Atmosphärische Plasmaquelle – erste Pilotserie

Plasmen bei Atmosphärendruck stehen derzeit im Focus vieler Forschungsaktivitäten, da sie neue Anwendungsfelder im medizinischen und technischen Bereich erschließen können. Am FBH wurde zusammen mit der Aurion Anlagentechnik eine neue Mikrowellen-Plasmaquelle für den Betrieb bei Atmosphärendruck entwickelt. In diese Quelle ist der Mikrowellenoszillator integriert, der als verstärkendes Element einen beim FBH gefertigten GaN-Leistungstransistor enthält. Aufgrund des integrierten Konzeptes kann die Quelle kostengünstig gefertigt werden, weiterhin ist ein sicherer Betrieb ohne hohe Spannungen möglich.

Dieses ist derzeit die weltweit einzige Plasmaquelle, die einen GaN-Transistor für die Leistungserzeugung verwendet. Es wird eine Versorgungsspannung von nur 24 V benötigt, der Mikrowellenoszillator liefert eine Leistung von ca. 10 W an das Plasma. Das Mikroplasma im Inneren der Quelle erreicht eine Temperatur von mehr als 1200°C. Diese ist viel höher als z. B. bei Barriereentladungen und eröffnet interessante plasmachemische  Anwendungen, dennoch ist die Temperatur im Behandlungsbereich außerhalb der Quelle kleiner als 60°C.   

Schlüssel zum Erfolg war die Entwicklung von neuen Mikrowellen-Messverfahren, mit denen das nichtlineare und dynamische Impedanzverhalten der Plasmalast untersucht wurde. Dadurch konnte die Schaltung des Leistungsoszillators optimal ausgelegt werden.

Im Anschluss an die Optimierung mehrerer Prototypen wurde jetzt eine erste Pilotserie gefertigt. Nach dem Aufbau und der elektrischen Inbetriebnahme beim FBH wurden die Quellen bei Aurion quantitativ auf ihre Prozessfähigkeit hin vermessen. Dabei hat sich gezeigt, daß die Aktivierungsleistung hoch ist und die Serie eine  geringe Streuung aufweist. Derzeit werden die Quellen zur Erprobung und Applikationsentwicklung an Anwender weitergegeben.

FBH-Forschung: 24.06.2010