[design/2014/cvut-logo-blue.png]
CZ/EN

Odborná činnost

Polovodičové detektory a jaderná fyzika

Ústav spolupracuje se Sjednoceným ústavem jaderných výzkumů v Dubně (Rusko) na detektorech pro experiment „Hyperjádra“, který má přispět k hlubšímu pochopení jaderných sil působících mezi nukleony. Intenzivní spolupráci má ústav na experimentu ATLAS v CERN (Ženeva), který byl navržen pro fundamentální studium podstaty hmoty. Křemíkové lavinové fotodiody (SPAD) vyvinuté ve spolupráci s dalšími pracovníky na ČVUT v Praze, jsou používány ke konstrukci detektorů pro detekci jednotlivých fotonů. Detektory našly uplatnění v aplikacích, kde jsou využity jejich unikátní vlastnosti, především pikosekundové časové rozlišení a vysoká odolnost vůči ionizujícímu záření. Takovou aplikací je zejména laserové měření vzdálenosti družic a posunu kontinentů. Detektory jsou používány na několika desítkách dálkoměrných stanic po celém světě. Celosvětová síť laserových dálkoměrů spolu se speciálními geodetickými družicemi průběžně poskytuje data pro kosmickou geodézii. Na obrázku jsou naměřené vektory pohybu jednotlivých měřících stanic vůči geocentrickému referenčnímu rámci. Diody a z nich konstruované detektory se účastní několika orbitálních i planetárních misí. Systém je na orbitu od roku 2011.

Pracovníci ústavu vyvinuli též dozimetry dávek rychlých neutronů určené především pro kontroly osobní radiační ochrany.

Metody pro modifikaci povrchových oblastí materiálů

Pro modifikaci povrchových oblastí materiálů se v ústavu rozvíjí metody využívající iontových a elektronových svazků. Jsou to zejména metody iontové implantace a IBAD (Ion Beam Assisted Deposition). Metody mají řadu variant, např. LE IBAD (Low Energy IBAD s ionty o energii řádu stovek elektronvoltů) a HE IBAD (High Energy IBAD s ionty o energii řádu desítek kiloelektronvoltů). Proces IBAD sestává z několika dílčích procesů nebo doprovodných jevů. Základní dílčí procesy jsou depozice atomů (nejčastěji naprašováním nebo napařováním pomocí elektronového svazku) a iontové bombardování. Bombardující ionty se mohou odrazit od deponovaných atomů nebo atomů původního materiálu zpět do vakuové komory. Při srážkách mohou urychlené ionty předat deponovaným atomům dostatečnou energii k tomu, aby pronikly do povrchové oblasti modifikovaného materiálu (recoil implantation). Srážkové kaskády urychlených iontů s deponovanými atomy a atomy původního materiálu mohou vést též k iontovému rozprašování. Pokud se bombardující ionty neodrazí zpět do vakuové komory, zabudují se (jsou implantovány) v deponované vrstvě nebo v modifikovaném materiálu. Základní procesní parametr metody IBAD je poměr hustot toků bombardujících iontů a deponovaných atomů.

Ústav se s problematikou uvedených metod též podílel na úspěšném řešení velkého projektu rámcového programu Evropské unie, ve kterém spolupracovalo 25 organizací z mnoha zemí Evropy a z Izraele. Spolupráce na řešení projektu se zúčastnila řada univerzit, vědeckovýzkumných institucí a velkých nadnárodních společností jako Siemens, Saint-Gobain a Edwards. Projekt koordinoval ocelářský gigant Arcelor.

Termofyzikální vlastnosti a speciální chladicí systémy pro elektroniku

V návaznosti na výzkum termofyzikálních vlastností tekutin ústav řeší problematiku speciálních chladicích  systémů pro elektroniku s vysokým stupněm integrace dílčích prvků. Součástí výzkumu jsou i komplexní měření rychlostí zvuku v plynech a modifikace principu sonarového experimentálního zařízení na aparatury umožňující navíc analýzu složení směsí plynů, popř. i měření průtoku. Kvalita dat je porovnávána se simulačními výpočty termodynamických vlastností vycházejících z metod Monte Carlo a molekulární dynamiky.

V ústavu byla realizována řada konkrétních projektů hlavně pro detektory elementárních část ic vybudovaných na urychlovači LHC v CERNu. Mezi úspěšné programy patří účast ústavu na návrhu a realizaci chladicího systému vnitřního detektoru v projektu ATLAS. Dalším úspěšným programem byl kompletně realizovaný systém pro projekt TOTEM určený pro detektory typu římských hrnců (RP – Roman Pots).

V posledním období ústav významnou měrou přispěl k realizacím na projektu ALICE a LHCb. V posledních třech letech byl v ústavu vyvinut mobilní chladicí systém využívající jako chladicího média vzduch v originálně upraveném provedení pracujícím s vírovými trubicemi.

Vzhledem k významnému podílu experimentálních prací na projektech jsou v ústavu navrhovány a vyvíjeny automatizované systémy pro sběr dat včetně speciální senzoriky (měřicí čidla/senzory) a řídicí systémy.