Ivan Hamráček Institute of Experimental Physics

Slides:



Advertisements
Podobné prezentácie
Stredná odborná škola automobilová Moldavská cesta 2, Košice
Advertisements

EUROPEAN ACADEMY OF SCEINCES AND ARTS
Vyparovanie a var Gabriel Horos.
E.3. Porovnanie kvality modelov
ERASMUS MOBILITA - ŠTÚDIUM
11. Ploché prúdenie Naplňte kvapalinou tenkú medzeru medzi dvoma vodorovnými platňami, z ktorých jedna má v strede malú dierku. Do dierky vstreknite.
Tvorba a správa Azure VM s následnou optimalizáciou
M E X – H O T E L VÍTAME VÁS / WELCOME .... Present you our company.
OBJAVOVANIE VZOROV POHĽADU PRI NAVIGAČNÝCH ÚLOHÁCH NA WEBE
Svet bublín Martina Ľuptáková, 3.A Šk. rok: 2008/2009.
Prezentácia FEMky.
Extrakcia informácií z medicínskych záznamov
Štruktúra semestra – Surveillance (dohľad) nad infekčnými ochoreniami
Kvantifikácia fugitívnych emisií
Academic Internet Television Network Showcases
Meteorológia.
Astronomy and occultations in Slovakia
H2Odnota je voda Akčný plán na riešenie dôsledkov sucha a nedostatku vody RNDr. Richard Müller, PhD. Životní prostředí – prostředí pro život 12. júna.
My favorite places in Slovakia
Základy jadrovej Fyziky
Doktorandský seminár Ústav experimentálnej fyziky SAV v Košiciach
Sieť nových zručností (New Skills Network - NSN) Tematická sieť (1. 1
Albert Einstein – život a dielo
Magnetické vlastnosti vybraných rýchlochladených kompozitných materiálov s amorfnou a nanokryštalickou štruktúrou Branislav Kunca Školiteľ: Ivan Škorvánek.
Spracovanie postupnosti pohľadu pravdepodobnostnými modelmi
CaLEnDAr 2009 GiRLs CLaSs FrOM sLOvaKiA GiRLs CLaSs FrOM sLOvaKiA.
Vedúci práce: RNDr. Peter Gurský, PhD. Autor: Patrik Sedlák
v celoživotnom vzdelávaní so zameraním na OVP a vzdelávanie dospelých
FYZIKA & SNEH Zuzana Miklošková, Lucia Šantová, Zuzana Ščehovičová, Jana Tomaníková, II.D.
Web of Science V PRAXI Eniko Toth Szasz
Doc. RNDr. Jozef Brestenský, CSc.
Štruktúra semestra – Surveillance (dohľad) nad infekčnými ochoreniami
Windows 7 – čo prináša vývojárom?
Windows + Windows Live.
Vplyv hydrostatického tlaku a substitúcie na silne korelované systémy
Pamäť a učenie spotrebiteľa
Odporúčania na národnej úrovni
Financial Stability of state-owned and private companies in Slovakia
Vitajte na Workshope Cyclurban Slovakia Bratislava
Infraštruktúra pre skupinové štúdie so sledovaním pohľadu
March 31, 2004 (Update September 2006)
Juerg Staudenmann Water Governance Advisor
Rozhodovacie džungle a iné klasifikačné algoritmy dolovania údajov
Academic Courses – GCSE & A Level – One Term to Two Years
Marcela Peláková & Veronika Miklošová 2.A
Microsoft Developer Network Academic Alliance Prehľad
Probing the Binding Site of Abl Tyrosine Kinases Using in Situ Click Chemistry Bc. Matúš Hlaváč.
Michaela Murínová Stanislava rigová iii. A 2009/2010
Žilina, CMS measurement Ivan Melo.
Internet pro všechny 2012 Martin Krug.
Bregmanove divergencie Využitie indexovacích štruktúr pre efektívne podobnostné vyhľadávanie Lukáš Holecy Bregmanove divergencie.
Návrat zdravotne znevýhodnených ľudí na trh práce:
TIS-2020 Merging of Trains Vienna, 27th of February 2019.
2019.
Univerzita P. J. Šafárika, Košice
Univerzita P. J. Šafárika, Košice
Ústav experimentálnej fyziky SAV, Košice Laboratórium nanomateriálov a aplikovaného magnetizmu Vplyv tepelného spracovania v externom magnetickom poli.
Depth of Field Caustics Subsurface Scattering
Zjednotenie a krása fyziky
DVB – kódovanie - tabuľky transportného strímu
Malé molekuly ako inhibítory amyloidnej agregácie
Štandardy v procese spracovania bibliografických informácií i u nás.
Implementácia inovatívnych foriem a metód výučby na ZŠ Bežovce
ZSSK CARGO Železničná spoločnosť Cargo Slovakia, a. s
National project No. 8 - Central Data Archive
ZSSK CARGO Železničná spoločnosť Cargo Slovakia, a. s
Ako vybrať správne CRM riešenie pre vašu spoločnosť?
Základná charakteristika médií Stavba CD-R, CD-RW a DVD
ZSSK SLOVENSKO Železničná spoločnosť Slovensko, a. s
Region-Banská Bystrica
Prepis prezentácie:

Ivan Hamráček Institute of Experimental Physics Slovak Academy of Sciences, Kosice Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Ivan Hamráček June 24. 2009

