Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2008/2009 následující témata diplomových prací.zobrazit předchozí rok (2007/2008), další rok (2009/2010)
POZOR! Neprohlížíte aktuálně vyhlášená témata.
Katedra fyziky povrchů a plazmatu vypisuje pro školní rok
2008/2009 následující témata diplomových prací.
Zájemce prosíme, aby se zapisovali v sekretariátu KFPP ve 2. patře KO Troja.
Vedoucí: 
Mgr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
Konzultant: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc. - A020, A024, tel. 2329, 2237
Anotace:
Pro studium interakcí iontů při nízkých energiích je využívána technologie iontových pastí. Umožní studovat reakce iontů a molekul při velmi nízkých teplotách. Je možné také pomocí laserové spektroskopie sledovat chování jednotlivých energetických stavů molekulárních iontů. Jedná se o velmi flexibilní metodu s širokým polem využití. Iontová past je nejčastěji realizována pomocí záchytu zkoumaných iontů v soustavě RF elektrod.
V naší laboratoři bude instalován systém iontové pasti. Celá past bude chlazena na teplotu 10 K. Pro zajištění co nejvyšší efektivity experimentu bude navrhnut a zkonstruován detekční systému iontů. Pro měření a zpracování experimentálních dat bude vytvořeno nové programové vybavení.
V pasti pak bude zkoumán záchyt iontů a účinnost chlazení. V případě zájmu studenta může na tuto práci navazovat doktorské studium se zaměřením na výzkum reakcí iontů a molekul při nízkých energiích.
Zásady pro vypracování:
1) Seznámení s experimentálními technikami záchytu chladných iontů.
2) Zprovoznění iontové pasti.
3) Návrh detekčního systému iontů a jeho konstrukce.
4) Vytvoření systému pro měření a zpracování experimentálních dat.
5) Měření doby záchytu iontů v pasti a účinnosti chlazení.
Seznam odborné literatury
[1] Larsson M., A.E. Orel, Dissociative Recombination of Molecular Ions, Cambridge 307
University Press, Cambridge, 2008.
[2] Smith I.W.M., Low temperatures and cold molecules, World Scientific Publishing, 2008, ISBN 978-1-84816-209-9, 295 3453.
[3] Ghosh P.K., Ion Traps, Clarendon Press, Oxford 1995, ISBN 978-0198539957.
[4] Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.
Vedoucí: Mgr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
Konzultant: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc. - A020, A024, tel. 2329, 2237
Anotace:
Důležitým procesem probíhajícím v laboratorním i technologickém plazmatu je rekombinace iontů s elektrony. V případě chladného a hustého plazmatu začíná hrát důležitou roli ternární rekombinace, kdy další elektron stabilizuje rekombinující dvojici ion-elektron. Tento jev nebyl doposud podrobně studován. Popsání a pochopení ternární rekombinace je důležité například pro projekt získávání atomu antivodíku, kde je využíváno radiativní a ternární rekombinace antiprotonů s pozitrony.
V naší laboratoři používáme pro studium rekombinace iontů s elektrony metodu založenou na sledování změn koncentrace a složení plazmatu při jeho dohasínání v proudícím heliu - metoda Flowing Afterglow (FALP). Základem experimentálního systému je vysokovakuová aparatura vybavená hmotovým spektrometrem a pohyblivou elektrostatickou Langmuirovou sondou pro určování koncentrace elektronů. Plazma je generováno mikrovlnným výbojem. Teplota plazmatu mimo oblast mikrovlnného výboje může byt měněna v rozsahu 70-300 K.
Cílem diplomové práce bude studium rekombinace iontů s elektrony a měření rychlostních konstant v závislosti na teplotě.
Práce může být podle přání studenta zaměřena na vlastní experiment, nebo na návrh a přípravu nových experimentů. Předpokládá se, že na tuto diplomovou práci budou navazovat další experimenty na nové aparatuře elektronové pasti při teplotách okolo 10 K.
Zásady pro vypracování:
1) Studium literatury a seznámení se s experimentální metodou FALP používanou pro studium reakcí v plazmatu.
2) Návrh úpravy měřícího systému pro studium teplotních závislostí nízkých rychlostních konstant rekombinace.
3) Studium rekombinace atomárních a jednoduchých molekulárních iontů.
4) Zpracování a vyhodnocení získaných dat.
Seznam odborné literatury
[1] Hutchinson I.H., Principles of Plasma Diagnostics, Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-80389-6.
[2] Bittencourt J.A., Fundamentals of Plasma Physics, Springer, New York, 2004, ISBN 0-387-20975-1.
