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WAS IST „PLASMA“

„Plasma“ (griech.: das Formbare) ist ein vollständiges oder teilweise ionisiertes Gas, bei dem die Atome in positive Ionen und negative Elektronen zerfallen.
Dies passiert entweder durch hohe Temperaturen oder durch hohe elektrische Spannung mit hoher Frequenz.
Durch die Zerlegung der Materie in seine Bestandteile bekommt das Gas plötzlich Eigenschaften, die ursprünglich nicht dem Gas zugeordnet wurden.
So werden beispielsweise unterschiedliche Gase plötzlich als Licht sichtbar und haben verschiedenste Farbeigenschaften; eine weitere Besonderheit ist die ständige Lichtbewegung. In natürlicher Form sind solche Phänomene etwa bei Blitzentladungen, Nordlichtern oder Feuer zu bewundern.

ERFINDER DES KÜNSTLICHEN NEON-PLASMALICHTS

Wie bei anderen großen Erfindungen gibt es nicht die eine Person, die für eine bahnbrechende Erfindung verantwortlich ist, sondern eine Chronologie aufeinanderfolgender Entdeckungsreihen mehrerer Wissenschaftler, die in Summe letztendlich zur bahnbrechenden Patentanmeldung geführt haben. Der letzte in dieser Kette, der Anmelder des Patents, wird in den Geschichtsbüchern meist als der Erfinder honoriert.

• Die Ursprünge von Neonlicht und Plasmalicht entstammt aus ein und derselben Wissensquelle. Der namhafte britische Experimentalphysiker Michael Faraday (1791-1867) entdeckte um 1830 die elektrische Leitfähigkeit von Gasen. Seine Herausforderung war jedoch die Isolierung dieser Edelgase in einer permanent unter Vakuum stehender Umgebung.

• Ca. 20 Jahre später gelang es dem Thüringer Heinrich Geißler (1814-1879) und seinem Bruder Wilhelm Geißler (1818-1869) mit Platinplättchen die erste vakuumdichte Glas-Metallverbindung zu erzeugen. Heinrich Geißlers Erfindung der Quecksilberdiffusionspumpe ermöglichte hochvakuumdichte Glasröhren – sogenannte „Geißlerröhren“. Gemeinsam mit dem jungen Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) wurden in Bonn Glasobjekte mit unterschiedlichen Stromfrequenzen zum Leuchten gebracht. Die „Geißlerröhre“ gilt als Vorläufer der Neonröhre, kann aber auch aufgrund der teilweisen hochfrequenten Stromquellen als erste Plasmalichtobjekte genannt werden. Hertz gelang als erster, elektromagnetische Wellen im Experiment zu erzeugen. Sein Name steht noch heute als Maßeinheit für Stromfrequenz (Hz).

• William Crookes (1832-1919) aus London beschreibt 1879 erstmals das physikalische System von PLASMA.

• Das Genie Nikola Tesla (1856-1943), geboren in Smiljan/Kroatien (damals zugehörig zur österreichischen-ungarischen Monarchie), meldete zahlreiche dieser Vorgängererkenntnisse zusammen mit eigenen bahnbrechenden Entdeckungen in mehr als 200 Patenten an. So gilt Tesla nicht nur als der Erfinder des Wechselstroms und der „Freien Energie“, welche die Grundlage für Computertechnik, Satellitentechnik und Raumfahrt darstellt. Er produzierte Anfang 1900 auch die ersten Plasma-Blitzleuchten, die er zur Erforschung der drahtlosen, elektrischen Energieübertragung einsetzte.

• 1887 entwickelte Otto Schott (1851-1993) das hitzebeständige Borosilikatglas, früher auch als Jena-Glas bekannt. Somit waren alle Entdeckungen komplett, die für die Produktion eines perfekten Plasmaobjektes notwendig waren. Selbstverständlich gab es zwischen all diesen Wissenschaftlern noch weitere, teils namhafte Pioniere (z.B. Conrad Röntgen), die ihren Anteil für die heutige Wissensgrundlage der Plasma-/Neontechnik beigetragen haben. Einen guten Überblick findet man unter dem Link www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0939388922001350

• Im Jahr 1910 erfand der Franzose Georges Claude (1870-1960) die Neonröhre, so wie wir sie heute kennen.

