Demonstrationsexperimente zum Arbeitsgebiet Nichtlineare Systeme und Strukturbildung

Dr. J. Berkemeier, Prof. Dr. H.-G. Purwins

Zweidimensionale Wechselspannungs-Gasentladung

Aufbau

Bei diesem Experiment (Abb. 1 und 2) wird zwischen zwei Elektroden eine Barrierenentladung gezündet. Die Elektroden bestehen aus 0,5 mm dicken Glasplatten, die an der Außenseite mit ITO beschichtet sind. Die Dicke des Gasspaltes beträgt ebenfalls 0,5 mm und wird über einen Spacerring eingestellt. Der Entladungsraum hat einen Durchmesser von 39 mm. Die Elektroden mit dem Spacerring werden in ein Vakuumgefäß mit Fenster eingebaut. Dieses Gefäß wird wie im Versuch "1D-DC-Gasentladung" beschrieben, evakuiert und mit Helium befüllt.

In der Abbildung 2 ist auch die elektrische Beschaltung gezeigt. Die Versorgung erfolgt über einen Standard-Sinusgenerator mit nachgeschaltetem Verstärker. Der Verstärker sollte bei der Betriebesfrequenz von 200 kHz eine Spannungsamplitude von ca. 150 Vpp und einen Strom von ca. 1 A liefern können. Da diese Spannung zu gering ist, enthält die Schaltung noch einen Resonanzkreis mit L = 1,3 mH und C = 20 nF. Auf diese Weise wird eine Spannung von über 1000 Vpp erreicht

Versuchsdurchführung

Zuerst wird das Vakuumgefäß zwei- bis dreimal auf unter 1 hPa evakuiert und zum Spülen mit Helium gefüllt. Der Arbeitsdruck beträgt 200 hPa. Die Spannungsamplitude wird langsam erhöht, bis Entladungsspots entstehen (ca. 1000Vpp). Nach dem Zünden der Entladung wird die Spannungsamplitude langsam reduziert. Die Anzahl der Spots nimmt ab. Bei einer genügend kleinen Amplitude existieren nur noch wenige Spots, die sich frei bewegen und bei Stoß vernichten, bis zum Schluss nur noch ein oder zwei übrig bleiben. In der Abbildung 3 ist eine typische Struktur mit wenigen Spots zu sehen.

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