Detail předmětu

Fyzika plazmatu a plazmatických metod

FCH-DCO_FMDAk. rok: 2011/2012

Kurs seznamuje se základními pojmy fyziky a chemie plazmatu a mechanismu jeho udržování v obecném případě - ionizace a excitace částic, jejich difúze a drift a rekombinace, elektrické a tepelné vlastnosti plazmatu. Zabývá se metodami generace plazmatu - systematikou výbojů a metodami diagnostiky plazmatu. Podrobnější přehled je věnován elementárním procesům v plazmatu plynů z jednoduchých molekul (He, Ne, Ar, H2, N2, O2 aj.). Uvádí se systematický přehled nízkotlakých plazmatických technologií - naprašování, depozice z plynné fáze a plazmatické polymerace, povrchové modifikace a leptání.
Závěr se věnuje rizikům spojeným s používáním plazmatu - zdravotní (vliv uv. záření a rf. elektrických polí, toxicita zplodin a jejich likvidace), degradace materiálů a koroze.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

Výsledky učení předmětu

1. Znalost základů fyziky nízkých tlaků
2. Uživatelská znalost konstrukcí, vlastností a použití vývěv
3. Uživatelská znalost principů. konstrukcí a použití vakuometrů, barometrů a průtokoměrů
4. Uživatelská znalost vlastností materiálů používaných ve vakuových zařízení
5. Uživatelská znalost konstrukcí komponent vakuových zařízení

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Požadavky podle zadaných tématických okruhů v souladu s obsahem přednášek.
(přednášky - celkem 30 hodin v 10 přednáškách). Hodnoconí zkouškou po ukončení kurzu, případně projektem podle dohody se školitelem.

Osnovy výuky

A. Fyzikální základy vakuové techniky
1. Základní zákonitosti plynného stavu hmoty, plyn, pára, ideální plyn, základní zákony, stavová rovnice.
2. Kinetická teorie plynu, rychlostní rozdělení molekul, kinetický výklad tlaku, střední volná dráha molekul a její význam.
3. Transportní jevy, difúze, tepelná vodivost plynu, viskozita plynu.
4. Proudění plynu, základní pojmy, druhy proudění, vzorce pro výpočet vodivosti.
5. Procesy probíhající na stěnách vakuových systémů
Interakce molekuly se stěnou systému, sorpce a desorpce, tlak par, vypařování.
6. Procesy probíhají uvnitř stěn vakuových systémů
Kapilární kondenzace, proudění a pohlcování plynu porézními látkami, pronikání plynu kompaktními látkami.
B. Získávání vakua
1. Teorie čerpacího procesu
Průběh čerpání v čase, vliv potrubí na čerpací proces, vliv netěsnosti na čerpací proces.
2. Rozdělení a parametry vývěv
Rozdělení vývěv podle principu, parametry vývěv.
3. Transportní vývěvy s periodicky se měnícím objemem
Vývěvy rotační, membránové a pístové.
4. Transportní vývěvy pracující s přenosem impulsu
Rootsovy vývěvy, difúzní vývěvy a jejich příslušenství, vývěvy molekulární a turbomolekulární.
5. Vývěvy založené na vazbě plynu
Vývěvy kryogenní a kryosorpční, vývěvy iontové, vývěvy getrovací.
C. Měření ve vakuové technice
1. Úvod
Veličiny a jejich jednotky, obory vakua, rozdělení a parametry vakuometrů.
2. Měření celkových tlaků
Vakuometry kapalinové a kompresní, tepelné vakuometry, membránové vakuometry, viskózní vakuometry, ionizační vakuometry.
3. Měření parciálních tlaků
Principy hmotnostních spektrometrů, měření hmotnostními spektrometry.
4. Měření proudu plynu, měření čerpacích rychlostí vývěv
5. Kalibrace vakuometrů
6. Hledání netěsností ve vakuových aparaturách
Přehled metod hledání netěsností, princip a obsluha héliového hledače netěsností.
D. Materiály pro vakuovou techniku
1. Požadavky kladené na materiály pro použití ve vakuu
2. Přehled materiálů a jejich použití ve vakuové technice
E. Vakuové aparatury
1. Stavební prvky vakuových aparatur
Vakuové komory, potrubí, nerozebíratelné spoje, rozebíratelné spoje, ventily, průchodky.
2. Vakuové aparatury pro hrubé a jemné vakuum
Součinnost vývěv, typické aplikace, čerpání agresivních a kondenzujících plynů.
3. Vakuové aparatury pro vysoké vakuum
Koncepce vysokovakuových apartur, jejich provoz, typické aplikace.
4. Ultravakuové aparatury
Koncepce UHV aparatur, jejich provoz, typické aplikace.
5. Čisticí postupy, vakuová hygiena

Učební cíle

1. Získání přehledu o plazmatických technologiích v laboratořích a průmyslu
2. Seznámení se s konkrétními plazmatickými technologiemi používanými v laboratoři fakulty a spolupracujících laboratořích na Masarykově univerzitě, VUT a akademii věd ČR

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

není

Základní literatura

Francis F. Chen: A Úvod do fyziky plazmatu, , 0 (CS)
André Ricard : Reactive Plasmas, , 0 (CS)
Boleslav Gross : Technika plazmatu, , 0 (CS)

Doporučená literatura

Boleslav Gross : Technika plazmatu, , 0 (CS)
Francis F. Chen : Úvod do fyziky plazmatu, , 0 (CS)
André Ricard : Reactive Plasmas, , 0 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DPCP_CHM doktorský

    obor DPCO_CHM , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program CKCP_CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor CKCO_CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program DKCP_FCH_4 doktorský

    obor DKCPO_FCH_4 , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program DPCP_FCH_4 doktorský

    obor DPCPO_FCH_4 , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program DPCP_CHM doktorský

    obor DPCO_CHM , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program DKCP_CHM doktorský

    obor DKCO_CHM , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor DKCO_CHM , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Konzultace v kombinovaném studiu

0 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor