Samenvatting

Gas-oppervlakte interacties staan centraal in talrijke natuurlijke en industriële processen. Het begrijpen van deze interacties is belangrijk voor de ontwikkeling van diverse toepassingen. Dit interactieproces wordt sterk beïnvloed door de energie van de atomen / moleculen in het gas.

Bij het instituut voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) Rijnhuizen wordt onderzoek gedaan naar de invloed van deze energie ten aanzien van het interactieproces (verstrooiing, kleven en reactie) met een oppervlak. Hierbij wordt op wetenschappelijk niveau onderzoek gedaan naar gas- oppervlakte interacties op atomair / moleculair niveau.
Dit gebeurt onder andere in een opstelling genaamd de 'Surface-PSI'.
Op deze opstelling kan onderzoek gedaan worden naar het interactieproces van gasdeeltjes met een energie van 1-10 elektronvolt (eV). De energie van de gasdeeltjes wordt gecreëerd door een bron, de cascaded arc plasma source. Deze cascaded arc produceert een plasmabundel van gasdeeltjes met de energie van 1-10 eV. Het interactieproces gebeurt hierbij met een gepulsde bundel met een frequentie van 400 Hz.

Uitgevoerde onderzoeken op de Surface-PSI geven al waardevolle meetwaardes over gas-oppervlakte interactieprocessen in dit gebied. Echter de brede energierange van 1-10 eV beperken de bruikbaarheid van de verkregen meetwaardes. Verwacht wordt dat in dit energiegebied het interactieproces sterk beïnvloed wordt door de energie van de deeltjes. Om een beter inzicht te krijgen in het karakteriseren van het interactieproces in dit gebied is een smallere energierange wenselijk.
De opdracht hierbij is om een constructie te ontwerpen die dit mogelijk maakt. Hierbij dient de frequentie te worden verhoogd naar 1000 Hz. Daarnaast dient het gebruik van reactieve moleculaire bundelgassen tot de mogelijkheden te behoren. Echter zonder dat deze gassen de prestaties van de cascaded arc nadelig beïnvloeden. Verder dient de positie van de cascaded arc instelbaar te zijn om de eigenschappen van het plasma te kunnen beïnvloeden.

Onderzocht is hoe de smallere energierange kan plaatsvinden tegelijk met de verhoogde frequentie. Welke parameters er belangrijk zijn en hoe dit vertaald kan worden naar technische ontwerpspecificaties. Vanuit deze specificaties zijn er concepten ontwikkeld, van waaruit een concept is uitgewerkt tot een ontwerp.