|
|
Studium procesů v dohasínajícím plazmatu
Soural, Ivo ; Hrachová, Věra (oponent) ; Brablec, Antonín (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
V této práci bylo studováno dohasínající plazma pomocí optické emisní spektroskopie. Výboj v proudícím režimu byl vytvářen stejnosměrným proudem 45 až 200 mA v Pyrexové a křemenné trubici. Emise tří spektrálních systémů dusíku (1. a 2. pozitivní a 1. negativní) byly studovány v časovém vývoji s ms rozlišením pro různé tlaky 500 až 5 000 Pa; za normální a kapalným dusíkem chlazené teploty stěny (za chlazení bylo v dohasínajícím plazmatu 150 K). Výsledky ukázaly, že všechny tři dusíkové systémy (respektive jejich horní stavy N2(B, v), N2(C, v) a N2+(B, v)) mají maximální hodnoty v dohasínání v tzv. „pink-afterglow“. Tato maxima klesala s rostoucím tlakem a posouvala se k pozdějším časům dohasínání. Maxima rostla s výbojovým proudem (respektive výkonem) a posouvala se ke kratším časům dohasínání. Intenzity a z nich vypočtené vibrační populace za teploty 150 K byly určovány v experimentálním zařízení od 17 ms, a proto nebylo pozorováno maximum „pink-afterglow“ (jen při 5 000 Pa se objevil jeho náznak). Populace byly menší za 150 K než populace měřené za laboratorní teploty v časech okolo 50-100 ms. Za nížšího tlaku a v pozdním čase (přes 120 ms) byly populace vyšší za nižší teploty. V křemenné trubici byly oba posuny maxim populací výraznější než v Pyrexové trubici. Kromě populací byly také stanoveny rotační teploty těchto vybraných pásů všech tří měřených spektrálních systémů (pro 1. negativní systém pás 0-0, pro 1. pozitivní systém pás 2-0 a pro 2. pozitivní systém pás 0-2). Rotační teploty byly monitorovány z předpokladu, že tento druh teploty je roven teplotě neutrálního plynu (za podmínky lokální termodynamické rovnováhy). Výsledky pro 1. negativní a 1. pozitivní systém ukazují, že na začátku dohasínání (do cca 10 ms) dochází k prudkému poklesu rotačních teplot, pak teploty byly konstantní do 20 ms a poté teploty rostly. Tento průběh byl tedy v podstatě opačný než průběh intenzit u těchto spektrálních systémů. Rotační teploty podle očekávání mírně rostly s rostoucím proudem. V případě teploty vypočtené z 2. pozitivního systému byla pozorována špatná reprodukovatelnost výsledků, lze ale vypozorovat zřetelný nárůst teploty v oblasti „pink-afterglow“. Experimentální výsledky byly konfrontovány s numerickým kinetickým modelem vytvořeným skupinou prof. Vasca Guerry na Instituto Superior Técnico v Portugalsku. Pro kalkulaci korespondující s experimentem bylo nalezeno několik souborů podmínek pro simulaci za teplot 500 a 1 000 K v aktivním výboji. Srovnání numerické simulace a experimentálních dat pro stav N2(B) ukázalo, že maxima populací v „pink-afterglow“ jsou závislá na teplotním rozdílu mezi aktivním výbojem a dohasínajícím výbojem. Teoretická maxima populací v „pink-afterglow“ dokonce zmizela v případě, že teploty v aktivním výboji a v dohasínaání byly stejné. Výsledky jasně ukazují, že reálný teplotní profil musí být zahrnut do kinetického modelu.
|
|
|
2D & 3D computer modelling of low-temperature plasma sheaths with a particular focus on their mutual interaction
Hromádka, Jakub ; Hrachová, Věra (vedoucí práce)
Předložená práce se zabývá studiem stínící vrstvy, která vzniká při interakci nízkoteplotního plazmatu s pevnou látkou, pomocí techniky počítačového modelování. Teoretická část práce shrnuje poznatky o fyzice stínící vrstvy elektropozitivního i elektronegativního plazmatu a prezentuje teorii měření parametrů plazmatu pomocí Langmuirovy sondy včetně diskuze vlivu srážek nabitých částic s neutrálními na sondová měření. Dále jsou předneseny teoretické popisy plazmatu, ze kterých vycházejí počítačové modely vytvořené v rámci práce: částicový model založený na metodě Particle-in-Cell a spojitý model drift-difúzní aproximace plazmatu. Vyvinutý částicový model pracuje ve 3D prostoru, využívá Monte Carlo metodu nulové srážky pro započítání efektů srážek nabitých částic s neutrálními a implementuje funkce knihovny Intel Math Kernel Library pro řešení Poissonovy rovnice. Spojitý model byl implementován pomocí software FeniCS. Vyvinuté modely byly nejprve využity pro výpočet stínící vrstvy a voltampérových charakteristik samostatně stojících Langmuirových sond několika typů: 1D model nekonečně rozlehlé rovinné sondy, 2D model válcové sondy a 3D model rovinné sondy konečných rozměrů. Výpočty byly úspěšně srovnány s teorií a diskutovány byly vzájemné rozdíly při užití různých modelovacích technik. Pozornost byla dále...
