Diagnostika a modelování plazmatu

Výzkumná skupina Ústavu fyziky a technologií plazmatu

Výzkumná skupina Diagnostika a modelování plazmatu zaměřuje svůj výzkum na základní problémy fyziky a chemie výbojů a plazmatu v plynech a kapalinách. Pomocí pokročilých experimentálních metod (spektroskopie a elektrická měření) umíme určit základní parametry popisující plazma jako: elektrické pole, rozdělovací funkce elektronů, teplota elektronů a koncentrace důležitých částic. To vše na extrémně malých prostorových a časových škálách.

Naše experimentální pozorování jsou ověřována na základě analytických modelů a počítačových simulací. Numerické modelování nám přináší hluboký vhled do fyziky výbojů plynů a základních jevů odehrávajících se v plazmatu a také nám poskytuje možnost „numerických experimentů“ v podmínkách, které jsou buď velmi nevhodné, nebo mimo dosah konvenčních experimentálních metod. Na základě hluboké odborné znalosti v oblasti fyziky plazmatu spolupracujeme s několika mezinárodními výzkumnými institucemi a partnery z průmyslu.

Výzkumná témata

  • Aplikace spektroskopických a elektrických metod pro různé druhy plazmatu a to pomocí zařízení s vysokou citlivostí s vysokým rozlišením: měření a analýza profilů čar, poměrů jejich intenzity, přenosu náboje a modelování atomových / molekulárních spekter vhodných ke stanovení základních parametrů plazmatu
  • Pokročilá počítačová analýza atomových a molekulárních spekter rovnovážných a nerovnovážných kvantových stavů (Spectrum Analyzer, massiveOES, EBFFit)
  • Laserová diagnostika plazmatu: měření koncentrací vybraných druhů částic (laserem indukovaná fluorescence nebo TALIF), zobrazování dynamiky plynů, teplotní mapování plynů na základě rotační struktury nebo Rayleighova rozptylu
  • Srážkově-radiační modely plyn.
  • Fluidní, hybridní a částicové modely popisující šíření ionizačních vln (tzv. streamerů)
  • Modelování urychlování vysokoenergetických elektronů v plynech
  • Numerické modely plazmatu s magnetickými poli

Náš tým

Bez popisku

doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.

vedoucí výzkumné skupiny
hoder(zavináč)physics.muni.cz
ORCID
LinkedIn

Tomáš Hoder se zabývá výzkumem nízkoteplotního plazmatu. Zaměřuje se na diagnostiku plazmatu, typicky rychlých ionizačních jevů v netermálním plazmatu (např. bariérové, jiskrové nebo korónové výboje). Používá elektrické nebo spektroskopické techniky a experimenty potvrzuje teoretickými modely a počítačovými simulacemi. V poslední době se věnuje ověřování modelů atmosférického plazmatu na subnanosekundových a mikroskopických škálách.

Jeho výzkumné zájmy se týkají fyziky streamerů, optické emisní spektroskopie, paměťových efektů, nestabilit plazmatu a tekutin a interakce plazmatu s kapalinou. Během své vědecké kariéry působil jako vědecký pracovník v Leibnizově ústavu pro vědu a techniku plazmatu v německém Greifswaldu a v Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR v Praze. Jako hostující vědec spolupracoval s univerzitou v Greifswaldu, IAA-CSIC ve španělské Granadě a laboratoří LAPLACE ve francouzském Toulouse.


Bez popisku

prof. Mgr. Vít Kudrle, Ph.D.

kudrle(zavináč)sci.muni.cz

Vít Kudrle se věnuje výzkumu fyziky a diagnostice plazmatu, vysokfrekvenčním a mikrovlnným výbojům, přípravě nanomateriálů v plazmatu, mikrovlnné a optické spektroskopii a úpravám povrchů v plazmatu.

Během své vědecké kariéry působil na francouzské Université d'Orléans a Université Paris-Sud (nyní Université Paris-Saclay), s německou Ruhr-Universität Bochum​ a INP v Greifswaldu.

Bez popisku

doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.

pdvorak(zavináč)physics.muni.cz

Pavel Dvořák se v oblasti fyziky plazmatu zabývá laserovou diagnostikou plazmatu. Věnuje se zejména (TA)LIF studiu radikálů a aktivní částice v plazmatu, včetně měření povrchových výbojů při atmosférickém tlaku. Fluorescencí zkoumal atomizátory, kde pomocí TALIF s kolegy prokázal klíčovou roli atomárního vodíku při rozkladu těkavých látek. Pracuje také s kapacitně vázanými výboji, kde studuje jejich zapalovaní a nelineární charakteristiky. Tato diagnostika je nejen experimentální ale i teoretická.

