Ziel
Nanopartikel mit spezifischen Eigenschaften werden vielfach durch Gasphasen-synthese hergestellt, da dadurch eine hohe Reinheit der Materialien und ein hoher Durchsatz erreicht werden kann. Die Eigenschaften der erzeugten Partikel hängen dabei stark von den Bedingungen während der Synthese ab. Nicht-invasive laseroptische Messtechniken ermöglichen, diese Bedingungen während der Synthese zu beobachten. Von besonderem Interesse ist die Temperatur- und Konzentrationsverteilung in der Gasphase. Diese Informationen werden dann zur Entwicklung und Validierung von Simulationsverfahren eingesetzt. Für diese Fragestellung sind Messverfahren noch nicht etabliert. Die im IVG vorhandene Einrichtung erlaubt die Entwicklung von diagnostischen Verfahren unter einer großen Bandbreite von Betriebsbedingungen, die dann auf Syntheseanlagen im größeren Maßstab übertragen werden.

Verfahren
Laser-induzierte Fluoreszenzspektroskopie ermöglicht es über das Leuchten von mittels Laserbeschuss angeregten Molekülen quantitative Aussagen über ihre Temperatur und ihre Verteilung zu machen. Zum einen werden Techniken entwickelt, um die Konzentrationsverteilung verschiedener für die Partikelsynthese wichtiger Spezies wie Atome und kleiner molekulare (meist oxidischer) Zwischenprodukte quantitativ zu beschreiben. Zum anderen wird für die Messung der Gasphasentemperatur beispielsweise Stickstoffmonoxid (NO) dem Gasgemisch in kleinen Mengen zugegeben, um Anhand der gut bekannten temperaturabhängigen spektralen Eigenschaften des NO Moleküls die lokale Temperatur im Reaktor aufzunehmen. Durch geeignete Lichtschnittverfahren, lassen sich die genannten Größen mit zwei- oder sogar dreidimensionaler Ortsauflösung bestimmen. Die Ergebnisse unterstützen die modellhafte Beschreibung der Prozesse und dienen zur Validierung von simulationsverfahren.

Veröffentlichungen
Kronemayer H., Ifeacho P., Hecht C., Dreier T., Wiggers H., Schulz  C. Appl Phys B 88:373-377 (2007)
Hecht C., Kronemayer H., Dreier T., Wiggers H., Schulz C. Appl Phys B 94:119 (2008)

Kontakt: apl. Prof. Dr. H. Wiggers, Hartmut Wiggers, Tel.: +49 (0)203 - 379 8087, IVG