Diagnostika plazmatu

Garant předmětu:

Karel Řezáč

Přednášející:

Pavel Kubeš, Karel Řezáč

Cvičící:

Pavel Kubeš, Karel Řezáč

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Předmět je zaměřen na experimentální diagnostiku horkého plazmatu generovaného elektrickými výboji (z-pinč, plazmový fokus), výkonovými lasery a tokamaky. Studenti získají znalosti o fyzikálních principech a praktickém použití klíčových diagnostických metod: rentgenové a XUV spektroskopie, interferometrie, šlírové metody, detekce neutronů (aktivační čítače, scintilační detektory pro time-of-flight metody), korpuskulární a mikrovlnné diagnostiky. Nedílnou součástí předmětu je laboratorní měření na zařízení PFZ-200 na FEL ČVUT v Praze.

Požadavky:

Aktivní účast na přednáškách a cvičeních. Účast na laboratorním měření v posledním výukovém týdnu, zpracování změřených dat.

Osnova přednášek:

(pořadí přednášek se může lišit)

1. Detekce rtg. záření, rtg. a XUV spektroskopie, druhy spektroskopů.

2. Atomová a radiační fyzika, spektroskopické modely a metody stanovení parametrů plazmatu.

3. Rentgenová spektroskopie s časovým, prostorovým a spektrálním rozlišením; PIN detektory, polychromátory, dírkové kamery, MCP, streak kamery, bolometrie, tomografie.

4. Impulsní laser jako aktivní diagnostika měření hustot a jejich gradientů; interferometrie, šlírová a stínová metoda, Thompsonův rozptyl.

5. Sondová měření.

6. Detekce fúzních neutronů s časovým, prostorovým a energetickým rozlišením.

7. Analýza a zpracování neutronových time-of-flight signálů, MC metody rekonstrukce spekter a určení časového vývoje energetického spektra.

8. Měření proudů, napětí a magnetických polí.

9. Svazky neutrálních částic jako aktivní diagnostika, detekce neutrálních částic.

10. Mikrovlnná diagnostika.

11. Diagnostika interakce plazmatu se stěnou.

12. Korpuskulární diagnostika (diagnostika elektronů, diagnostika iontů).

13. Příprava na praktickou úlohu; konzultace, rezerva.

14. Praktická laboratorní úloha (měření na univerzitním plazmatickém fokusu PFZ-200).

Osnova cvičení:

1. Optická diagnostika hustého plazmatu praktická ukázka interferometrie a šlírové metody.

2. Impulsní technika a časování aparatury PFZ-200 principy spouštění a synchronizace diagnostik.

3. Příprava časování diagnostik a diagnostického řetězce stanovení zpoždění a synchronizace měřených kanálů.

4. Metodika zpracování měřených signálů časové posuny signálů z osciloskopů, seznámení se skriptem pro Gnuplot.

5. Diagnostika elektrických veličin měření proudu (I), proudové derivace (dI/dt) a napětí (U).

6. Časově a prostorově rozlišená diagnostika práce s detektory nTOF, MCP, BD-PND, SAC.

7. Komplexní laboratorní úloha na aparatuře PFZ-200 integrace a vyhodnocení všech diagnostik.

Cíle studia:

Seznámit studenty s diagnostickými metodami horkého plazmatu, které je generováno elektrickými výboji (typu z-pinč, plazmový fokus), výkonovými lasery a tokamaky. Nedílnou součástí je praktické měření na zařízení PFZ-200 na FEL ČVUT v Praze, kde budou studenti samostatně zpracovávat a vyhodnocovat změřená data.

Studijní materiály:

[1] I. H. Hutchinson: Principles of Plasma Diagnostics. 2nd ed. Cambridge University Press, 2005. ISBN 978-0-521-67574-1.

[2] G. F. Knoll: Radiation Detection and Measurement. 4th ed. Wiley, 2010. ISBN 978-0-470-13148-0.

[3] D. Attwood: Soft X-rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications. Cambridge University Press, 1999. ISBN 0-521-65214-6.

[4] R. H. Huddlestone: Plasma Diagnostic Techniques. Academic Press, 1965.

[5] P. Kubeš: Impulsní silnoproudé výboje a jejich diagnostika. Skriptum FEL ČVUT, 2005. <http://www.aldebaran.cz/plazma_p/files/0001_mhd.pdf>.

[6] Materiály k předmětu, uložené prezentace přednášek (MS Teams): Team-02DPLA.

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/XP02DP

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost T2:B2-48 Kubeš P. 07:30–09:00 (přednášková par. 1) Dejvice Konzultačnímístnost T2:B2-39e Kubeš P. 09:15–10:45 (přednášková par. 1 paralelka 1) Dejvice Cvičebna
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Doktorské studium, prezenční forma (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, kombinovaná forma (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, strukturované prezenční (povinně volitelný předmět)
• Doktorské studium, strukturované kombinované (povinně volitelný předmět)