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Markus Berger

• Die Arbeit behandelt die Anwendung der Cavity-Ringdown-Spektroskopie als Plasmadiagnostik für Niederdruck-Wasserstoffplasmen. Bei der Cavity-Ringdown-Spektroskopie (CRDS) handelt es sich um ein Verfahren der Absorptionsspektroskopie. Das Verfahren basiert auf der Messung der Abklingzeit eines optischen Resonators, welcher das absorbierende Medium (in diesem Fall Wasserstoffplasmen) enthält und von außen durch Laserstrahlung angeregt wird. Das Abklingverhalten des Resonators reagiert sehr empfindlich auf das Absorptionsspektrum der Probe, so daß so Absorptionskoeffizienten von bis zu 10^-9 cm-1 gemessen werden können. Die Methode findet im Rahmen der Arbeit Anwendung auf zwei verschiedene Niederdruckplasmen und zwei verschiedene Plasmaspezies: In einem Mikrowellenplasma (Experiment an der Universität Augsburg) konnte ein Absorptionssignal des Molekülions H3+ mit einer Spitzenabsorption von lediglich 4x10^-8 cm^-1 erfolgreich nachgewiesen werden. Dies zeigt die Anwendbarkeit der CRDS alsDie Arbeit behandelt die Anwendung der Cavity-Ringdown-Spektroskopie als Plasmadiagnostik für Niederdruck-Wasserstoffplasmen. Bei der Cavity-Ringdown-Spektroskopie (CRDS) handelt es sich um ein Verfahren der Absorptionsspektroskopie. Das Verfahren basiert auf der Messung der Abklingzeit eines optischen Resonators, welcher das absorbierende Medium (in diesem Fall Wasserstoffplasmen) enthält und von außen durch Laserstrahlung angeregt wird. Das Abklingverhalten des Resonators reagiert sehr empfindlich auf das Absorptionsspektrum der Probe, so daß so Absorptionskoeffizienten von bis zu 10^-9 cm-1 gemessen werden können. Die Methode findet im Rahmen der Arbeit Anwendung auf zwei verschiedene Niederdruckplasmen und zwei verschiedene Plasmaspezies: In einem Mikrowellenplasma (Experiment an der Universität Augsburg) konnte ein Absorptionssignal des Molekülions H3+ mit einer Spitzenabsorption von lediglich 4x10^-8 cm^-1 erfolgreich nachgewiesen werden. Dies zeigt die Anwendbarkeit der CRDS als Diagnostik für bereits bestehende Laborplasmen. In einer hochfrequenzangeregten Ionenquelle (MPI für Plasmaphysik, Garching) konnte die Dichte negativer Wasserstoffionen (H-) und Deuteriumionen (D-) für verschiedene Experimentparameter quantitativ bestimmt werden. Die Arbeit zeigt die Anwendung der CRDS als leistungsfähige Plasmadiagnostik für Meßgrößen, welche ansonsten nicht zugänglich wären.…
• This work is about the application of cavity-ringdown-spectroscopy to low pressure hydrogen plasmas for plasma diagnostics. Cavity-ringdown-spectroscopy is a method of absorption spectroscopy. It is based on the measurement of the decay constant of light stored in an optical cavity. The optical cavity is pumped by an external laser source and contains the absorbing medium (hydrogen plasmas in this case). The decay constant of the light transmitted out of the cavity is extremely sensitive to additional absorptions. In this way, coefficients of absorption as low as 10^-9 cm^-1 can be resolved. The method is applied to two experimental setups: It is used for the detection of the H3+ molecular ion in a microwave driven discharge, and for the detection of H- in a RF-driven source for negative Ions. It is shown that cavity-ringdown-spectroscopy can give systematic measurements of quantities not accessible by other non-invasive diagnostic methods.