Pavel Dvořák má mnoho zájmů napříč obory. Je zapáleným speleologem. Příležitostně je v kontaktu s fotochemií a procesy v ledu.

Zdeněk Navrátil se zabývá vývojem a aplikací pokročilých metod optické emisní spektroskopie pro diagnostiku plazmatu, zejména výbojů za atmosférického tlaku. Mezi aktuální témata poslední doby patří měření elektrického pole v heliových výbojích za atmosférického tlaku nebo bremmstrahlungovo záření v koplanárním bariérovém výboji. Je autorem spektroskopického softwaru Spectrum Analyzer a EBFFit, související s výukou atomové a molekulové spektroskopie.

Během své vědecké kariéry působil v německém INP a Ernst Moritz Arndt Universität v Greifswaldu.

Bez popisku

doc. Mgr. Zdeněk Navrátil, Ph.D.

zdenek(zavináč)mail.muni.cz
ORCID

Zdeněk Bonaventura se zabývá simulacemi plazmatu, zejména simulacemi proudových výbojů. Mezi jeho výzkumné zájmy patří základní jevy nanosekundových výbojů v kapalné vodě, pokročilý výzkum kinetických procesů ve streamerových výbojích, únik elektronů a plazmový pohon.

Během své vědecké kariéry působil na francouzské École Polytechnique v Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP) a Université de Pau, Technical University of Denmark, INP a Ernst Moritz Arndt Universität Greifswald a italské University of Bari.

Bez popisku

Mgr. Zdeněk Bonaventura, Ph.D.

zbona(zavináč)physics.muni.cz
ORCID

Bez popisku

Mgr. Lucia Kuthanová, Ph.D.

nanai(zavináč)mail.muni.cz
ORCID

Lucia Kuthanová (rozená Potočňáková) má širokou škálu odborných znalostí z oblasti fyziky plazmatu, od plazmové úpravy povrchů s následnou chemickou a morfologickou povrchovou analýzou až po diagnostiku různých plazmových výbojů a to především elektrickými a optickými metodami ve spektrálním, prostorovém a časovém rozlišení. Věnuje se také nestacionárním jevům ve filamentárních výbojích, indukovaným nestabilitám v plazmatu a interakci na rozhraní plazma-kapalina.

V současné době je Lucia na rodičovské dovolené.

Bez popisku

Mgr. Adam Obrusník, Ph.D.

adamobrusnik(zavináč)mail.muni.cz
ORCID

Adam Obrusnik je absolventem Fyziky plazmatu. Ve svém výzkumu se zaměřuje především na numerické simulace. Simulace používá ke studiu kinetiky plazmatu a dynamiky plynů při atmosférickém tlaku. Během svých studií absolvoval velké množství výzkumných pobytů a stáží na univerzitách v Německu, Holandsku, Itálii, ve Velké Británii a nekolikrát v USA. Aktuálně se věnuje výzkumu  v oblasti nízkotlakého plazmatu, konkrétně simulacemi iontových tryskek a magnetronovém naprašování.

Martina Mrkvičková se zabývá laserovou diagnostikou plazmatu, konkrétně detekcí různých reaktivních částic v plazmatu pomocí jednofotonové nebo dvoufotonové laserem indukované fluorescence (LIF a TALIF). Věnuje se také měření elektrického pole pomocí metody generace druhé harmonické frekvence indukované elektrickým polem (EFISH).

Bez popisku

Mgr. Martina Mrkvičková, Ph.D.

mrkm(zavináč)mail.muni.cz
ORCID

Nima Bolouki se věnuje diagnostice plazmatu a studiu nízkoteplotního plazmatu. V minulosti prováděl výzkum na několika univerzitách v Japonsku a na Tchaj-wanu. Věnoval se výzkumu netermálního plazmatu za atmosférického tlaku, zejména nanosekundových pulzních a streamerových výbojů a to pomocí laserového Thomsonova rozptylu. Aktuálně se zaměřuje na laserovou diagnostiku plazmatu pomocí laserového rozptylu v různých zdrojích atmosférického plazmatu. Jeho výzkumné zájmy zahrnují také optickou a laserovou diagnostiku nízkoteplotního plazmatu.

