Das thermische Beschichten stellt eine der Schlüsselindustrien des 21.Jahrhunderts dar, dessen Entwicklung auch weiterhin durch den enormen Kostendruck getrieben werden wird. Für eine schnelle und kostengünstige Entwicklung neuer innovativer Oberflächen ist ein vertiefendes Verständnis des gesamten Beschichtungsprozesses notwendig. Dabei werden die schichtbildenden Partikel in einen heißen Gasstrahl eingebracht, welcher die Partikel dann wärmebehandelt und beschleunigt. Der Ort der Zugabe des Beschichtungsmaterials ist hierbei von entscheidender Bedeutung. Die Driftgeschwindigkeit ist einer der primären Faktoren für die Behandlung der Partikel in einem Gasstrahl. In dieser Arbeit wird ein neues, berührungsloses und rückwirkungsfreies Verfahren zur Bestimmung der Driftgeschwindigkeit durch Ausnutzung des Dopplereffektes an schnellen kalten und heißen Gasströmungen vorgestellt. Die neue Technik basiert dabei auf der geschwindigkeitsabhängigen Verschiebung nichtresonanter Lichtstreuung an gebunden (Rayleighstreuung) und freien Elektronen (Thomsonstreuung). Die Bestimmung der geschwindigkeitsinduzierten Wellenlängenänderung bedingt eine hohe spektrale Auflösung des gestreuten Lichtes. In dieser Arbeit wird zu diesem Zweck ein Fizeau-Interferometer (FI) mit hoher Auflösung verwendet. Dieser Interferometertyp besteht im Vergleich zu den sonst meist verwendeten Fabry-Perot-Interferometern (FPI) aus zwei optischen Platten die leicht gegeneinander verkippt sind. In klassischen FPIs werden hohe Anforderungen an die Parallelität der verwendeten optischen Platten gestellt, diese Anforderungen sind für das FI nicht notwendig. Der geringe Reflexionsfaktor (R=0.8) der verwendeten optischen Platten des FI führt dabei zu einer höheren registrierten Intensität am Detektor. Durch die Verwendung zweier um 180° gegeneinander versetzter zeitlich getrennter Laserpulse können relative Wellenlängenänderungen unterhalb des Auflösungsvermögens des FI bestimmt werden. Die Möglichkeit, durch Aufbauvariationen die spektralen Eigenschaften des FIs zu modifizieren, erlaubt die Adaption des Systems sowohl an kalte als auch heiße Gasströmungen. Zur Verifizierung des Systems für Kaltgas wurde eine deLavalsche Überschalldüse konstruiert und mittels eines Particle imaging velocimetry (PIV) Verfahrens vermessen. Die Ergebnisse beider Verfahren weisen für unterschiedliche Arbeitspunkte des FIs eine große Übereinstimmung auf. Die hohe Empfindlichkeit des Systems bedingt besonders bei geringen gestreuten Intensitäten einen hohen Einfluss des Falschlichtes. Dieser Falschlichteinfluss auf die ermittelten Geschwindigkeiten kann durch ein einfaches Interferometermodell abgeschätzt werden. Zur Untersuchung eines Gleichstromplasmas muss sowohl das Signal der Rayleigh- als auch der Thomsonstreuung detektiert werden. Die Bestimmung der Zusammensetzung erfolgt mittels eines theoretischen Modells, welches aus der effektiv in das Plasma abgegebenen elektrischen Leistung und dem Massenfluss die Neutralteilchen-, die Ionenund die Elektronendichte am Ausgang des Plasmagenerators ermittelt. Aus diesem Modell kann für verschiedenen Temperatur- und Geschwindigkeitsverläufe ebenfalls die Elektronen- und Ionentemperatur abgeschätzt werden. Die interpretierten Geschwindigkeiten stimmen sowohl mit den theoretisch berechneten als auch mittels Fluktuationen gemessenen Geschwindigkeiten gut überein.    «

Das thermische Beschichten stellt eine der Schlüsselindustrien des 21.Jahrhunderts dar, dessen Entwicklung auch weiterhin durch den enormen Kostendruck getrieben werden wird. Für eine schnelle und kostengünstige Entwicklung neuer innovativer Oberflächen ist ein vertiefendes Verständnis des gesamten Beschichtungsprozesses notwendig. Dabei werden die schichtbildenden Partikel in einen heißen Gasstrahl eingebracht, welcher die Partikel dann wärmebehandelt und beschleunigt. Der Ort der Zugabe des Be...    »