Mechanical Plasma Probes

Die sog. mechanischen Sonden gehören mit zu den wichtigsten Instrumenten bei plasmadiagnostischen Messungen und werden deshalb auch entsprechend häufig eingesetzt. Wie die Bezeichnung schon vermuten läßt, beruht die Meßmethode darauf, daß ein geeignet gestalteter Sondenkörper in den zu untersuchenden Plasmastrahl eingebracht wird. Dies unterscheidet sie von den optischen Verfahren, die gesondert behandelt werden. Im wesentlichen lassen sich die mechanischen Sonden je nach dem zu untersuchenden Parameter in fünf Gruppen einteilen. Man unterscheidet zwischen Keilsonden Pitotdrucksonden Wärmeflußsonden Enthalpiesonden Festkörperelektrolytsonden

Mini-Pitotsonde (59 kB)

Die Keilsonde dient zur Ermittlung des statischen Druckes und der Machzahl einer Überschallströmung. Mit einer Festkörperelektrolytsonde läßt sich der Sauerstoffpartialdruck in einer Strömung bestimmen. In den übrigen drei Fällen geht die zu messende Größe bereits aus der Bezeichnung hervor. Auch Massenspektrometer können prinzipiell zu den mechanischen Sonden gezählt werden. Aufgrund ihrer Komplexität und der recht speziellen Aufgabenstellung und Problematik der Massenspektrometrie ist dieser Meßmethode jedoch ein eigenens Kapitel gewidmet. Allen mechanischen Sonden ist gemeinsam, daß sie das Plasma nicht aktiv beeinflussen, sondern - quasi passiv - die Wirkungen der Plasmaströmung auf eine geeignete Art und Weise registrieren und zur Bestimmung der interessierenden Größe ausnutzen. Die in Kapitel 4 angesprochenen elektrostatischen Sonden werden daher im allgemeinen nicht mehr zu dieser Gruppe gezählt.

Stationäre Wärmeflußsonde (13 kB)

Mit Ausnahme der Machzahl- und der Sauerstoffpartialdruck-Bestimmung beruhen die Meßverfahren letztendlich alle auf der Messung von Druck, Durchfluß und/oder Temperatur, wobei sich zwischen der Bestimmung dieser Grundgrößen und der Ermittlung der eigentlich interessierenden Größe insbesondere im Falle der Enthalpie und des Wärmeflusses eine mehr oder minder komplexe Theorie verbirgt. Aus Gründen einer anschaulichen Darstellung soll daher zunächst ein Abschnitt vorangestellt werden, der sich allgemein mit der Bestimmung von T, p und beschäftigt. Es erfolgt dabei eine Beschränkung auf die Methoden, die üblicherweise in Verbindung mit den hier beschriebenen Sonden eingesetzt werden.

Anschließend wird auf den konstruktiven Aufbau der einzelnen Sondentypen, die Durchführung der Messung und die jeweiligen theoretischen Hintergründe näher eingegangen.