arbeitsgruppe Experimentelle Plasmaphysik der Universit?t Augsburg.

VUV kann Oberfl?chen angreifen

In Niederdruck-Plasmen entsteht aber auch besonders energiereiche ultraviolette Strahlung, die als VUV (Vakuum-UV) bezeichnet wird. Manchmal ist das erwünscht. So wird VUV-Strahlung zur Desinfektion von Oberfl?chen medizinischer Implantate eingesetzt. Andererseits kann sie auch ungewollte Effekte ausl?sen: Sie kann beispielsweise die Oberfl?chen angreifen, die ihnen ausgesetzt sind, und darin für sch?dliche chemische Reaktionen sorgen.

?Ziel ist es daher, Sch?den durch VUV-Strahlung m?glichst gering zu halten und ihre gewollten Effekte zu verst?rken“, betont Friedl, der in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Ursel Fantz promoviert hat. ?Das l?sst sich etwa durch gezielte Ver?nderung von Druck, Temperatur oder Zusammensetzung des Plasmas erreichen.“ Auf diese Weise ist es oft m?glich, Intensit?t und Wellenl?ngenverteilung der VUV-Strahlung zu optimieren. Doch dazu muss man beides erst einmal messen. ?Das ist aber nicht so trivial, wie es sich anh?rt“, erkl?rt Friedl. ?Man nutzt dazu oft gro?e und teure Spektrometer, die zudem aufw?ndig kalibriert werden müssen.“

Ger?t vereinfacht die Optimierung von Niederdruck-Plasmen

Die Forschenden haben nun jedoch ein handliches und preiswertes Ger?t entwickelt, das diese Nachteile nicht hat. Es besteht aus einem Sensor, der für UV-Licht empfindlich ist, einer sogenannten Photodiode. Beim Messvorgang werden vor diese Diode verschiedene Filter gesetzt, die jeweils nur bestimmte Teile des UV-Spektrums durchlassen. ?So k?nnen wir feststellen, welche Wellenl?ngen in der VUV-Strahlung auftreten“, sagt Dr. Caecilia Fr?hler-Bachus, die das Projekt unter Betreuung von Roland Friedl in ihrer Promotion ma?geblich vorangetrieben hat. Das Team wollte aber auch wissen, wie intensiv die VUV-Strahlung in den verschiedenen Wellenl?ngenbereichen war. ?Dazu haben wir unseren Detektor an einem handelsüblichen VUV-Spektrometer kalibriert, das seinerseits zuvor aufw?ndig kalibriert wurde“, erkl?rt Fr?hler-Bachus. Dadurch l?sst sich mit dem neuen Ger?t die VUV-Strahlung über einen breiten Bereich des Spektrums genau quantifizieren - mit kleinen und kostengünstigen Detektoren konnte man das bislang nicht.

Die Neuentwicklung l?sst sich zum Beispiel nutzen, um die verschiedenen Parameter bei der Erzeugung des Plasmas so zu optimieren, dass die entstehende VUV-Strahlung m?glichst wenig Schaden anrichtet, ohne die anderen prozessf?rdernden Eigenschaften des Plasmas zu verlieren. Finanziert wurde das Projekt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). ?Wir haben darin zudem die M?glichkeiten und Grenzen des Verfahrens ausgiebig analysiert“, sagt Friedl. Der Detektor funktioniert so gut, dass er bereits von verschiedenen Forschungslaboratorien in Deutschland genutzt wird - ein Erfolg, auf den die Augsburger Arbeitsgruppe spürbar stolz ist.

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