[3] State-Selected and State-to-State ion-Molecule Reaction Dynamics, Part 1 and 2, Volume LXXXII in Advances in Chemical Physics, Wiley, New York, 1992, ISBN 0-471-53258-4 and 0-471-53263-0
[4] Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.
Vedoucí: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc. - A020, A024, tel. 2329, 2237
Konzultant: Mgr. Radek Plašil, Ph.D. - A025, A024, tel. 2224, 2237
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.
Vedoucí: RNDr. Pavel Kocán, Ph.D. - A330, A327, A332, tel. 2349, 2342, 2346
Anotace:
Thallium je nejtěžším prvkem IIIA skupiny periodické tabulky, což se projevuje na chemických vlastnostech Tl jako tzv. relativistický efekt inertního páru elektronů (inert pair effect). Díky kterému se Tl vyskytuje nejen trivalentní jako ostatní kovy IIIA skupiny, ale také v monovalentní formě.
Je známo, že zahřátím povrchu s vrstvou Tl vzniká rekonstrukce 1×1, ve které se pravděpodobně Tl vyskytuje v monovalentní formě. Po desorpci Tl z 1×1 povrchu vzniká řada metastabilních rekonstrukcí čistého povrchu Si. Cílem vypsané práce je využití řádkovacího tunelového mikroskopu ke studiu interakce Tl s povrchem Si(111) na atomární úrovni a studium metastabilních rekonstrukcí vznikajících po desorpci thallia. Výsledky práce budou přímo publikovatelné v odborném tisku.
Zásady pro vypracování
1) Seznámení se s metodou řádkovací tunelové mikroskopie
2) Pozorování změn povrchové struktury při ohřevu vzorku
3) Příprava rekonstrukce Si(111)1×1-Tl
4) Nalezení teploty, při které Tl desorbuje z povrchu, a pozorování změn povrchové struktury během desorpce
Seznam odborné literatury
[1] Eckertová L.: Physics of Thin Films, Plenum Press, NY 1986.
[2] Bai C.: Scanning Tunneling Microscopy and its Application, Springer Series in Surf.Sci.32, Berlin-Heidelberg, New York 1992.
[3] Ch.Kittel - Úvod do FPL, Academia 1985.
[4] Články v odborných časopisech podle doporučení vedoucího práce.
Vedoucí: Prof. RNDr. Zdeněk Němeček, DrSc. - A226, tel. 2301
Anotace:
Sluneční vítr je možno považovat za bezesrážkové plazma pohybující se rychlostí 300–800 km/s radiálně směrem od Slunce. Jeho koncentrace se mění v rozmezí 1–10 cm-3 a teplota se pohybuje v rozsahu 1-30 eV. Ve hmotovém spektru převažují protony (~0,96) a jádra helia (~0,04), podíl těžších prvků je pro naše účely zanedbatelný. Pro měření parametrů slunečního větru (přesněji jeho protonové složky) byl na katedře zkonstruován detektor složený ze šesti Faradayových válců. Tři z nich jsou odkloněny od osy přístroje o různé úhly a slouží k určení směru rychlosti. Další tři jsou vybaveny brzdnými mřížkami a pro měření integrálního energetického rozdělení iontů. Systém tedy v každém okamžiku poskytuje šest nezávislých údajů, ze kterých lze vypočítat pět parametrů (koncentrace, tři složky vektoru rychlosti a teplotu). Analytické řešení tohoto problému není známo, proto je nutno postupovat ve dvou krocích. V prvním kroku se z výpočtem nebo měřením určených charakteristik detektorů vypočtou teoretické hodnoty proudů jednotlivých detektorů v závislosti na teplotě, unášivé rychlosti, dvou úhlech popisujících směr rychlosti a velikosti brzdného napětí. Ve druhém kroku se v této čtyřrozměrné tabulce vyhledává kombinace hodnot, nejlépe odpovídající hodnotám naměřeným.
Úkolem diplomové práce je vytvořit uživatelsky přátelské programové vybavení realizující výše nastíněný výpočet. Je při tom možno využít některé programové moduly, které byly vyvinuty dříve pro obdobné detektorové kombinace.
Zásady pro vypracování:
1) Seznámení se s problematikou variací parametrů slunečního větru.
2) Návrh způsobu implementace experimentálně určených charakteristik do generátoru modelových dat.
3) Výpočet souboru modelových dat.
4) Návrh a realizace vyhledávacího algoritmu.
5) Odhad chyby určení výsledných parametrů.
Literatura:
F. F. Chen: Úvod do fyziky plazmatu, Academia, Praha, 1984.
Časopisecká literatura týkající se použití Faradayových válců.
