Studium záchytu iontů a iontová emise z prachových zrn

Abstract

V mnoha prostředích nalézáme drobná prachová zrna. Vzhledem k jejich velikosti hraje jejich náboj a elektrické síly na ně působící důležitou roli v dynamice jejich pohybu. Náboj prachových zrn je ovlivněn mnoha různými procesy, jež je možné studovat například zachycením jednoho prachového zrna v elektrodynamickém kvadrupólu a jeho následnému vystavení definovanému prostředí (svazku iontů, elektronů, UV záření). Ze změn náboje zrna je možné usuzovat na průběh nabíjecího procesu. Hlavním výsledkem předkládané práce je příspěvek k budování nové aparatury pro studium nabíjecích procesů. Konkrétně se práce věnuje návrhu a ověření funkce nového Faradayova válce pro měření proudu iontového a elektronového děla, který by odstranil nedostatky dříve používaných Faradayových válců. Dále se pak zabývá návrhem a konstrukcí zesilovače pro měření proudu iontového děla a návrhem digitální stabilizace tohoto proudu, což je nezbytná podmínka pro interpretaci výsledků měření. Digitální stabilizace umožní flexibilnější změny v nastavení a snadnější propojení s řídícím počítačem. V závěrečné části se práce věnuje vyhodnocení dat získaných při nabíjení prachového zrna různými druhy iontů. Potřeba nové konstrukce aparatury pro studium nabíjecích procesů je v práci demonstrována na příkladu systematického měření vlivu modifikace...

Small dust grains could be found in many environments. Because of their size, their charge and the electric forces acting on them play an important role in their dynamics. The dust grain charge is influenced by many different processes. Among other methods, charging processes can be studied by trapping a single dust grain inside an electrodynamic quadrupole where it is put into specific environment (ion or electron beam, UV radiation). The progress of the charging process can be inferred from the changes in the grain charge. Our work contributed to the building of a new laboratory set-up for study of the charging processes. Specifically, a new Faraday cup for measurements and stabilization of the ion and electron gun currents is designed and its function verified. It solves the shortcomings of the previously used Faraday cups. Further, an amplifier for the ion gun current measurement is designed and constructed along with the design of digital stabilization of the current. The stabilization is neccesary for the interpretation of measurement results and its digitalization will allow more flexible adjustment and easier connection with the control computer. Finally, data acquired during the charging of dust grain with different ion species are evaluated in order to study the effect of different ions on surface...