1. Einführung in die Niederdruckplasmatechnik

1.1. Wie funktioniert eine Niederdruckplasmaanlage?

Die wichtigsten Anlagenkomponenten sind die Rezipient, die Vakuumpumpe und ein Hochfrequenzgenerator zur Erzeugung des Plasmas.

Das Funktionsprinzip einer Niederdruckplasmaanlage kann anhand der Abbildungen 1 und 2 am einfachsten erklärt werden.

Abb. 1: Prinzipieller Aufbau von kHz- und MHz- Plasmaanlagen

Abb. 2: Prinzipieller Aufbau einer Mikrowellen-Plasmaanlage (2,45 GHz)

Bei einem Plasmaprozess ergibt sich folgender Ablauf (Abb. 3 u.)

Zuerst wird in einem Rezipienten mit Hilfe einer Vakuumpumpe ein Unterdruck erzeugt. Bei einem Druck von ca. 0,1 mbar wird dann das Prozessgas (z.B.: Sauerstoff) in die Kammer eingeleitet.

Der Arbeitsdruckbereich liegt bei ca. 0,1 bis 1,0 mbar. Wenn der Arbeitsdruck erreicht ist, wird der Generator zugeschaltet und das Prozessgas im Rezipient ionisiert. Das Behandlungsgut wird dem Plasma ausgesetzt. Der Plasmaanlage wird kontinuierlich frisches Gas zugeführt während verunreinigtes Gas abgesaugt wird.

Der Aufbau einer Plasmaanlage kann sehr unterschiedlich gestaltet sein, da es sehr vielseitige Möglichkeiten gibt.

Eine dieser Variationsmöglichkeiten betrifft den Rauminhalt des Rezipienten. Die Kammergröße wird dabei nach der Größe und Menge des Behandlungsgutes ausgelegt.Große Rezipienten können ein Volumen von 10.000 l und mehr haben. Laboranlagen haben Volumina im Bereich von 1 bis 50 l. Die Vakuumpumpen werden an die Rezipientengröße und an den gewünschten Gasdurchsatz während des Plasmaprozesses angepasst.

   Abb. 4: Laboranlage "Femto"                           Abb. 5: Großanlage "Tetra-12600"

Weitere Variationsmöglichkeiten betreffen die Art der Plasmaerzeugung. Die zur Plasmaerzeugung notwendige Energie kann auf unterschiedliche Weise in die Kammer eingekoppelt werden.

Bei kHz-(40kHz) und MHz-Maschinen (13,56 MHz) befindet sch eine Elektrode meist innerhalb der Plasmakammer (Abbildung 1).

Bei Mikrowellenmaschinen (2,45 GHz) befindet sich eine Antenne fest eingebaut am Magnetron. Das Magnetron ist ein Elektronenröhrenoszillator, der auf einer festen Frequenz schwingt. Die Antenne des Magnetrons darf sich nicht im Vakuum befinden. Deshalb muss die Mikrowellenstrahlung durch ein Glas- oder Keramikfenster in die Kammer eingeleitet werden (Abb. 2).

Zudem gibt es viele Zusatzoptionen (siehe Kapitel 2.7. "Lieferbare Optionen").

Für die Prozessentwicklung ist es wichtig, Probeteile zu behandeln. Deshalb sollten Sie nicht zögern, Probeteile zu schicken*.

Beispiele für Probeteile / Produktgruppen:

Abb. 6: Automotive Zubehör           Abb. 7: Medizintechnik          Abb. 8: Halbleiterindustrie / Elektronik

Abb. 9: Dichtungsringe/Elastomere    Abb. 10: Alle Arten von Kunststoffen        Abb. 11: z.B. Skibrillen

Abb. 12: Sensoren/Detektoren    Abb. 13: Metalle        Abb. 13: Pulver