• Während die Neontechnik ab diesem Zeitpunkt seinen bis heute andauernden weltweiten Siegeszug feierte, blieb die Plasmalichttechnik aufgrund seiner industriell weniger interessanten Nutzbarkeit weitgehend unentdeckt. Im Gegensatz zu einer Leuchtstoffröhre, bei dem das Edelgas nur in Verbindung mit einer Phosphorbeschichtung und weiteren Zusätzen, wie z.B. Quecksilber, zu einer lichtstarken Leuchtmittel generiert wird, ist ein gläsernes Plasmalichtobjekt ausschließlich mit unterschiedlichen Edelgasen, also alles Bestandteile der Luft, befüllt. Somit bleibt das Glasobjekt bei Tageslicht 100% transparent. Bei Dunkelheit kann unter Zufuhr von hochfrequentem Strom das Gas ionisiert werden. Das Gas beginnt unaufdringlich schwach zu leuchten und ist permanent in Bewegung. Dieser magische Bewegungseffekt ist vor allem für Lichtkünstler ein hochinteressantes Betätigungsfeld mit nahezu unbegrenzten Effektmöglichkeiten, die bis heute nur oberflächlich erforscht sind.

• Zu den bekanntesten dieser Plasmakünstler zählen der US-Amerikaner Larry Albright (1932-2022) mit seinen faszinierenden, bewegten Lichtblitzobjekten, produziert für Special Effekts für die amerikanische Filmindustrie.

• Bill Parker, der die Plasmakugel zu Beginn der 80er Jahre zu weltweiter Aufmerksamkeit führte.

• Mundy Hepburn, dessen floral organische Glasformationen aus Weichglas in teils gigantischen Dimensionen die Grenzen des Machbaren herausfordern.

• Wayne Strattman aus Boston, der große Objekte für Science Center weltweit schuf und als Erfinder von Luminglas, Flachglas in Kombination mit Plasmalicht, gilt.

• Ed Kirshner aus Oakland – bekannt für die Entdeckung und Perfektionierung des sog. Patterneffekts (1998).

• Ed Kirshner und Bernd Weinmayer trafen sich zum ersten Mal im Jahr 2003 auf einer Glasauktion in Seattle. Seither wurden in gemeinsamen Workshops zahlreiche neue Gasmischungen und Effekte erarbeitet, die sowohl Kirshner als auch Weinmayer in ihre eigenen Kunstkreationen verwenden. Aus dieser Zusammenarbeit entstanden erstmals mehrere Pattern-Ebenen in einem Plasmaobjekt. So leuchtet beispielsweise in einer Gralschale sowohl der Kelchrand wie auch der Bodenfuß in unterschiedlichen Patterneffekten, deren Rotationsrichtung bei Handberührung des Glases manipuliert werden kann. Diese Effektebenen können nahezu beliebig multipliziert werden.

• Einem glücklichen Zufall ist es zu verdanken, dass im Jahre 2006 in der Weinmayer Werkstätte erstmals ein extrem hell leuchtender Neoneffekt entdeckt wurde. Dadurch sind nun auch Plasmaeffekte erstmals unter normalen Tageslichtverhältnissen gut sichtbar. Aufgrund des einzigartig hohen Wirkungsgrades ist dieser rot/orange Neon-Spezialeffekt gegenüber dem herkömmlich pink/orangen Neoneffekt um ca. 50% energiesparender, bei gleichzeitig doppelter Lichtausbeute. So zieht beispielsweise eine Plasmaschale mit einem Schalendurchmesser von ca. 30cm ca. 20 Watt Strom und ist somit hervorragend für einen Dauerbetrieb geeignet.

PHILOSOPHIE, HERSTELLUNGSPROZESS UND FUNKTIONSPRINZIP VON WEINMAYER PLASMAOBJEKTE

Die bevorzugten Themen für Weinmayer Plasmaobjekte sind über Jahre gedanklich gereift und beziehen sich meist auf realitätsbezogene Darstellungen aus der Schöpfungsvielfalt der Natur.
Dabei sind die Proportion und Dimension des neuen Objekts bereits vor Fertigungsbeginn klar im Kopf des Künstlers fixiert, so dass während des Fertigungsprozesses nur selten improvisiert werden muss. Kleine Handskizzen im Vorfeld helfen manchmal, eine Figurenstellung nochmals besser zu veranschaulichen.

Ähnlich wie bei den Flascheneinschmelzungen gibt es bei den Weinmayer Plasmalichtobjekten neben der freien, kreativen Formgestaltung eine Funktionsebene.
Unterschiedliche Gasfüllungen benötigen speziell ausgeformte Glashohlräume, damit der erhoffte Lichteffekt auch tatsächlich erreicht und konserviert werden kann.

Charakteristisch für Weinmayer Glasarbeiten ist das kristallklar transparente Grundmaterial Borosilikatglas (Duran, Simax) in einer faszinierenden Formensprache von glatten, natürlich fließenden Oberflächen in Kombination mit teils hyperrealistischer Detailmimik. Die Faszination eines transparenten Feststoffes, der keine Produktionsfehler verzeiht, kann nur noch in Verbindung mit Licht veredelt werden. Dies geschieht entweder durch natürliche Lichtreflexionen an den Glasoberflächen oder durch unaufdringliches Kunstlicht, dessen Edelgas in den transparenten Hohlkörper gefüllt wird.

