Použití infračervené laserové absorpční spektroskopie pro měření koncentrace iontů v plazmatu

Vedoucí: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc.
Konzultant: Mgr. Radek Plašil, Ph.D.
Stav práce: volná

Anotace:

Infračervená laserová absorpční spektroskopie je vysoce účinná metoda využívaná v diagnostice plazmatu. Zachycení fotonů v optickém rezonátoru a jejích absorpci při mnohonásobném přechodu plazmatem využívá metoda - Cavity Ring-Down Absorption Spectroscopy - CRDS. Pomocí CRDS byla zvýšena citlivost infračervené absorpční spektroskopie o několik řádů. Toto zvýšení citlivosti umožňuje měření koncentrací v řádu 10⁹ cm^-3 i u takových částic jako jsou ionty H₃⁺, DH₂⁺, HD₂⁺ a D₃⁺. CRDS využívá dvojici vysoce odrazivých dielektrických zrcadel pro vytvoření optického rezonátoru s vysokou kvalitou. V tomto rezonátoru je zachyceno laserové záření. Pokud je rezonátor vyplněn plazmatem dochází k absorpci fotonů a poklesu kvality rezonátoru. Změna kvality optického rezonátoru je mírou koncentrace absorbujících částic.

V naší laboratoři postavený IČ spektrometr, pracující na principu CRDS, je používán pro diagnostiku plazmatu a pro studium elementárních procesů probíhajících v nízkoteplotním plazmatu, včetně rekombinace a reakcí iontů s molekulami. V rámci diplomové práce se student seznámí s metodou CRDS a konkrétním uspořádáním absorpčního spektrometru včetně jeho vakuové a optické části. Vlastní experimenty budou zaměřeny na studium rozpadu plazmatu ve směsi vodíku a deuteria. Cílem diplomové práce bude určování absorpčních spekter molekulárních iontů (v rozsahu použitých diodových laserů) a následné použití těchto spekter pro studium reakcí a rekombinace iontů H₃⁺, DH₂⁺, HD₂⁺ a D₃⁺. Podle přání diplomanta je možno v rámci řešení uvedené problematiky klást větší důraz na rozvoj IČ absorpční spektroskopie metodou CRDS nebo na diagnostiku plazmatu a studium rekombinace iontů touto metodou.

Zásady pro vypracování:
1) Seznámení se s experimentální metodou cw-CRDS s časovým rozlišením.
2) Zvládnutí identifikace spekter molekulárních iontů.
3) Měření rychlosti reakcí v dohasínajícím plazmatu a určování teploty zkoumaných molekul a molekulárních iontů.
4) Vyhodnocení naměřených dat.

Seznam odborné literatury
[1] McHale J.L., Molecular Spectroscopy, Prentice Hall, New Jersey, 1998, ISBN 0132290634.
[2] Simons J., Nichols J., Quantum mechanics in chemistry, Oxford Univ. Press, New York, 1997, ISBN 0-19-508200-1.
[3] Bittencourt J.A., Fundamentals of Plasma Physics, Springer, New York, 2004, ISBN 0-387-20975-1.
[4] Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.