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Laserinduzierte Kontamination



UHV Kontaminationsanlage zum Test von Vakuum-exponierten Fenstern (ESA EarthCARE Mission).

Beim Einsatz von Lasersystemen im Weltraum spielt die laserinduzierte Kontamination eine unrühmliche Rolle, denn schon mehrere Missionen der NASA wie LITE, MOLA, ICESAT sind aus diesem Grunde gescheitert oder konnten nicht wie geplant ausgeführt werden. Ursache dafür ist das Ausgasen von organischen und anorganischen Molekülen aus Klebstoffen, Isolationsmaterialien oder Leiterplatten. Obwohl prinzipiell nur Komponenten mit geringer Ausgasrate (TML (total mass loss) < 1%; CVCM (collected volatile condensable material) < 0.1%) zugelassen sind und die Materialien durch vorheriges Ausheizen für den Einsatz im Weltraum konditioniert werden, ist es nicht möglich, das Ausgasen vollständig zu verhindern. Treten die ausgegasten Moleküle in Wechselwirkung mit Laserstrahlung, kommt es zur Zersetzung und Ablagerung der Rückstände auf den Optiken. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn es sich um intensive Strahlung im kurzwelligen Wellenlängenbereich handelt. Selbst kleinste Ablagerungen mit Dicken von wenigen Nanometern  können die Transmission so herabsetzen, dass die Lebensdauer des gesamten Lasersystems deutlich reduziert wird oder sogar ein Totalausfall droht. Laserinduzierte Kontamination tritt insbesondere im Vakuum auf, kann aber auch die Lebensdauer von gekapselten Lasersystemen beeinträchtigen.

Um solche Risiken zu vermeiden oder deutlich zu minimieren, sind grundlegende Untersuchungen zur Entstehung und zum Wachstum solcher Ablagerungen erforderlich. Hierfür werden bei TP-AO Ultrahochvakuum-Kontaminationsanlagen betrieben, mit welchen im Auftrag der europäischen Weltraumbehörde (ESA) ein Screening der verwendeten Materialien erfolgt. Zusätzlich werden Methoden entwickelt um den molekularen Transport bzw. die Anlagerung an Optiken zu verhindern.


Kontakt
Dr.rer.nat. Helmut Schröder
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Technische Physik
, Aktive optische Systeme
Stuttgart

Tel.: +49 711 6862-537

Fax: +49 711 6862-348

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