Buch, Deutsch, 220 Seiten, Format (B × H): 145 mm x 210 mm
Buch, Deutsch, 220 Seiten, Format (B × H): 145 mm x 210 mm
ISBN: 978-3-8325-0062-7
Verlag: Logos
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit raum-und zeitaufgelösten Untersuchungen an gepulste Mikrowellenentladungen bei Atmosphärendruck Gasgemischen aus Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2) und Stickstoffmonoxid (NO). Im Vordergrund steht dabei das Studium der grundlegenden Prozesse, welche zum Abbau von Stickoxiden führen. Zur orts- und zeitaufgelösten Messung der rovibratorischen Besetzungsdichte von Stickstoff, aus der sich auch Rotations(Gas)- und Vibrationstemperatur bestimmen lassen, wird die kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung (CARS) eingesetzt. Die Zusammensetzung des behandelten Gasgemisches wird mittels FTIR-Spektroskopie ermittelt.
Zur Interpretation der Messergebnisse wird eine nulldimensionale Modellierung durchgeführt, die neben der Elektronenkinetik die Vibrationskinetik und plasmachemische Reaktionen zeitabhängig berechnet. Zur Beschreibung des Zündvorgangs, bei dem sich im Plasma filamentartige Strukturen ausbilden, wurde eine zweidimensionale Modellierung gewählt, die mit einem Monte-Carlo-Verfahren die Bewegung der Elektronen im Plasma sowie Bildungs- und Verlustprozesse simuliert.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden vier gepulste Mikrowellenplasmaquellen entwickelt und betrieben, bei denen die Plasmazündung durch Feldüberhöhung in einer resonanten Struktur erzielt wird. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Frequenz der anregenden Mikrowelle (2.46-9.5 GHz), des verwendeten Mikrowellenmodes in der Resonanzstruktur und des Zündverhaltens.
Alle erzeugten Plasmen zeichnen sich durch eine starke Abweichung vom thermodynamischen Gleichgewicht aus und zwar um so ausgeprägter, je kürzer und intensiver die Mikrowellenpulse werden. Am deutlichsten tritt dieses Verhalten in reinem Stickstoff als Arbeitsgas auf. Praktisch nur die Elektronen können Energie aus dem Mikrowellenfeld aufnehmen und erreichen so mittlere Energien von einigen eV. Bei kurzen Pulsdauern (< 1 Mikrosekunde) kann kaum Energie durch elastische Stöße auf die Schwerteilchen übertragen werden, wodurch die Gastemperatur unter 500K bleibt. Inelastische Stöße führen hingegen zur Bildung vibratorisch und elektronisch angeregter Spezies sowie zur Dissoziation und Ionisation. Die Elektronenenergieverteilungsfunktion weicht erheblich von einer Maxwellverteilung ab und oszilliert mit der doppelten Mikrowellenfrequenz, da die Energierelaxationsrate der Elektronen ungefähr so groß wie die Mikrowellenfrequenz ist, was für die Modellierung der Vorgänge berücksichtigt werden muss.
Autoren/Hrsg.
Fachgebiete
- Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Chemische Reaktionstechnik (incl. Katalyse, Elektrolyse)
- Technische Wissenschaften Verfahrenstechnik | Chemieingenieurwesen | Biotechnologie Brennstoffe, Kraftstoffe, Explosivstoffe
- Technische Wissenschaften Maschinenbau | Werkstoffkunde Technische Mechanik | Werkstoffkunde Strömungslehre
- Technische Wissenschaften Umwelttechnik | Umwelttechnologie Luftreinhaltung
- Naturwissenschaften Physik Mechanik Kontinuumsmechanik, Strömungslehre
