. .
Main Navigation

Ausstattungen

Laboreinrichtung zur Beschichtung:

  • Atmosphärendruckplasmaanlage
    Bei Diener Atmosphärendruck Plasmaanlage wird das Plasma mit Hilfe einer Hochspannungsentladung erzeugt und mit einer Düse fokussiert. Das AD-Plasma eignet sich als Vorbehandlungsmethode zu Prozessen wie Kleben, Drucken, Löten und Schweißen und kann auf Substraten wie Kunststoff, Metalle, Glas, Keramik und Hybridmaterialien eingesetzt werden.
  • Niederdruckplasmaanlage
    ND-Plasmen können mit elektrischen Gleich- oder Wechselstromfeldern erzeugt werden. Die Niederdruckplasmatechnik bietet Vorteile wie z.B.:
    - Keine thermische oder mechanische Belastung der Substrate
    - Hohes Maß an Umweltverträglichkeit und Arbeitssicherheit
    - Große Vielfalt der Reaktionsmöglichkeiten
    - Hohe Prozesssicherheit
    Am Kompetenzzentrum Oberflächentechnik steht eine Diener Niederdruck-Plasmaanlage mit einem Rezipientenvolumen von ca. 35 Litern zur Verfügung. Diese Anlage kann sowohl mit 40 kHz als auch mit 13,56 MHz betrieben werden. Durch die gleichzeitige Einleitung von bis zu 3 verschiedenen Gasen ist eine sehr große Variation der zu erzeugenden Schichten möglich.  
  • Diodensputteranlage
    In unserer Diodensputteranlage (Anelva SPF-312) können unterschiedliche Schichten sowohl aus metallischen, als auch aus sehr harten oxydischen Materiealien wie SiO2, Al2O3, Titan, Titanoxid und vielen vielen weiteren hergestellt werden. Hierbei muss weder das zu beschichtende (Substrat), noch das Schichtmaterial (Target) selbst elektrisch leitend sein. Argonionen in dem Plasma werden beschleunigte und schlagen Atome des Schichtmaterials aus einem massiven Target heraus. Diese Atome wiederum können sich an dem zu beschichtenden Bauteil (Substrat) ablagern. Ein großer Vorteil der Beschichtung über einen Sputterprozess ist, dass dieser relativ „kalt“ abläuft, und somit auch Kunststoffe und andere thermisch kritische Materialien mit sehr harten Schichten versehen werden können.
  • Gold und Kohlenstoff Sputteranlage 
    Die Gold und Kohlenstoff Kathodenzerstäuber werden bei uns hauptsächlich als Präparationsgeräte für die Rasterelektronenmikroskopie (REM) eingesetzt. Beim Besputtern (sputter coating) werden die Oberflächen der zu untersuchenden Proben mit einer hauchdünnen Metall- oder Kohlenstoffschicht beschichtet, um diese elektrisch leitfähig zu machen.

