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F&E Schwerpunkte / Schwerpunkt: Ultra-Präzisions Oberflächenformgebung

Ionenquellen- und Anlagenentwicklung

Das IOM hat eine langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Breitstrahlionenquellen und deren Anpassung an spezielle Anforderungen der Anwendungen. Arbeitsschwerpunkte sind die Untersuchungen unterschiedlicher Plasmaanregungsprinzipien zur Erzeugung von Plasmen für Niederenergie-Breitstrahlionenquellen (induktive HF-Anregung (13,56 MHz), resonante Mikrowellenanregung (2,45 GHz) und Heißkatoden-DC-Anregung), zu Multiaperturgittersystemen (Modellierung, Materialien, Herstellungstechnologien) und die experimentelle Charakterisierung der Eigenschaften des generierten Ionenbreitstrahls.

Die umfassende Modellierung sowohl der Teilchenstrahlen als auch der Plasmaeigenschaften selbst ist substantieller Teil dieser Entwicklungen und ermöglicht ein rasches Reagieren auf neue technologische Anforderungen.

Entwicklungen zur Strahlcharakterisierung (Faraday- und Thermosonden-Array) und zur Ionenquellenperipherie (Mikrowellenapplikator, Netzteile, Strahlschalter, Substrathalter) werden durchgeführt.

Es entstanden in den letzten Jahren Ionenquellen mit Strahlabmessungen von < 1mm (Feinstrahlquelle - FWHM 250 µm) bis zu 2 m (skalierbare Linearquellen). Durch neue Entwicklungen können Strahlprofil und Strahlstromdichte auf unterschiedlichen, den technologischen Anforderungen anpaßbaren Wegen (elektrisch, Gittergeometrie, Clusterung bzw. Schalter für die Puls-Längen-Modulation des generierten Ionenstrahls bei fixen ionenoptischen Eigenschaften) gesteuert werden.


Lineare 2 Meter Ionenstrahlquelle auf Basis einer ECR-Plasmaanregung für Oberflächenmodifizierungsprozesse

  

 
Dual-Beam Beschichtungsanlage mit 2 ECR-Ionenquellen
Dual-Beam Beschichtungsanlage mit 2 ECR-Ionenquellen
  

Ionenquelle ISQ 40
4 cm Ionenquelle ISQ 40 mit HF- oder DC-Entladung,
verfügbar als flanschmontierte oder Einbauquelle

Eine gute Position hat sich das IOM im Raumfahrtsektor beim Design und Test elektrischer Triebwerke gemeinsam mit industriellen Auftraggebern erarbeitet. Spezielle Lebensdauertests, materialwissenschaftliche Untersuchungen zu sputterresistenteren Gittermaterialien und ionenstrahldiagnostische Untersuchungen an unterschiedlichen Triebwerkstypen sind neben Modellierungen der Plasmaeigenschaften und Optimierung von Gittersystemgeometrien und –herstellungsverfahren die wesentlichen Arbeitsgebiete mit gewünschten Synergien auf die terrestrischen Anwendungen

Ausgewählte Publikationen zu diesem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt

  • H. Neumann, M. Tartz, F. Scholze, T. Chassé, H. Kersten, H. Leiter, Broad beam ion sources for electrostatic space propulsion and surface modification processes: From roots to present applications, Contrib. Plasma Phys. 47 (7) (2007) 487-497.
  • F. Scholze, H. Neumann, M. Tartz, J. Dienelt, H. Schlemm, Ion current density profile control of a scalable linear ion source and its application, Rev. Sci. Instrum. 77 (2006) 03C107 .
  • H. Kersten, R. Wiese, M. Hannemann, A. Kapitov, F. Scholze, H. Neumann, R. Hippler, Plasma and ion beam characterization by non-conventional methods, Surf. Coat. Tech. 200 (2005) 809-813.
  • M. Zeuner, F. Scholze, H. Neumann, T. Chasse, G. Otto, D. Roth, A. Hellmich, B. Ocker, A unique ECR broad beam source for thin film processing, Surf. Coat. Tech. 142-144 (2001) 11-20.

Kontakt

Horst Neumann
    Tel.: +49 (0)341 235-2681, email: horst.neumann (at) iom-leipzig (Punkt) de

Siehe auch