Physik Jean-Pierre van Helden entwickelt Methoden für die Plasmadiagnostik
Um Plasmen für verschiedene Anwendungen nutzbar zu machen, muss man zunächst verstehen, was in ihnen vor sich geht.
Plasmen sind Allzweckwaffen. Sie kommen bei der Herstellung von Mikrochips oder in Lampen zum Einsatz, werden in der Medizin zum Sterilisieren von Oberflächen verwendet oder dienen für Beschichtungsprozesse. Um neue Anwendungen für Plasmen zu erschließen, muss man im Detail verstehen, was in ihnen vor sich geht. Genau daran forscht Prof. Dr. Jean-Pierre van Helden. Er bekleidet an der Ruhr-Universität Bochum seit 1. Oktober 2024 die Professur für Experimentalphysik – Spektroskopie von Atomen und Molekülen mittels Lasermethoden. Sie ist in der Fakultät für Physik und Astronomie angesiedelt.
Plasmen werden gern als der vierte Aggregatzustand der Materie bezeichnet. Sie entstehen, wenn man einem Gas Energie zuführt und es dadurch ionisiert. Das Plasma besteht dann unter anderem aus freien Elektronen und Ionen, wobei ganz unterschiedliche Zusammensetzungen möglich und je nach Anwendung auch erforderlich sind.
Die Bestandteile von Plasmen ermitteln
Jean-Pierre van Heldens Gruppe ist wie nur wenige andere weltweit auf die Entwicklung von Verfahren für die Plasmadiagnostik spezialisiert. „Wir entwickeln Methoden weiter, mit denen wir sowohl zeitlich als auch räumlich aufgelöst ermitteln können, welche Teilchen in welchen Mengen in verschiedenen Plasmen enthalten sind“, erklärt der Physiker. Dazu nutzen er und seine Mitarbeitenden verschiedene Laserspektroskopie-Methoden. „Sehr vereinfacht dargestellt schicken wir Laserlicht unterschiedlicher Wellenlängen durch das Plasma und messen, wie viel Licht auf der anderen Seite wieder herauskommt“, so van Helden. Die Menge des von den Teilchen absorbierten Lichts erlaubt Rückschlüsse auf die Plasmabestandteile.
Der Forscher hat dabei unter anderem zum Ziel, neue Wellenlängenbereiche für die Laserspektroskopie nutzbar und das Verfahren dadurch empfindlicher zu machen. „Die Teilchen, die einen interessieren, sind nämlich oft nicht die, die am meisten im Plasma enthalten sind“, weiß van Helden. Seine Forschung deckt den gesamten Bereich vom ultravioletten Licht bis zum fernen Infrarot ab.
Treffen mit alten Bekannten
An der Ruhr-Universität Bochum hat van Helden einige bekannte Gesichter wieder getroffen. „Ich kenne viele hier seit meiner Studien- und Promotionszeit an der Technischen Universität Eindhoven durch Kooperationsprojekte oder Tagungen“, erinnert er sich. „Bochum ist einer der besten Standorte in Deutschland für die Plasmaphysik.“