Um dies zu bewerkstelligen werden reine Edelgase wie Neon, Xenon, Argon oder Krypton verwendet, die alle natürlichen Bestandteile unserer Luft und somit auch 100% transparent sind. Verfeinert wird die Gasmischung durch spezielle Elemente, die die Lichteffekte positiv beeinflussen.
Dieser Mischprozess ist vergleichbar mit einem guten Kochrezept. Werden die Grundzutaten und die Gewürze sorgfältig aufeinander abgestimmt, erhält man ein faszinierendes Gericht.

Nach der Fertigung des Glashohlkörpers, der zuerst bei 1600°C frei von Hand geformt, bei 530°C entspannt und dann bei 320°C unter Vakuum gesetzt wird, können die in Frage kommenden Gasmischungen durchgetestet werden.
Schon während des Abfüllvorganges ist der vorübergehende Leuchteffekt sichtbar.
Die Anzahl der minimalen Druckstöße unterschiedlichster Edelgase werden kontinuierlich aufgezeichnet, damit tolle Lichteffekte später reproduzierbar gemacht werden können und im Laufe der Jahre eine Aufzeichnungsarchiv entsteht. Sozusagen das „Kochbuch für Plasmakünstler“ mit unzähligen Gasmischprotokollen, von denen nur ganz wenige optisch perfekt und gleichzeitig über viele Jahrzehnte effektstabil bleiben.

Mit natürlichen Gasen ist beinahe das komplette Farbspektrum reproduzierbar. Trotzdem können nur wenige Gase in den unterschiedlichsten Mischverhältnissen eingesetzt werden. Manche gasförmigen Elemente sind beispielsweise radioaktiv (Radon), oder sind schädlich für die Umwelt (z.B.Treibhausgas Schwefelhexafluorid). Andere, wie z.B. Helium haben eine zu kleine Atomstruktur und können nach relativ kurzer Zeit durchs Borosilikatglas entweichen. Sauerstoffverbindungen können sich so stark erhitzen, dass sich im Elektrodenbereich Sprünge bilden können. Manche Gase, in größeren Mengen abgefüllt, lassen das Plasmaobjekt hochreaktiv werden. Bei Berührung kann es zu einem Stromdurchschlag kommen bzw. zu starker Ozonbelastung in der Luft.

Die Aufgabe eines guten Plasmakünstlers ist es, ausschließlich Gasmischungen zu verwenden, die beim Endkunden einen bedenkenlosen Einsatz über viele Jahrzehnte gewährleisten. Auf gesundheitsschädliche Zusätze, wie z.B. in der Neontechnik häufig verwendete Quecksilber, wird verzichtet.

Ein Weinmayer Plasmaobjekt kann jederzeit neu abgefüllt bzw. repariert werden, sofern es sich nicht um einen Totalschaden mit unzähligen Scherbenteile handelt.

Warum leuchtet Plasmalicht bis in jede noch so feine Verzweigung?

Jedes Plasmaobjekt ist über eine – zumeist im Sockel verbaute – Elektrode an einen Hochfrequenz Trafo angeschlossen.
Geringe Strommengen zwischen 20 und 100 Watt genügen, um die unaufdringlichen Lichtstrukturen zum Tanzen zu bringen. Zum Vergleich: eine Neonröhre besitzt normalerweise zwei Elektroden. Der Lichtbogen sucht sich den schnellstmöglichen Weg von Elektrode A zu Elektrode B.
Plasma Lichtobjekte hingegen verfügen nur über eine Elektrode.

Das Licht ist also ständig auf der Suche nach der zweiten Elektrode oder einer Erdungsquelle.
Die Glasaußenoberfläche des Lichtobjektes, bzw. die Luftfeuchtigkeit haben bereits genug Erdungspotenzial, damit das Licht gleichmäßig allen Glasverwinkelungen folgt.

Im Gegensatz zu einem Neon Trafo verfügt ein Plasma Trafo eine hohe Stromausgangsfrequenz von 20 000 bis 50 000 Hertz. Dadurch wird das Gas ionisiert. Der Lichteffekt ist dadurch ständig in Bewegung und reagiert sensibel auf die Außenwelt. Berührt man beispielsweise ein Plasmaobjekt mit den Fingern, so werden die Lichtblitzphänomene von der Hand manipuliert. Die Hand als Erdungsquelle ist stärker als die Umgebungsluft, und das Licht wird, nicht selten komplett, von der Hand aufgezogen.

Ein Plasmastück leuchtet also alleinstehend in einem Raum mit neutralem Erdungspotenzial symmetrischer, als in einem Raum mit unterschiedlichem Erdungspotenzial (z.B. versursacht durch Metallbaukörper).
Zu starke Erdungsquellen in unmittelbarer Nähe beziehungsweise mehrere Plasmaobjekte dicht nebeneinander sollten vermieden werden, da die Effekte einseitig manipuliert werden und sich gegenseitig stören.