Bez popisku

Nima Bolouki, PhD.

bolouki(zavináč)mail.muni.cz
ORCID

Doktorští studenti

Bez popisku

Mgr. Radoslav Brunovský

rbrunovsky(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Energy balance in nonthermal plasma sources: a conundrum for environmental technology

 

Bez popisku

Waseem Khan

491350(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Laser-based plasma diagnostics focused on ionized and neutral reactive species

 

Bez popisku

Mgr. Martin Kubečka

kubecka(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Modelling of plasma sources with magnetic field

 

Bez popisku

Mgr. Lukáš Kusýn

423440(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Study of non-equilibrium distributions of quantum states in laboratory discharges using spectroscopic methods

Ph.D. talent Brno mezi lety 2019-2021

Bez popisku

Mgr. Tomáš Medek

469199(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Diagnostika pulzního plazmatu

Bez popisku

Mgr. Kryštof Mrózek

445429(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Plasma a jeho interakce s materiály v iontovém pohonu využívajícím zbytkovou atmosféru jako palivo

Ph.D. talent Brno od 2022

Bez popisku

Ing. David Prokop

437258(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Ultra-fast diagnostics of non-equilibrium plasmas

Bez popisku

Mgr. Jan Skácel

484144(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Air Breathing Electric Propulsion

Bez popisku

Mgr. Petr Skopal

450997(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Diagnostika prašného plazmatu

Bez popisku

Mgr. Kristína Tomanková

486646(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Multifyzikální simulace jako metody zkoumání HiPIMS technologií pro depozici tenkých vrstev

Bez popisku

Mgr. Ján Tungli

424020(zavináč)mail.muni.cz

Téma disertační práce
Streamer discharge simulations in electronegative gases and their interaction with solid barriers

Participating on collaboration with Eaton European Innovation Center (EEIC)

Bývalí členové naší skupiny a studenti

  • Mgr. Miroslav Šnírer, Ph.D.
  • Mgr. Jan Faltýnek, Ph.D.
  • Mgr. Jan Voráč, Ph.D.
  • Mgr. Petr Synek, Ph.D.
  • Mgr. Petr Bílek, Ph.D.
  • Pedro Arsénio Nunes Aleixo Viegas, PhD.
  • Mgr. Andrej Roštek

Naše spolupráce a projekty

Akademická spolupráce

Bez popisku

University of Ghent

Ghent, Belgium

Cooperation with Dr. Anton Nikiforov on spectroscopic diagnostics of non-thermal plasmas.

Bez popisku

University of Mons

Mons, Belgium

Cooperation with Dr. Nikolay Britun on laser-aided diagnostics of non-thermal plasmas.

Bez popisku

Florida State University

Tallahassee, USA

Cooperation with Dr. Bruce Locke on spectroscopic diagnostics of plasma in contact with liquids.

Bez popisku

Institute of Plasma Physics of the Czech Academy of Sciences

Prague, Czech Republic

Cooperation with Dr. Milan Šimek on investigations of fundamental mechanisms of nanosecond breakdown in liquid water and on spectroscopy and electrical investigations of low-temperature discharges in atmospheric gases.

Bez popisku

Institute of Inorganic Chemistry of the Czech Academy of Sciences

Husinec-Řež, Czech Republic

Cooperation with prof. Dědina on diagnostics of atomizers.

Bez popisku

Pau University

Pau, France

Cooperation with the group of Prof. Jean Paillol on the numerical simulation of barrier discharges and Trichel pulses of negative corona discharge in air.

Bez popisku

LAPLACE-laboratories at the University of Paul Sabatier

Toulose, France

Cooperation on spectroscopic and electrical investigations of diffuse barrier discharges for surface treatment and deposition with Dr. Nicolas Naude.

Bez popisku

Institute of Astrophysics of Andalusia

Granada, Spain

Cooperation with Dr. Francisco Vasquez (CSIC) on the spectroscopy of streamers in Transient Luminous Events in upper atmosphere of Earth.

Bez popisku

INP Greifswald

Greifswald, Germany

Cooperation with Assoc.Prof. Detlef Loffhagen and Dr. Markus Becker on electron kinetics and fluid model numerical simulations of low-temperature plasmas in different gas mixtures. With Prof. Brandenburg, Dr. Höft and Dr. Manfred Kettlitz on sub-nanosecond spectroscopy of dielectric barrier discharges using time correlated single photon counting and streak camera methods.

Bez popisku

Comenius University

Bratislava, Slovakia

Cooperation with Assoc. Prof. Mario Janda on sub-nanosecond spectroscopy of transient spark discharges.

Bez popisku

Italian Research Council

Bari, Italy

Cooperation with Dr. Paolo Ambrico of the on fast spectroscopy and electrical investigation of barrier discharges in nanosecond pulsed regime.

