Rentgenová spektroskopie jako nástroj pro diagnostiku fúzního plazmatu

Plazma produkované lasery s vysokým špičkovým výkonem dosahuje nejvyšších hustot a teplot, jaké jsme schopni produkovat v pozemských laboratořích. Rentgenová spektroskopie analyzující krátkovlnné záření emitované tímto extrémním plazmatem je velmi vhodným nástrojem pro studium procesů, které se v těchto podmínkách odehrávají. Laserové plazma charakterizují vysoké gradienty hustot, teplot i rychlostí částic, které se navíc velmi rychle mění v čase. Tyto změny ovlivňují vlnovou délku, šířku i tvar pozorovaných spektrálních čar, jejichž identifikací je možné určit ionizační stupeň plazmatu. Relativní intenzita spektrálních čar poskytuje informace o teplotě plazmatu, zatímco jejich šířka je úměrná hustotě (Starkovo rozšíření) i teplotě (Dopplerovo rozšíření) plazmatu. V případě použití časově rozlišeného detektoru (například snímkovací čí rozmítací kamery) je možné studovat dynamiku a vývoj plazmatu a jeho parametrů. Emisní spektrum nám také pomáhá studovat procesy, které se odehrávají uvnitř hustého plazmatu, a tudíž je není možné studovat jinými metodami, např. viditelným světlem.

Rentgenová spektroskopie využívá krystalické struktury pevných látek, které tak slouží jako difrakční mřížka. V závislosti na vlnové délce (energii fotonů) emitovaného světla, které se od krystalu odráží při splnění tzv. Braggovy podmínky, se ke spektrální analýze používají různé krystalografické roviny monokrystalů (např. křemene, křemíku, germania, slídy atd.).

Požadavky na měření a interpretaci spekter s velmi vysokým rozlišením jsou důležité zejména z hlediska testování rozličných modelů plazmatu (ať už pro inerciální fúzi nebo pochopení astrofyzikálních procesů) či exotických stavů hmoty, například tzv. warm dense matter. Z těchto důvodů v současné době probíhá vývoj jak diagnostických metod, tak metod výroby velmi přesných krystalů a detektorů.

Cílem práce je studium vlastností plazmatu pomocí spekter rentgenového záření. Student/ka se seznámí s fyzikou plazmatu, inerciální fúze, metodami a názvoslovím rentgenové spektrometrie, difrakčními krystaly a experimentálními technikami užívanými během studia horkého hustého plazmatu. 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.

  • Vedoucí práce / Supervisor: Ing. Oldřich Renner, DrSc. (ÚFP AV ČR)
  • Konzultant: Ing. Miroslav Krůs, Ph.D. (ÚFP AV ČR, FJFI)
  • Pracoviště / Workplace: Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i./Výzkumné centrum PALS
  • Kontakt / Contact: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.