Dr hab. Piotr Masłowski, prof. UMK, uzyskał finansowanie z NAWA w ramach wymiany bilateralnej naukowców między Polską a Niemcami. Projekt “Elucidating plasma-surface interactions in plasma nitrocarburizing processes with frequency comb spectroscopy” będzie realizowany we współpracy z Leibniz Institute for Plasma Science and Technology w Greifswaldzie.
W Leibniz Institute for Plasma Science and Technology (INP) w Greifswaldzie we współpracy z partnerami przemysłowymi opracowywany jest nowy proces azotowania plazmowego, tzw. plazmowe azotowanie węglowe z aktywnym ekranem (active screen plasma nitrocarburizing - ASPNC). ASPNC to zaawansowana technologia utwardzania elementów stalowych za pomocą pulsacyjnie wytwarzanej plazmy N2-H2 z aktywnym ekranem wykonanym z litego węgla w celu wytworzenia cząsteczek zawierających węgiel, które wspierają wytwarzanie warstw antykorozyjnych wysokiej jakości. Aby uzyskać więcej informacji na temat procesu obróbki materiałów, badania spektroskopowe są przeprowadzane w dwóch typach specjalnie zaprojektowanych reaktorów azotowania plazmowego opartych na przemysłowym reaktorze ASPNC. Zrozumienie i kontrola interakcji plazmy-powierzchni na poziomie atomowym i molekularnym jest kluczowym wymogiem dla opracowania wydajnych i innowacyjnych procesów przemysłowych. Naszym ogólnym celem jest zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw podczas obróbki powierzchni elementów stalowych, które dają warstwę antykorozyjną, którą to wiedzę można następnie wykorzystać do uzyskania dokładnej kontroli procesów obróbki powierzchni.
W projekcie wykorzystamy najnowocześniejszą technikę spektroskopii szerokopasmowej w podczerwieni z bezpośrednim wykorzystaniem grzebienia częstotliwości optycznych wzmocnionej wnęką optyczną (cavity-enhanced direct frequency comb-spectroscopy - CE-DFCS) w celu uzyskania nowych podstawowych danych na temat interakcji plazmy z powierzchnią ciała stałego. Dzięki szerokopasmowemu działaniu techniki CE-DFCS jednocześnie wykrywanych jest wiele molekularnych stanów przejściowych ( w przeciwieństwie do stosowanej dotychczas spektroskopii laserowej), dostarczając kompleksowych danych na temat ich kinetyki w pobliżu powierzchni. Jednocześnie molekuły znajdujące się w odległości mikronów od i adsorbujące na powierzchni będą badane techniką osłabionego całkowitego odbicia - attenuated total reflection (ATR) , także w wersji wykorzystującej grzebień częstotliwości (ATR-DFCS).
Połączenie wszystkich trzech metodologii (grzebień częstotliwości, spektroskopia wzmocniona wnęką optyczną i spektroskopia fali zanikającej) jest całkowicie nowym przełomowym podejściem umożliwiającym szybką charakterystykę interfejsu plazma-ciało stałe in situ. Jednoczesne pomiary środowiska plazmy i powierzchni o wysokiej czułości i rozdzielczości czasowej (sub-mikrosekundowa rozdzielczość czasowa) CE-DFCS zapewnią niespotykany wgląd w fizykę i chemię obszaru międzyfazowego.