Manuály programu SIMION a výpisy stávajících programů.
Vedoucí: Mgr. Iva Matolínová, Dr. - A125, tel. 2241, 2252, 2734, 2732
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. - A124, A132, A346, tel. 2323, 27432, 2734, 2252
Anotace:
Oxidy kovů (Sn, W, Ce, …) ve formě „nanodrátů“ o průměru jednotek až několika desítek nanometrů jsou perspektivními materiály pro plynové senzory. Zmenšením příčného rozměru senzorů lze dosáhnout nových selektivních vlastností, tj. citlivosti pro speciální plyny jako jsou např. ozon a NOx.
V rámci práce budou připravovány tyto systémy metodou elektronové litografie v řádkovacím elektronovém mikroskopu (SEM) na různých podložkách, především na křemíku. Oxidické vrstvy budou deponovány magnetronovým naprašováním. Reaktivní vlastnosti a vodivost budou měřeny pomocí čipového mikroreaktoru a nano-manipulátorů v řádkovacím elektronovém mikroskopu (SEM). Chemické složení bude studováno pomocí metod energiově-disperzní rentgenové spektroskopie (EDS) a rentgenové fotoelektronové spektroskopie (XPS).
Zásady pro vypracování:
1) Bibliografická rešerše
2) Zvládnutí základních funkcí ovládání řádkovacího elektronového mikroskopu
3) Příprava nanovláken oxidu pomocí elektronové litografie a magnetronového naprašování
4) Měření vlastností připravených struktur (elektronová struktura, stechiometrie, reaktivita) a vyvození závěrů z porovnání těchto vlastností s parametry přípravy
5) Vyhodnocení výsledků a sepsání diplomové práce
Doporučená literatura:
1) NANOCATALYSIS, U. Heinz, U. Landman, Springer, ISBN 978-3-540-74551-8, Berlin 2007, 2008.
2) NANOTECHNOLOGY IN CATALYSIS, B. Zhou, S. Han, R. Raja, G.A. Somorjai, Springer, ISBN 978-0387-34687-8, New York 2007.
3) PHYSICS AND CHEMISTRY OF INTERFACES, H-J Butt, K. Graf, M. Kappl, Willey-VCH, ISBN 978-3-527-40629-6, Weinheim 2006.
4) SURFACE SCIENCE – Foundation of Catalysis and Nanoscience, K.W. Kolasinski, Willey, ISBN 0-471-49245 0, West Sussex, England 2002.
5) Studium nanotyčinek oxidu wolframu v SEM, K. Krejčová, Bakalářská práce, MFF UK, Praha 2008.
Vedoucí: RNDr. Kateřina Veltruská, CSc. - A131, A132, tel. 2243, 2734, 2732
Konzultant: Prof. RNDr. Vladimír Matolín, DrSc. - A124, A132, A346, tel. 2323, 27432, 2734, 2252
Anotace:
Naprašované vrstvy oxidu céru se jeví jako perspektivní materiál pro využití v technologii palivových článků. Skupina povrchů již dosáhla ve studiu naprašovaných vrstev, zejména dopovaných malým množstvím aktivních kovů (Au, Pt), zajímavých výsledků – jednak samotnou charakterizace vrstev metodami povrchové analýzy, ale také při aplikaci v palivovém mikročlánku.
Naprašované vrstvy byly doposud studovány po přenosu přes atmosféru. V rámci navrhované magisterské práce budou tyto vrstvy připravovány in-situ. Po charakterizaci připravených vrstev metodami fotoelektronové spektroskopie (XPS, UPS) bude studována adsorpce plynů – zejména kyslíku, vodíku a vodních par, opět metodami XPS, UPS.
Zásady pro vypracování:
1. Studium literatury
2. Seznámení s měřící aparaturou XPS/UPS a s přípravou vrstev metodou magnetronového naprašování
3. Propojeni magnetronu a aparatury XPS/UPS
4. Příprava vrstev CeOx, jak čistých tak dopovaných aktivním kovem (Au, Pt, Ni …)
5. Charakterizace vrstev metodami XPS, UPS, studium adsorpce kyslíku, vodíku a vodních par
6. Zpracování dat
Literatura:
1. D. Briggs, M.P. Seah: Practical Surface Analysis, vol. 2 - Auger and X-ray Photoelectron spectroscopy, Wiley, 1990, ISBN 0-471-92081-9
2. A. Trovarelli: Catalysis by ceria and related materials, Imperial College Press, London, 2002
3. časopisecká literatura po dohodě s vedoucím práce