Student: Pavol Jusko
Supervisor: Mgr. Radek Plašil, Ph.D.
Consultant: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc.
Stav práce:
Abstract:
Pro studium elementárních procesů probíhajících v nízkoteplotním plazmatu je využíváno zachycení iontů nebo elektronů, případně iontů i elektronů, v pasti, která je ochlazená například tekutým héliem. Částice jsou v těchto pastech zachyceny v stacionárním nebo časově proměnném elektromagnetickém poli. Návrh, konstrukce a vlastní použití různých typů pastí je nesmírně náročné a vyžaduje studium pohybu nabytých částic v magnetickém a elektrickém poli. Speciálním problémem je přítomnost srážek s neutrálními částicemi, které jsou využívány na snižovaní energie nabitých částic zachycených v pasti. Prvním krokem při návrhu je modelování pohybu částic pomocí počítačových metod včetně metody particle in cell. V naší laboratoři se připravuje stavba iontové pasti pro studium interakce iontů s elektrony při teplotách do 4 K. V rámci diplomové práce by student počítal pohyb částic v několika konfiguracích magnetického a elektrického pole a určoval by optimální podmínky zachycení elektronu v pasti v přítomnosti srážek. Počítán by byl například vývoj počtu zachycených částic, relaxace jejích energie při srážkách s plynem, rozložení potenciálu. Hledáno bude též analytické řešení problému, které by pomáhalo při interpretací vypočtených závislostí.
Práce může být podle přání studenta zaměřena na optimalizaci navrhované magnetické pasti, nebo na výpočet pohybu částic v jiných konfiguracích magnetického a elektrického pole než je v navrhované pasti, případně i při jiných teplotách zachycených částic. Vypracované postupy by mohly být také použity pro vypočet sondových charakteristik v horkém plazmatu.
 |  (a) |
| Obr. 1. Navrhovaná aparatura s iontovým zdrojem, detekčním hmotovým spektrometrem a iontovou pastí chlazenou na 6 K. Past bude chlazená kryogenním genrátorem nebo kapalným heliem. Zrcadla vytvářejí rezonanční dutinu pro laserovou stimulaci reakci iontů s molekulami (Laser induced reaction –LIR). | Obr. 2. Axiálně symetrická elektronová past se silným gradientem magnetického pole. a) Návrh konstrukce, tmavě šedivé jsou permanentní magnety, světle modře je železné jádro. b) Pro daný průběh intenzity magnetického pole a potenciálu na elektrodách byl vypočten celkový průběhu elektrického potenciálu a axiální a radiální průběh koncentrace elektronů. c) Trojrozměrný průběh elektrického potenciálu - řez. Výpočet pomocí programu XOOPIC se započítáním prostorového náboje zachycených elektronu při koncentraci 107 cm-3. |
 (b) |  (c) |
Zásady pro vypracování
1) Studium literatury popisující principy pohybu elektronů a iontů v elektrickém a magnetickém poli.
2) Seznámení se s výpočetními metodami PIC pro simulujaci pohybů mnoha nabitých částic. Pochopení limitů simulace a použití metody Monte-Carlo pro popis srážek s neutrálním plynem.
3) Úprava výpočetního systému XOOPIC a jeho přizpůsobení k použití ve velmi chladném plazmatu.
4) Simulování podmínek v magnetické elektronové pasti.
5) Vyhodnocení získaných výsledků a jejich srovnání s teorií a experimentem.
6) Návrh úpravy magnetické pasti.
Seznam odborné literatury
[1] Ghosh P.K., Ion Traps, Clarendon Press, Oxford 1995.
[2] Atkins P.W., Physical Chemistry, Oxford University Press, 2002, ISBN 0-19-879285-9.
[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 diplomové práce.