|
|
|
2D & 3D computer modelling of low-temperature plasma sheaths with a particular focus on their mutual interaction
Hromádka, Jakub ; Hrachová, Věra (vedoucí práce) ; Novotný, Dušan (oponent) ; Kudrna, Pavel (oponent)
Předložená práce se zabývá studiem stínící vrstvy, která vzniká při interakci nízkoteplotního plazmatu s pevnou látkou, pomocí techniky počítačového modelování. Teoretická část práce shrnuje poznatky o fyzice stínící vrstvy elektropozitivního i elektronegativního plazmatu a prezentuje teorii měření parametrů plazmatu pomocí Langmuirovy sondy včetně diskuze vlivu srážek nabitých částic s neutrálními na sondová měření. Dále jsou předneseny teoretické popisy plazmatu, ze kterých vycházejí počítačové modely vytvořené v rámci práce: částicový model založený na metodě Particle-in-Cell a spojitý model drift-difúzní aproximace plazmatu. Vyvinutý částicový model pracuje ve 3D prostoru, využívá Monte Carlo metodu nulové srážky pro započítání efektů srážek nabitých částic s neutrálními a implementuje funkce knihovny Intel Math Kernel Library pro řešení Poissonovy rovnice. Spojitý model byl implementován pomocí software FeniCS. Vyvinuté modely byly nejprve využity pro výpočet stínící vrstvy a voltampérových charakteristik samostatně stojících Langmuirových sond několika typů: 1D model nekonečně rozlehlé rovinné sondy, 2D model válcové sondy a 3D model rovinné sondy konečných rozměrů. Výpočty byly úspěšně srovnány s teorií a diskutovány byly vzájemné rozdíly při užití různých modelovacích technik. Pozornost byla dále...
|
|
| |
|
|
Study of Positive Column in Glow Discharge under Medium Pressures Using Computational Experiment
Laca, Marek ; Hrachová, Věra (vedoucí práce) ; Novák, Stanislav (oponent) ; Roučka, Štěpán (oponent)
Pozitivní sloupec v stejnosměrném doutnavém výboji byl zkoumán pomocí tekutinového modelu plazmatu v kyslíku a v argon-kyslíkové směsi při tlacích řádově několik stovek pascalů a pro výbojové proudy od 10 do 40 mA. Model popisuje nekonečně dlouhý pozitivní sloupec v cylindrické výbojové trubici. Základem modelu je rovnice kontinuity se srážkovým členem na pravé straně. Tok částic je vyjádřen v drift-difuzní aproximaci a srážky elektronů jsou charakterizované pomocí střední kinetické energie elektronů. V modelu je zahrnut radiální profil koncentrace částic a jejich interakce se stěnou výbojové trubice. Výsledky simulací, koncentrace částic a intenzita elektrického pole, byly porovnány s výsledky měření elektrického pole v kyslíku a v argon-kyslíkové směsi. V práci je zkoumán vliv podmínek výboje, tlak a složení plynu ve výboji, na vlastnosti pozitivního sloupce. Za středních tlaků model úspěšně předpověděl intenzitu elektrického pole přibližně 40 V/cm v molekulárním plynu kyslíku a přibližně 3 V/cm v inertním plynu argonu.
|
|
| |
|
| |
|
| |
|
|
Vliv složení laserové směsi na výskyt dusíkových pásů
Morávek, Matěj Jan ; Hrachová, Věra (vedoucí práce) ; Kudrna, Pavel (oponent)
This project studies mixtures of helium, nitrogen and carbon dioxid, widely used in so called CO2 lasers. These lasers are classified as discharge lasers. In the case of low output lasers is often used a DC glow discharge. We can find bands so called first and second positive systems of a dinitrogen molecule in an emission spectrum of the glow discharge. It is possible to deduce energetic balance and a vibrational temperature from these bands. The vibrational temperature was studied by the vibrational spectroscopy of dinitrogen molecule for various discharge currents and pressures and for various distribution of nitrogen in the mixture (we will start with an industrial mixture LASAL 63).
|
|
|
Study of plasma in the mixtures with molecular gas at wide pressure range
Morávek, Matěj Jan ; Hrachová, Věra (vedoucí práce) ; Mazánková, Věra (oponent) ; Pavlík, Jaroslav (oponent)
Studium plazmatu ve směsích molekulárních plynů v širším tlakovém rozsahu Matěj Jan Morávek Abstrakt: Tato práce se zabývala studiem plazmatu pozitivního sloupce stejnosměrného doutnavého výboje v čistém kyslíku a ve směsi kyslíku s dusíkem. Výboj byl studován ve dvou totožných výbojových trubicích z odlišných materiálů (křemičité a pyrexové sklo) v tlakovém rozmezí 650 - 2000 Pa a pro výbojové proudy do 40 mA. Byly zkoumány různé parametry výboje - podélné elektrické pole, koncentrace elektronů a emisní spektra - s důrazem na přechodovou oblast mezi nízkogradientní a vysokogradientní formou pozitivního sloupce výboje. Důraz byl kladen na kvalitativní a kvantitativní analýzu rozdílů v emisním spektru pro obě formy a přechodovou oblast mezi nimi. Dále byl studován vliv jednoprocentní příměsi dusíku.
|
host ::
RSS.