Der Gegenfeldanalysator (GFA) ist eine Plasmadiagnostik mit der die Ionenenergieverteilung (engl.: ion energy distribution function, IEDF) und der Ionenfluss auf eine Oberfläche in einem Niederdruckplasma gemessen werden kann. Nach dem Passieren der Eintrittsblende eines GFA-Sensors müssen die Ionen gegen ein elektrisches Feld anlaufen, das durch eine angelegte Diskriminatorspannung hervorgerufen wird. Wenn die kinetische Energie der Ionen ausreicht, können diese die Potentialhürde überwinden und den Kollektor erreichen, an dem der Ionenstrom gemessen wird. Wird die Feldstärke durch eine zunehmende Diskriminatorspannung stetig erhöht, können schließlich selbst die hochenergetischen Ionen den Kollektor nicht mehr erreichen und der Ionenstrom sinkt dann auf Null Ampere ab. Die IEDF ist dann proportional zu der ersten Ableitung der gemessenen Strom-Spannungs-Kennlinie nach der Diskriminatorspannung bzw. der Ionenenergie. Mit dem Gegenfeldanalysator können lediglich die kinetischen Energien und Teilchenflüsse aller in dem Plasmaprozess vorkommenden Ionen gemessen werden. Eine Unterscheidung der Ionenspezies voneinander ist dabei nicht möglich.

Der AEPT führt gleich vier verschiedene GFA-Systeme der Firma Impedans Ltd. Mit dem Semion pDC, einem Einzelsensorsystem, kann die IEDF und der Ionenfluss an einem Ort zeitgemittelt und zeitaufgelöst in einem DC- oder gepulsten Niederdruckpasma gemessen werden. Das ebenso verfügbare neuere Semion-Model kann zudem auch in RF-Plasmen eingesetzt werden. Weiterhin verfügt der Lehrstuhl über zwei Systeme mit Sensorarrays, mit denen die ortsaufgelöste Messung der IEDF und dem Ionenfluss auf großflächigen Elektroden (200 mm und 450 mm Durchmesser) möglich sind. Hierbei kann das kleinere der beiden Sensorarrays auch für zeitaufgelöste Messungen in gepulsten Plasmen verwendet werden.

Eine besondere Herausforderung bei der ortsaufgelösten Messung des Ionenflusses ist sowohl die relative als auch absolute Kalibrierung der GFA-Sensoren. Der Lehrstuhl verfügt dabei über eine eigens entwickelte und getestete Methode zur relativen Kalibrierung der Sensorarrays, mit der eine korrekte Interpretation der radial und azimutal gemessenen Ionenflussprofile möglich ist.