@phdthesis{Wild2015,
  author    = {Robert Wild},
  title     = {Laterale Strukturierung in planaren Barrierenentladungen},
  journal    = {Lateral patterns in planar barrier discharges},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-002359-6},
  year      = {2015},
  abstract  = {Im ersten Teil der Arbeit wird der erfolgreiche Aufbau einer Diagnostik zur quantitativen Bestimmung von Oberfl{\"a}chenladungsdichten beschrieben. Das Messprinzip bedient sich des elektro-optischen Pockelseffekts eines BSO-Kristalls, der in der Entladungszelle als Dielektrikum eingesetzt ist. Diese Methode arbeitet zeitlich und lateral aufgel{\"o}st, was die Untersuchung der Dynamik von Oberfl{\"a}chenladungen auf drei verschiedenen Zeitskalen erm{\"o}glicht. Die erste Zeitskala liegt in der Gr{\"o}{\"s}enordnung von einigen 100 ns. Damit kann erstmals die Deposition von elektrischer Ladung auf einer dielektrischen Oberfl{\"a}che w{\"a}hrend eines Entladungsdurchbruchs beobachtet werden. Die Deposition beginnt im Zentrum eines zuvor deponierten Ladungsspots. Die Polarit{\"a}t der neudeponierten Ladung ist der des urspr{\"u}nglichen Ladungsspots entgegengesetzt. Die Folge ist, dass die absolute Ladungsdichte im Zentrum im Verlauf einiger hundert Nanosekunden kleiner wird als in den Randbereichen. Der Umladungsprozess wird so lange fortgesetzt, bis das elektrische Feld der neu deponierten Ladungen dem {\"a}u{\"s}eren Feld so stark entgegenwirkt, dass die Spannung zur Aufrechterhaltung der Entladung unterschritten wird und die Entladung erlischt. Die zweite untersuchte Zeitskala liegt in der Gr{\"o}{\"s}enordnung der Periodendauer der externen Spannung. Im Nulldurchgang der Spannung liegen zeitlich station{\"a}re Ladungsdichteverteilungen auf dem Dielektrikum vor. Die Geometrie eines mittleren Ladungsspots wird in Abh{\"a}ngigkeit der anliegenden Spannungen und des Gasdrucks untersucht. Einerseits ist der Spotradius abh{\"a}ngig von den Ionisationsprozessen im Volumen, weil die Dichte der Raumladungen die St{\"a}rke des Elektronenfokus in das Innere der Entladung steuert. Andererseits wird die Spotbildung durch eine laterale Drift von Ladungstr{\"a}gern kurz vor der Oberfl{\"a}che aufgrund des elektrischen Feldes deponierter Ladungstr{\"a}ger beeinflusst. Die dritte untersuchte Zeitskala liegt in einer Gr{\"o}{\"s}enordnung von Sekunden. Im Fall einer initial homogenen Oberfl{\"a}chenladungsverteilung nimmt die mittlere Ladungsdichte in einer Gr{\"o}{\"s}enordnung von Sekunden monoton ab. Dieser Prozess stellt einen Ladungsabbau dar, dessen zeitliches Verhalten durch zwei {\"u}berlagerte Exponentialfunktionen beschreiben lie{\"s}. Dadurch werden zwei Ladungstr{\"a}gerpopulationen im BSO angenommen, die verschieden abgebaut werden. Im Fall einer initial inhomogenen Ladungsdichteverteilung wird ein Transport elektrischer Ladung auf der BSO-Oberfl{\"a}che in einer Gr{\"o}{\"s}enordnung von Sekunden beobachtet. Es wird weiterhin erstmals die durch einen Atmosph{\"a}rendruck-Plasmajet deponierten Ladungen auf BSO zeitaufgel{\"o}st gemessen. Die zeitliche Entwicklung der Oberfl{\"a}chenladungen kann mit der Messung des elektrischen Stroms an einer der Ringelektroden des Jets korreliert werden. Dadurch wird geschlossen, dass der Ladungsaustauch nicht direkt durch einen Bullet verursacht wird. Er erzeugt stattdessen einen elektrisch leitf{\"a}higen Kanal zwischen der D{\"u}se des Jets zur BSO-Oberfl{\"a}che. Infolgedessen kann Ladung, die sich auf der Innenseite der Jetkapillare befindet, auf den BSO-Kristall transportiert werden. Im zweiten Teil der Arbeit werden Kenngr{\"o}{\"s}en entwickelt, die den Ordnungszustand einer aus Einzelobjekten zusammengesetzten Entladungsstruktur quantitativ beschreiben. Die Kenngr{\"o}{\"s}en werten dabei die laterale Leuchtdichteverteilung der Entladungsemisssion, u.a. auf Basis der Tripel-Korrelationsfunktion. Dabei werden zwei separate Bifurkationsspannungen zwischen einer hexagonalen und einer ungeordneten Anordnung beobachtet: Bei der Verringerung der Spannung wird zun{\"a}chst der Bifurkationspunkt der azimutalen Ordnung durchlaufen und anschlie{\"s}end der Bifurkationspunkt der radialen Ordnung. Die Systeme gehen jeweils in einen Zustand geringerer Ordnung {\"u}ber. Die Ursache des Ordnungsverlusts ist das zunehmende Fehlen von Entladungsspots, was im Mittel zu einer geringeren Wechselwirkung der Spots untereinander f{\"u}hrt und das System an Freiheitsgraden gewinnt. Im dritten Teil dieser Arbeit wird erstmals ein Ansatz verfolgt, der die Steuerung lateral strukturierter Entladungen erm{\"o}glicht. Daf{\"u}r wurde ein Aufbau konstruiert, bei dem ein gek{\"u}hlter Halbleiter als Dielektrikum in der Entladungszelle dient. Dessen externe Beleuchtung f{\"u}hrt bei einer anliegenden Spannung zu einer {\"A}nderung des Spannungsteilerverh{\"a}ltnisses der kapazitiven Elemente und schlie{\"s}lich zu einer lokalen Erh{\"o}hung der Spannung {\"u}ber dem Entladungsraum. Die Gr{\"o}{\"s}e und Leuchtintensit{\"a}t der durch die Beleuchtung gez{\"u}ndeten Entladung ist stark abh{\"a}ngig von der beleuchteten Fl{\"a}che, der Leistungsdichte der Beleuchtung und der anliegenden Spannung.},
  language  = {de}
}