Modellierung des Gasmanagements in Mikrowellen-Plasmabrennergeometrien für die gezielte Einbringung von Partikeln und deren Verdampfung für chemische Hochrateprozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Stroth
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213099276

Für energieeffiziente und ressourcenschonende Hochrateprozesse in der plasmachemischen Beschichtungstechnik ist eine empirische Optimierung des Gasmanagements nicht ausreichend. Daher besteht auf dem Gebiet der Modellierung und Simulation von plasmachemischen Prozessen großer Forschungsbedarf. Das Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der Simulation von heißen und kalten Gasströmungen in unterschiedlichen Geometrien, der detaillierten Modellierung des Plasmas sowie dem Aufschmelzen, Verdampfen und der Überführung in die Plasmaphase von eingebrachten Partikeln, wodurch Erkenntnisse über chemische Vorgänge in reaktiven Plasmen und ein eingehendes Verständnis der Plasma-Partikel- Wechselwirkung erlangt werden. Die Resultate der Plasmasimulation, wie die räumliche Verteilung von Elektronendichte und Elektronen- und Gastemperatur, werden mit optischer Emissionsspektroskopie validiert. Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeits-Kameraaufnahmen von Partikelleuchtspuren werden deren Trajektorien beobachtet und dienen somit zur Überprüfung der Strömungssimulationsergebnisse. Diese Arbeiten bieten die Grundlage für eine erfolgreiche Entwicklung verbesserter Reaktorgeometrien und einer effizienten Gas- und Partikelzuführung, die eine Optimierung von Hochrateprozessen zur Folge hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Matthias Walker