Zusammenarbeit
mit dem Institut für Niedertemperaturplasmaphysik in Greifswald
Exquisites Spürgerät im Dienst der Diamantproduktion
Der
härteste Stoff der Welt wird aus flüchtigen Teilchen gewonnen:
im Reaktor entsteht synthetischer Diamant aus heißen Gasen.
Für Untersuchungen, die den Prozessablauf und das Ergebnis
verbessern sollen, hat der Erlanger Lehrstuhl Werkstoffkunde und
Technologie der Metalle (WTM) von Prof. Dr. Robert Singer einen
hochkarätigen Partner gefunden. Das Institut für Niedertemperaturplasmaphysik
(INP) in Greifswald stellt eine hochgenaue Laser-Messtechnik zur
Verfügung, die es ermöglicht, die Konzentration und Verteilung
verschiedener für das Diamantwachstum wichtigen Moleküle
und Radikale simultan im Detail zu bestimmen.
Gemeinsam sind
Dr. Frank Hempel (links) vom INP und Dipl.-Ing. Joachim Hirmke vom
WTM am laseroptischen Aufbau des INP beschäftigt, der vor der
in Eigenbau entstandenen Diamantzüchtungsanlage der Universität
Erlangen-Nürnberg angebracht wurde.
Ein Teil auf
eine Milliarde Teilchen kann die „Tunable Diode Laser Absorption
Spectroscopy“ aufspüren. Mit solchen Fähigkeiten
rechtfertigt das Messgerät seinen Preis, der über einer
halben Million Euro liegt. Um das Diamantherstellungsverfahren der
Chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) zu optimieren, ist dieser
infrarot-spektroskopische Aufbau ein äußerst wertvolles
Hilfsmittel. Es ermittelt die exakte Zusammensetzung der Prozessgase
und macht es möglich, jeweils den Bezug zum beobachteten Diamantwachstum
herzustellen. In Versuchsreihen können Temperatur, Gasdruck
und Gaszusammensetzung kontrolliert verändert und schließlich
so gewählt werden, dass der Diamant schneller und in besserer
Qualität gezüchtet werden kann.
Der aus der
Gasphase abgeschiedene synthetische Diamant hat ebenso wie Naturdiamant
herausragende Materialeigenschaften, die für technische Anwendungen
interessant sind. Er ist nicht nur unvergleichlich hart, sondern
auch extrem wärmeleitfähig, chemisch beständig und
gut bio-verträglich. Diese Eigenschaften machen Diamant zu
einem vielseitig einsetzbaren Werkstoff. Hauptsächlich wird
CVD-Diamant als ultraharte Verschleißschutzschicht auf Werkzeugen
oder in Tribologischen Systemen wie z. B. Gleitringen in Pumpen
verwendet. In der Mikroelektronik werden Diamant-Wärmesenken
zur effektiven Kühlung von Hochleistungsbauelementen eingesetzt.
Auf dem Feld der Medizintechnik untersucht man Diamant als Überzug
für metallische Komponenten von Hüft- und Kniegelenksimplantaten.
An der Universität Erlangen-Nürnberg wird seit vielen
Jahren Know-how zur Diamantbeschichtung der unterschiedlichsten
Materialien aufgebaut. Die WTM-Ausgründung DiaCCon GmbH versucht,
dies für industrielle Anwendungen umzusetzen.
Weitere Informationen
Dipl.-Ing. Joachim
Hirmke
Lehrstuhl Werkstoffkunde und Technologie der Metalle
Tel.: 09131/85-27520
Joachim.Hirmke@ww.uni-erlangen.de
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