Detail předmětu

Plasma Physics and Diagnostics

FEKT-MPA-FPLAk. rok: 2026/2027

Předmět je úvodem do fyziky plazmatu. Během semestru jsou prezentována následující témata:
Charakteristika plazmatického stavu. Základy kinetické teorie plynů. Pohyb nabitých částic v elektrických a magnetických polích. Elektrické výboje v plynech. Plazma elektrického oblouku. Záření plazmatu a základy diagnostiky  plazmatu. Termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu. Plazma v nízkoteplotních výbojích. Úvod do jaderné fúze. Technické aplikace plazmatu.  

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocené aktivity:
- Kontrolní test v ½ semestru, až 20 b
- Hodnocení numerických a laboratorních cvičení, až 40 b
- Závěrečný písemný test, až 40 b

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

- Získat všeobecný přehled o využití fyziky plazmatu v materiálových vědách a dalších inženýrských oborech.
- Rozvíjet schopnosti řešit problémy plazmových technologií.
- Rozpoznat úlohu moderní fyziky plazmatu v průmyslových procesech a technologiích.
- Pochopit základní metody diagnostiky plazmatu ve zhášecích komorách spínacích přístrojů, plazmatronech a jiných zařízeních s plazmatem.
Absolvent předmětu je schopen:
- Definovat plazmatický stav a vysvětlit vlastnosti, které je charakterizují.
- Vysvětlit příklady výskytu plazmatu v přírodě a využití technického plazmatu v průmyslové praxi.
- Používat základní matematický aparát pro modelování plazmatu.
- Definovat základní principy kinetické teorie plynů.
- Definovat transportní a termodynamické vlastnosti plazmatu.
- Popsat srážkové procesy v plazmatu.
- Analyzovat pohyb nabitých částic v elektrickém a magnetickém poli.
- Charakterizovat různé výboje v plynech.
- Popsat vlastnosti stejnosměrného a střídavého oblouku.
- Formulovat základní fyzikální principy využívané v diagnostice plazmatu.
- Objasnit principy jaderné fúze jako zdroje energie.

Základní literatura

M. I. Boulous, P. Fauchais, E. Pfender: Thermal Plasmas - Fundamentals and Applications, Plenum Press, New York, 1994. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPAD-BIO magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPA-EEN magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MPA-BIO magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do fyziky plazmatu, historie, základní parametry.
2. Technické aplikace plazmatu - přehled.
3. Pohyb nabitých částic v polích.
4. Základy kinetické teorie plynů.
5. Systematika výbojů v plynech.
6. Elektrický oblouk, spínací oblouk.
7. Diagnostika plazmatu.
8. Termodynamické a transportní vlastnosti plazmatu.
9. Neizotermické plazma.
10. Úvod do plazmových technologií
11. Záření plazmatu
12. Řízená termojaderná syntéza.
13. Shrnutí, závěrečný test. 

Cvičení odborného základu

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvodní cvičení, organizační pokyny, bezp. předpisy.
2. Definice plazmatu
3. Plazmová frekvence
4. Srážková frekvence
5. Debyeova délka
6. Pohyb částic v silových polích
7. Úvod do rozdělovacích funkcí
8. Rozdělovací funkce v plazmatu
9. Rovnice kontinuity
10. Závěrečné cvičení, hodnocení, zápočet. 

Laboratorní cvičení

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Elektrické charakteristiky diafragmového výboje ve vodných roztocích (FCH)
2. Studium generace ozónu (FCH)
3. Studium kapacitně vázaného RF výboje (CEITEC Nano)