Heidelberg 1999 – wissenschaftliches Programm

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P: Plasmaphysik

P 20: Diagnostik (Poster)

P 20.2: Poster

Montag, 15. März 1999, 16:30–19:00, PY

Reaktionskinetik in molekularen Mikrowellenplasmen      — •L. Mechold¹, J. Röpcke¹, M. Käning¹, D. Loffhagen¹ und P.B. Davies² — ¹Institut für Niedertemperatur-Plasmaphysik, Greifswald — ²Department of Chemistry, University of Cambridge, U.K.

Die Beschreibung der Phänomene in molekularen Niederdruckplasmen ist nach wie vor unzureichend. Zur Untersuchung der komplexen chemischen Vorgänge wurden kohlenwasserstoffhaltige Mikrowellenplasmen verwendet, die sich durch eine besonders große Anzahl chemisch aktiver transienter und stabiler Moleküle auszeichnen. Für die Bestimmung der Teilchenkonzentrationen kam die IR-Diodenlaser Absorptionsspektroskopie zum Einsatz. Unter veränderlichen Anteilen von H₂ und O₂ in CH₄- bzw. CH₃OH-haltigen Plasmen wurde das Reaktionsverhalten vom Methylradikal und elf weiteren wichtigen Molekülen untersucht. Darunter konnten erstmalig Formaldehyd und Ameisensäure nachgewiesen werden. Der Dissoziationsgrad des zugeführten Kohlenwasserstoffs varierte bis zu 90 % und das Methylradikal konnte im Bereich 10¹⁰−10¹¹ cm⁻³ gemessen werden. Im Rahmen eines theoretischen Modells, bei dem verbesserte Ratenkoeffizienten für die Elektronenstoßprozesse Verwendung fanden, wurden 12 molekulare Spezies und 57 chemische Reaktionen berücksichtigt. Der Vergleich der theoretischen und gemessenen Teilchenkonzentrationen zeigte eine qualitative und größenordnungsmäßige Übereinstimmung für beliebige Sauerstoffanteile und ermöglichte eine detaillierte Analyse der wesentlichen Reaktionspfade. Weiterhin sind Vorhersagen plasmachemisch entstandener Verbindungen möglich, welche beispielsweise im Fall des Formaldehyds experimentelle Bestätigung fanden.