Analysegeräte

  • Kontaktwinkelmessung
    Mit Hilfe der Kontaktwinkelmessung lässt sich die freie Oberflächenenergie eines Festkörpers bestimmen. Somit ist es möglich, die Effizienz einer Vorbehandlung, speziell die Erhöhung des polaren und dispersen Anteils an der freien Oberflächenenergie, zu überwachen und eine Vorhersage über die anschließende Benetzung abgeben zu können.
    Über das Kontaktwinkelmessgerät DSA 100 der Firma Krüss GmbH wird Kontaktwinkel und Oberflächenenergien von Festkörpern bestimmt. Diese wird in polare und disperse Anteile aufgegliedert. Des Weiteren kann die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten bei bekannter Dichte ermittelt werden. Ein Videosystem ermöglicht zusätzlich die Aufnahme der zeitlichen Änderung des Kontaktwinkels auf einer Oberfläche.
  • Testtinten
    Die Oberflächenspannung von Kunststoffen lässt sich mit Testtinten einfach und reproduzierbar bestimmen. Die Testmethode basiert auf der Beurteilung der Benetzung von Tinten mit unterschiedlicher Oberflächenspannung auf der zu untersuchenden Kunststoffoberfläche. Zur Verfügung stehen dabei Testtinten mit Oberflächenspannungen von 34 – 56 mN/m.
  • Rasterelektronenmikroskopie
    Für die Charakterisierung der Kunststoffoberflächen aber auch Proben aller Art, steht das Rasterelektronenmikroskop Quanta 200 der Firma FEI Company zur Verfügung. Ausgestattet mit einem EDX-Detektor können Elementaranalysen der Oberfläche mit dem digitalen, hochauflösenden REM durchgeführt werden. Die vorhandene Mitteldrucktechnik des Mikroskops ermöglicht Untersuchungen an Mikroorganismen und Biofilmen. Der spezielle Modus bei Niedervakuum mit Wasseratmosphäre ermöglicht es Kunststoffproben ohne große Vorbehandlung (kein besputtern mit Gold oder Kohlenstoff) rasch zu Untersuchen.
    Daten zum Rasterelektronenmikroskop: 
    Beschleunigungsspannung:  200 V - 30 kV kontinuierlich
    Vergrößerungsbereich:          6 x - 400 000 x
    Auflösung:                              3,5 nm bei 30 kV im Hochvakuum
                                                   3,5 nm Niedervakuum- und ESEMTM– Mode
                                                   15 nm bei 3 kV im Niedervakuum – Mode
  • Raster-Kraft-Mikroskopie
    Bei der Rasterkraftmikroskopie berührt eine Nadelspitze die Objektoberfläche. Wird die Spitze über die Oberfläche geführt, kommt es an unebenen Stellen zur Auslenkung der Nadel in Z-Richtung oder zur Torsion des Nadelhalters. Diese Auslenkungen werden optisch gemessen. Die Auflösung des Rasterkraftmikroskops erreicht den Sub-Angström-Bereich.
  • Stereo-Mikroskopie
    Stereomikroskope ermöglichen mit einer optischen Technik das dreidimensionale Betrachten von Objekten und die Begutachtung primärer Oberflächenstrukturen. Damit sind sie bestens geeignet um vor allem unpräparierte Proben zu mikroskopieren und zu analysieren.  
  • Lichtmikroskopie
    Unter unseren Lichtmikroskopen sind sowohl Durchlicht- als auch Auflichtmikroskope. Während die Durchlichteinrichtung immer im Stativfuß integriert wird, ist bei einem Auflichtmikroskop die Beleuchtung zwischen Tubus und Stativ platziert.
    Zeiss Stemi SV 11 – Auflichtmikroskop
    Perfekte dreidimensionale Bilder
    Zeiss Axiotech 100 HD – Auflichtmikroskop
    Hellfeld / Dunkelfeld / Polarisation
    Zeiss Axioskop 2 plus – Durchlichtmikroskop
    Fluoreszenz Mikroskopie
  • FTIR-Spektrometer mit ATR Technik
    Mit der FTIR-Spektroskopie mit ATR-Technik werden Oberflächenanalysen von Proben möglich, die sich im Kontakt mit einem Kristall mit hohem Brechungsindex bringen lassen. Da die Strahlung durch totale Reflexion an der Grenzfläche des ATR-Kristalls geleitet wird, kommt sie nur mit der Oberfläche der Probe in Berührung.
    Anwendung findet diese Charakterisierungsmethode zur quantitativen und qualitativen Analyse von Oberflächen hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Schichtstruktur, Diffusionsprozesse und Adsorptionsprozesse.
  • Raman- Spektrometrie
    Zur Messung des Raman-Spektrums wir ein monochromatisches Licht aus einer intensiven Lichtquelle benutzt, dessen Wellenlänge zwischen dem UV- und den IR-Bereich liegt.
    Die Raman-Spektroskopie eignet sich zur Charakterisierung von unpolaren oder wenig polaren Verbindungen, sowie von Ringen. Polare Gruppen sind im Raman-Spektrum schwach vertreten. Die Raman-Spektroskopie ergänzt und festigt die gewonnenen Erkenntnisse mit einem IR-Spektrometer.
  • Strömungskanal
    Zur Untersuchung plasmabehandelter Oberflächen wird ein eigens konsturierter Mikro- Strömungskanal an der Hochschule verwendet. Hier sollen die Anhaftungen sowie das Ablöseverhalten eines erzeugten Biofilms auf den veränderten Oberflächen untersucht werden.
  • UV-VIS-Spektrometrie
    Die Photometrie ist eine der spektroskopischen Analysemethoden, bei denen die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit den Atomen oder Molekülen der Probe ausgenutzt werden. Aus der Absorptionskurve gewinnt man das UV/VIS-Spektrum, ein Bandenspektrum. Die einzelnen Banden werden durch ihre Eigenschaften Lage, Intensität und Gestalt charakterisiert.

