Stuttgart 2012 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 6: Grundlegende Phänomene

P 6.3: Fachvortrag

Montag, 12. März 2012, 17:30–17:55, V57.01

Elektronenschwärme in elektronegativen Gasmischungen — Christian M. Franck und •Dominik A. Dahl — High Voltage Laboratory ETH Zürich

Um SF₆ in der Hochspannungstechnik zu ersetzen braucht es Gasmischungen, welche ein oder zwei Elektronen anlagernde Species mit ein oder zwei Inertgasen kombinieren. Wegen der vielen Kombinationsmöglichkeiten muss die Suche geleitet werden von einem physikalischen Verständnis elektrischer Entladungen in solchen Gasmischungen. Die Phänomene können derzeit nicht berechnet werden, vor allem weil fundamentale Daten über alternative Elektronen anlagernde Gase fehlen.

Wir messen die Schwarmparameter von Elektronen und Ionen in einer Townsend-Entladung. Mit einem Laserpuls von 1.5 ns FWHM wird an einer Photokathode aus 15 nm Goldfilm ein Elektronenschwarm erzeugt. Die Drift des Schwarms im homogenen elektrischen Feld durch die Gasprobe zur Anode erzeugt einen Verschiebestrom, der mit hoher zeitlicher Auflösung aufgezeichnet wird. Aus einem Modell der Bewegung der Ladungsträger werden die Schwarmparameter gewonnen. Unser Experiment ist besonders geeignet für Gasmischungen, da Serien von Messungen und Auswertungen automatisiert laufen. Messreihen wurden mit Ar, N₂, CO₂, SF₆ und deren binären und ternären Mischungen durchgeführt. Die gemessenen Schwarmparameter werden mit den bekannten Querschnitten der Moleküle für Vibrationsanregung und für Anlagerung von Elektronen in Beziehung gesetzt. Aus den Ergebnissen werden Kriterien für günstige Gasmischungen abgeleitet.