Bez popisku

University of Belgrade

Belgrade, Serbia

Cooperation with Prof. Bratislav Obradovic and Assoc. Prof. Nikola Cvetanovic on electric field measurement in helium atmospheric pressure discharges and on spectroscopy of surface discharges in contact with water.

Bez popisku

Troitsk Institute

Moscow, Russia

Cooperation with Prof. Yuri Akishev on ultra-fast imaging and electrical characterisation of surface barrier discharges using advanced experimental and theoretical methods.

Bez popisku

Ohio State University

Columbus, USA

Development and improvement of Efish laser diagnostics in cooperation with prof. I. Adamovich.

Bez popisku

J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry

Prague, Czech Republic

Cooperation with Dr. Juraj Fedor and Dr. Miloš Ranković on electrical discharges in NOVEC 4710 gas.

Průmysloví partneři

Bez popisku

Eaton

Prague, Czech Republic

Simulations and experiments with streamer discharges in SF6 alternatives.

Bez popisku

PlasmaSolve

Brno, Czech Republic

Uncertainty quantification, sensitivity analysis of plasma-chemical models and simulations and code development for plasmas in electromagnetic fields.

Bez popisku

OZM Research

Hrochův Týnec, Czech Republic

Experimental investigation of spark discharges for explosive gas ignitions.

 

Projekty
Project: Versatile plasma sources and advanced approaches to signal evaluation as novel concepts in ultratrace element analysis by atomic spectrometry (GF23-05974K)
Main MU Researcher: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
Project Period:
1/2023 - 12/2025
Investor:
Czech Science Foundation / LA Grants
Project: Streamers and discharges sliding on dielectric surfaces in SF6 alternatives (TK04020069)
Main MU Researcher: doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.
Project Period:
1/2022 - 12/2024
Investor:
Technology Agency of the Czech Republic / THÉTA
Project: Advanced methods for ultra-fast diagnostics of transient argon-containing plasmas (GA21-16391S)
Main MU Researcher: doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.
Project Period:
1/2021 - 12/2023
Investor:
Czech Science Foundation / Standard Projects
Project: Fundamental phenomena of nanosecond discharge in liquid water (GA18-04676S)
Main MU Researcher: doc. Mgr. Zdeněk Bonaventura, Ph.D.
Project Period:
1/2018 - 12/2020
Investor:
Czech Science Foundation / Standard Projects
Project: Advanced experimental study of transient surface discharges (GJ16-09721Y)
Main MU Researcher: doc. Mgr. Tomáš Hoder, Ph.D.
Project Period:
1/2016 - 12/2018
Investor:
Czech Science Foundation / Junior projects
Project: Advanced Research of Kinetic Processes in Streamer Discharges (GA15-04023S)​
Main MU Researcher: doc. Mgr. Zdeněk Bonaventura, Ph.D.
Project Period:
1/2015 - 12/2017
Investor:
Czech Science Foundation / Standard Projects
Project: Hydride atomizers for atomic absorption and atomic fluorescence spectrometry - new horizons (GA17-04329S)
Main MU Researcher: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
Project Period:
1/2017 — 12/2019
Investor:
Czech Science Foundation / Standard Projects

Naše vybavení a přístroje

  • Laserový systém od firmy Ekspla, schopný produkovat pikosekundové pulzy o vlnové délce v rozmezí 193 - 2300 nanometrů
  • Systém pro měření laserem indukované fluorescence. Tento systém umožňuje produkovat krátké pulzy (ns) o vlnových délkách v rozsahu 204 - 1500 nanometrů
  • Časově korelované čítání jednotlivých fotonů Becker&Hickl Simple-Tau 152 se dvěma nezávislými cestami. Časové rozlišení 180 pikosekund
  • Spektrometry vybavené CCD a ICCD kamerami
  • Komerční a samostatně sestavené elektrické sondy s časovým rozlišením nanosekund a subnanosekund s vysokou citlivostí
  • Průkopnická měření pomocí moderních osciloskopů (vysoká šířka pásma, vysoká rychlost vzorkování a dynamický rozsah) a také možnost zpracování a analýzy velkých dat
  • Špičkový software MassiveOES vhodný pro analýzu molekulárních spekter
  • Software Spectrum Analyzer pro analýzu atomových spekter (více než 1 000 stažení za poslední 3 roky)
  • Software EBFFit pro měření koncentrace základních stavů kovů. metodou samoabsorbce

Aktuality a dění ve výzkumné skupině

2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.

Další info