Aktivní diagnostika a detektory odolné vůči elektromagnetickým impulzům

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. Miroslav Krůs, Ph.D. (ÚFP AV ČR, FJFI)
  • Pracoviště / Workplace: Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i./Výzkumné centrum PALS
  • Kontakt / Contact: krus@ipp.cas.cz

Interakce laseru o vysokém špičkovém výkonu s pevným terčem či velmi hustým plazmatem vede kvůli vyvržení obrovského náboje z terče ke vzniku silných elektromagnetických impulzů (EMP). Tyto impulzy představují velké nebezpečí pro elektroniku (tj. aktivní diagnostiku a detektory) užívanou k měření vlastností plazmatu, protože ve velmi krátkém čase (řádově nanosekundy) mohou dosáhnout amplitud naindukovaného signálu větších než 10 kV. Proto jsou v současné době hlavně užívané pasivní detektory (jaderné emulze, plastové dráhové detektory) či tzv. imaging plates, které jsou vůči vlivům EMP odolné. Jejich hlavní nevýhodou je použití pouze na jeden výstřel laseru, poté je nutné je vyvolat. Tento způsob měření je vhodný pro experimenty využívající lasery s velmi nízkou opakovací frekvencí (minimálně 1 výstřel za 30 minut), avšak pro lasery s vyšší opakovací frekvencí tento způsob měření již vhodný není, protože by docházelo k akumulaci a průměrování naměřených signálů, což je ve většině případů nechtěné, anebo kvůli častému otevírání (a napouštění) vakuové, interakční komory by bylo nutné výrazně snížit opakovací frekvenci laseru. Proto je žádoucí vyvinout účinné stínění a speciální diagnostiku a detektory, které budou schopny odolat působení EMP a dovolí provoz experimentu při vysoké opakovací frekvenci.

Kvůli tomu, že vygenerované EMP je velmi krátké, frekvenční spektrum je naopak značně široké. Proto u některých diagnostik, zejména u těch, které mají relativně velké vstupní okénko, není možné EMP jednoduše odstínit vnějším krytem, ale musí se těmto extrémním podmínkám přizpůsobit i elektronika uvnitř stínícího krytu.

Cílem práce je studium vlastností elektromagnetických impulzů a způsobů jejich generace během interakce laseru s plazmatem. Student/ka se seznámí s fyzikou plazmatu, inerciální fúze, generací elektromagnetických impulzů a technikou jeho stínění a experimentálními technikami užívanými během studia horkého hustého plazmatu a elektromagnetických impulzů. Téma práce je dostatečně široké, a tak umožňuje případné pokračování na výzkumném úkolu i diplomové práci. Naše skupina v rámci evropských aktivit EuroFusion spolupracuje s předními laboratořemi ve Francii, Německu, Velké Británii a Itálii.