Thermischer Reaktor mit Massenspektrometer-Sonde (MS-Sonde)
Die Fa. Falk Steuerungssysteme GmbH hat einen neuartigen thermischen Reaktor mit angeschlossenem Massenspektrometer zur Untersuchung der bei der thermischen Behandlung von Metallen auftretenden Gasphasen-Reaktionen entwickelt.
Das Prinzipschema des Reaktors ist in Abb. 1. und ein Foto in Abb. 2. dargestellt. Die von Falk Steuerungssysteme GmbH zum Patent angemeldete MS-Sonde liefert grundsätzlich neue Informationen über die an der Metalloberfläche ablaufenden chemischen Reaktionen mit den in den Reaktor eingeführten Prozessgasen. Mithilfe der MS-Sonde lassen sich in-situ-Messungen der Gasphase in der Umgebung von Metallproben während der Wärmebehandlung und Formierung durchführen. Die Temperaturabhängigkeiten der chemischen Reaktionen zwischen der Probe und den reaktiven Gasen können quantitativ erfasst werden, woraus auf die zugrunde liegenden Prozesse geschlossen werden kann. Neben den Aktivierungsenergien der beteiligten Reaktionen lassen sich vor allem optimale Bedingungen für die Prozessführung in Reaktoren gewinnen, z. B. zur Reduktion von Oberflächenschichten für nachfolgende Beschichtungen der Entkohlung vorgegebener Bereiche eines Materials oder der Härtung oberflächennaher Schichten durch Nitrierung.
Die Prozessverfolgung mittels MS-Sonde hat gegenüber den nach Prozessende durchgeführten Oberflächenuntersuchungen den Vorteil, dass keine Exposition der Proben durch die Atmosphäre erfolgt. Während die Untersuchung der Proben nach Abschluss der thermischen Behandlung im Reaktor eine große Anzahl von Versuchen erfordert, kann mit der MS-Sonde der Prozess unmittelbar verfolgt werden, was den Optimierungsprozess wesentlich verkürzt. Entsprechende Detailuntersuchungen der Prozesse in Reaktoren zur thermischen Behandlung von Metallen wurden bereits durchgeführt und werden zukünftig weiter vervollständigt.
Schema des thermischen Reaktors mit Massenspektrometer-Sonde
 Abb. 1. Schema des thermischen Reaktors mit Massenspektrometer-Sonde |
Thermischer Reaktor mit aktivem Infrarotheizer.
 Abb. 2. Thermischer Reaktor (rechts im Bild) mit aktivem Infrarotheizer. Links im Bild Pump- und Gasversorgungseinheit |