Plasmadichtebestimmung mittels Dual-Frequency-Multichannel-Boxcar-THz-Time-Domain-Spektroskopie
Meier, Steffen Marius - Ruhr-Universität Bochum (2017)
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und die Anwendung einer neuen nicht-invasiven plasmadiagnostischen Methode auf Grundlage der Terahertz-Time-Domain-Spektroskopie (THz-TDS). Die Methode nutzt die Vorteile von Pikosekunden-Strahlungspulsen und einem breiten Frequenzspektrum im THz-Band. Die Vermessung der zeitlichen Entwicklung des elektrischen Feldes der THz-Pulse liefert Zugriff auf die Amplituden- und Phaseninformationen.
Mithilfe der Dispersionsrelation von elektromagnetischen Wellen lassen sich die komplexe Dielektrizitätsfunktion, die Elektronendichte und die Elektronenstoßfrequenz in Plasmen ermitteln. Die (Weiter-)Entwicklung bis hin zur neuen Methode der Dual-Frequency-Multichannel-Boxcar-THz-Time-Domain-Spektroskopie (DFMB THz TDS) mit bis zu 100-200 ps Zeitauflösung wird demonstriert. Die Technik wurde sowohl zur Bestimmung der Plasmadichte in stationären ICP (He, Ne, Ar, Kr, Xe) als auch in gepulsten (Ar ICP, Ne ICP, Ar+Ti HiPIMS) Entladungen eingesetzt.