Mikrobiologie

  • Definierter Bewuchs von Mikroorganismen
    -Teststand zur kontrollierten Biofilmbildung/Verkeimung (upstreaming)
    -Aufbereitung der Proben für die mikrobiologischen Tests (downstreaming)
  • Charakterisierung von Mikroorganismen/Biofilmen
    -Direktfärbung der Biofilme
    -Bestimmung der Keimzahl (KBE-Test)
    -Fluoreszenzmikroskopie (DAPI-Färbung)
    -Rasterelektronenmikroskopie mit ESEM-Technologie  
  • L2-Labor für mikrobiologische Untersuchungen
    Im Endausbau Ausstattung und Geräte für:
    -Arbeiten mit humanpathogenen Organismen
    -Erzeugung und Charakterisierung von Biopolymeren
    -Laborfermentation unterschiedlichster Organismen unter aeroben und aneroben Bedingungen

Anwendung der Plasmatechnik

  • Reinigung von Oberflächen
    Um eine optimale Haftung von Klebstoffen, Lacken etc. zu gewährleisten ist eine Reinigung der Oberfläche unerlässlich. Bei der ND-Plasmareinigung werden die Werkstücke bei niedrigen Drücken für einen kurzen Zeitraum einem Plasma ausgesetzt, somit bleibt die thermische Beanspruchung minimal.
    Durch ein Sauerstoff-Plasma kann z.B. die Oberfläche von organischen Verschmutzungen gereinigt werden. Ein Wasserstoff-Plasma ermöglicht die Reduktion von Oxiden auf Metalloberflächen. Grobe Verunreinigungen können jedoch nicht wirtschaftlich beseitigt werden. Das Verfahren hat hingegen den Vorteil ressourcensparend und schonend für das Werkstück zu sein. Weiterhin können weitere Prozessschritte (z.B. Aktivierung) angehängt werden.
    Die ND-Plasmareinigung findet Anwendung vor dem Lackieren, Sputtern, Kleben, Bedrucken, PVD- und CVD-Beschichten, Bonden, Löten und bei speziellen medizinischen Anwendungen.
  • Aktivierung von Oberflächen
    Kunststoffe lassen sich aufgrund ihrer teilweise unpolaren Struktur nur sehr schwer bedrucken, lackieren oder verkleben. Im Falle der Aktivierung werden polymere Oberflächen einem Plasma ausgesetzt, das aus Edelgasen oder Molekülen besteht. Durch die im Plasma erzeugten energiereichen Bestandteile werden Bindungen aufgebrochen und reaktive Stellen erzeugt. Diese Radikale können entweder zu einer zusätzlichen Vernetzung reagieren oder als „aktivierte Oberfläche“ erhalten bleiben.
    Gase, können in die Oberfläche eingebaut werden und so eine Veränderung der Oberflächeneigenschaften des Kunststoffs durch den Einbau funktioneller Gruppen (Funktionalisierung) bewirken.
  • Ätzen von Oberflächen
    Beim Plasmaätzen die Oberfläche des Substrats angeätzt. Die große Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten von Gasen, Druckbereichen und Elektrodenanordnungen ermöglichen eine Vielzahl von verschiedenen Ätzarten.
