Laserem indukovaná fluorescence plazmatu

Bc. Vojtěch Procházka, Ph.D.

Master's thesis

Laser induced plasma fluorescence

Abstract:

Hlavním tématem práce je laserem indukovaná fluorescence plazmatu, což je metoda, která slouží mj. ke stanovení koncentrace radikálů a metastabilních částic v plazmatu. Použití dvoufotonové absorpce (TALIF) umožňuje dokonce detekci lehkých jednoatomových radikálů, jako vodík, dusík nebo kyslík. V této práci je popisováno měření fluorescence vodíkových radikálů v dohasínajícím plazmatu užitím dvoufotonové absorpce. Metoda byla podrobena důkladnému rozboru a byl zkoumán vliv některých parametrů na její vyhodnocování. Kromě tohoto hlavního tématu byly zkoumány i další diagnostické metody, a to na vysokofrekvenčním kapacitně vázaném výboji ve vodíku a směsi vodíku s dusíkem. Jednalo se o optickou diagnostiku časového vývoje výboje s rozlišením 5 ns, která poskytla zásadní vhled do dějů ve výboji, měření koncentrace a střední energie elektronů pomocí jednoduché Langmuirovy sondy, hmotnostní spektroskopii kladných iontů a neutrálních částic a měření optických emisních spekter za účelem stanovení rotačních a vibračních teplot molekul H2, teploty nabuzení vodíkových atomů a stupně disociace.

Abstract:

The main aim of this paper is laser-induced fluorescence of plasma, which is a method used especially for determination of radicals and metastable particles concentration in plasma. Using two-photon absorption (TALIF) even allows detection of light one-atom radicals such as hydrogen, nitrogen or oxygen. In this work, there is described fluorescence measurement of hydrogen radicals in plasma afterglow using two-photon absorption. The method was subjected to thorough analysis and the influence of some parameters on its evaluation was examined. In addition to this main subject some other methods were used for diagnostics of capacitive RF discharge in hydrogen and in a mixture of hydrogen and nitrogen. The diagnostic methods involved time-resolved optical emission spectrometry with temporal resolution of 5 ns which provided crucial insight into processes in the RF discharge, measurement of electron concentration and mean energy by simple Langmuir probe, mass spectroscopy of positive ions and neutrals and time-averaged OES used for determination of rotational and vibrational temperatures of H2 molecules, excitation temperature of hydrogen atoms and the degree of hydrogen dissociation.

Keywords

plazma, plasma, laser, fluorescence, LIF, TALIF

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 11. 6. 2010
• Supervisor: Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Plasma Physics