    Im Prinzip werden drei Ätzverfahren verwendet. Beim physikalischen Ätzen zerstäuben die im Plasma erzeugten Ionen das Material (stark gerichteter Ätzvorgang). Beim chemischen Ätzen findet im allgemeinen kein energetischer Ionenbeschuss der Substratoberfläche statt. Das Plasma dient lediglich als Teilchenquelle zur Erzeugung der erforderlichen Radikale (sehr selektiver Ätzvorgang). Die an der Oberfläche entstehenden Ätzprodukte sind im allgemeinen flüchtig und werden abgepumpt. Durch eine Kombination der beiden Verfahren ist es möglich, gerichtet und selektiv zu ätzen.
    Anstelle von Flüssigkeiten werden Gase in Plasmaform zum Ätzen von Dielektrika, Metallen und Halbleitern verwendet.
  • Plasmapolymerisation
    Polymerisation bezeichnet einen Vorgang, bei dem aus Monomeren hochmolekulare Verbindungen aufgebaut werden. Dabei kommen ungesättigte Monomere zur Anwendung. Die Plasmapolymerisation erfordert dagegen nicht zwingend Monomere mit olefinischen Doppelbindungen, sondern ermöglicht z.B. auch die Schichtabscheidung aus Monomeren mit Einfachbindungen.
    Im Plasma werden durch inelastische Stöße chemische Bindungen aufgebrochen, wodurch Radikale entstehen. Noch in der Gasphase können die Monomermoleküle und –fragmente zu kurzen Molekülketten reagieren, die dann auf der Substratoberfläche kondensieren und chemische Bindungen zum Substrat und bereits abgeschiedenen Schichtteilen eingehen. Strukturerhalt und Vernetzungsgrad lassen sich über Prozessparameter wie Druck, Arbeitsgasfluss und eingespeiste elektrische Leistung steuern.
    Plasmapolymerisierte Schichten zeichnen sich durch eine hohe Dichte, einen hohen Vernetzungsgrad, Mikroporenfreiheit und eine amorphe Schichtstruktur aus. Das darüber hinausgehende Eigenschaftsspektrum plasmapolymerisierter Schichten ist weit. So ist es grundsätzlich möglich, z.B. hydrophile, hydrophobe, kratzfeste oder permeationshemmende Schichten herzustellen.
  • Epilamisieren
    Epilamschichten werden in der Feinmechanik benötigt, um Schmieröl daran zu hindern von Schmierstellen wegzukriechen. Diese Schichten können auf zwei verschiedene Weisen erzeugt werden. Zum einen können Bauteile mit einem geeigneten fluorhaltigen Prozessgas fluoriert werden. Dieses Verfahren eignet sich nur für Kunststoffteile. Fluoratome werden in die Oberfläche der Kunststoffe eingelagert, und wandeln den Kunststoff in einen PTFE-ähnlichen Kunststoff um.
    Zum anderen können durch geeignete Wahl von Prozessgasen sehr dünne PTFE-Schichten auf Bauteile aufgebracht werden (Plasmapolymerisation).
  • Halogenieren
    Mit fluorhaltigen Prozessgasen können Permeationssperren erzeugt werden, die bereits Anwendung in Kraftstofftanks finden.
    Durch Chlorierung von Scheibenwischerblättern werden bessere Gleiteigenschaften erzielt.
  • Sterilisieren
    Mit Plasma ist es möglich trockene Teile zu sterilisieren. Als Prozessgase werden Luft oder Sauerstoff verwendet. Die Plasmasterilisation wird bereits bei medizinischen Geräten erfolgreich eingesetzt.