Zadanie doktorandskej záverečnej práce fakulta: Prírodovedecká fakulta UPJŠ stredisko: Ústav fyzikálnych vied študijný odbor: Fyzika kondenzovaných látok a akustika školiace stredisko: Ústav experimentálnej fyziky, SAV názov práce: Štúdium sonoluminescencie cieľ: 1. rok (2008-2009) vybudovanie aparatúry pre štúdium sonoluminiscencie (SL), jej optimalizácia a automatizácia príprava spektrometrických meraní meranie spektier sonoluminiscencie pri rôznych podmienkach a kvapalinách reprodukovateľnost výsledkov s rôznymi rezonátormi porovnanie výsledkov s existujúcimi dátami testovanie silikónového detektora a jeho časových charakteristík   2. rok (2009-2010) vybudovanie a testovanie aparatúry pre meranie časových charakteristík SL Mie rozptyl na bubline    3.-4. rok (2010-2012) publikačná činnosť školiteľ: RNDr. Jaroslav Antoš, CSc. dátum zadania: 01.10.2008 dátum odovzdania: 30.09.2012 June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Sonoluminescence (SL) light emitting from the gaseous bubbles in the liquid excited by the acoustic pressure field temperature in bubble (~ 10.000 K ) light flash duration (~100 ps) Ako uz napoveda samotny nazov javu, dochadza v tomto jave k zmene akustickej energie na energiu svetelnu. Presnejsie povedane dochadza k emitacii svetla vzduchovymi bublinami v kvapaline ktora je pod vplyvom akustickeho tlakoveho pola. Najzaujimavejsimi parametrami tohoto javu su teplota v bubline, ktora je radovo az 10.000 K,co je teplota niekolkonasobne vyssia nez teplota na povrchu slnka, a dlzka svetelneho zablesku, ktora je radovo len 100 ps. SL bola pozorovana uz pred vyse 70 rokmi vo forme svetielkujucich mracien vzduchovych bublin vo vode pod vplyvom ultrazvuku, avsak vzhladom na nestabilitu tohoto javu bolo mozne studium presnejsich charakteristik az po roku 1988, kedy sa podarilo prvy krat stabilizovat jednu bublinu. SBSL in water; I. Hamracek; April 2006 MBSL June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Single Bubble Sonoluminescence (SBSL) Sposob akym sa to podarilo je zakladom vsetkych experimentov zaoberajucich sa studiom SL vratane nasho. one gaseous bubble trapped in the center of the flask exposed to ultrasound June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

SBSL Cycle bubble expansion and implosion volume shift by factor 106 RMAX ~ 50 m t ~ 60 - 250 ps bubble expansion and implosion volume shift by factor 106 10 20 30 40 50 radius [μm] slow isothermal expansion acoustic amplitude [ATM] 1 -1 fast adiabatic colaps shock wave high pressure and temperature vR ~ 4M flash R0 ~ 5 m periodic intervals R0 ~ 0,5 m 106 photons time [μs] 20 10 30 T ~ 104 - 108 K ! June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Parameters affecting on SBSL S. Putterman; February 1995 no SBSL SBSL 1,0 acoustic amplitude [ATM] 1,1 1,2 1,3 relative intensity of light emitted time [μs] 50 40 30 20 10 radius [μm] Weninger et al.; May 1995 Hiller et al.; 1992 M.P. Brenner; April 2002 0,1 1 10 100 % inert gas in N2 SL intensity liquid used bubble gas used acoustic amplitude ambient temperature others? June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Aims and Motivation motivation SBSL light production mechanism still unknown bubble temperatures 104K ( 108K ? ) (possible exploitation of SBSL for initiation of nuclear fusion) simple apparatus required (for SBSL initiation) aims stable condition preparation for SBSL observation estimate temperature inside bubble by means of spectrum of SBSL light emitted at different experiment conditions estimation of flash duration (~100ps) scaling of bubble temperature June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Stable condition preparation experimental apparatus for SBSL creation technology of proper conditions for stable SBSL cylindrical resonator automation of SBSL creation June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Temperature estimation: SBSL Spectrum spectral flow [W.nm-1] 10-11 10-10 10-9 10-8 10-12 200 300 400 500 600 700 800 wavelength [nm] continuous in 190nm – 700nm region UV sector absorbed by water light production mechanism still unknown Planck distribution fit peak location total energy SBSL in 85% H2SO4; D.J. Flannigan, K.S. Suslick; March 2005 June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Temperature estimation: SBSL Spectrum wavelength calibration absolute spectral response calibration calibration verification medium absorbance analysis suitable optical apparatus OceanOptics USB4000 Spectrometer detector range 200 – 900 nm (3648 pixels) integration time 3.8 ms – 10 s Uncalibrated deformed SBSL Spectrum 200-900nm, 7s/20average/10box, Hamráček, 2007 June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Wavelength Calibration SBSL Spectrum Wavelength Calibration wavelength drift slightly (time and environmental conditions) OceanOptics HG-1 Mercury Argon Calibration Source low-pressure gas discharge lines of mercury and argon 253-922 nm 25 lines spectrum calibration included with every measurement automatization needed study of external effects on w.c. (spec. board temperature, integration time, averaging, source runtime) June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Wavelength Calibration SBSL Spectrum Wavelength Calibration automatized calibration in LabView environment HG-1 spectrum and spectrum parameters loaded saturated and wrong lines recognition and exclusion true tabulated lines identificated λP = λ0 + C1P + C2P2 + C3P3 (λ as polynomial function of pixel) automated decision of calibration necessity (σ and ΔMAX limits) data saved into text file for calibration history June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Absolute Spectral Response Calibration SBSL Spectrum Absolute Spectral Response Calibration LS-1-CAL Calibration Light Source spectral range: 300 – 1050 nm lamp file DT-MINI-2-GS Deuterium Tungsten Halogen Light Source 200-410nm D, 360-2000nm TH June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Calibration Verification SBSL Spectrum Calibration Verification spectrum of well-known thermal sources Tungsten filament, Sun, Mon, candle ... Tungsten filament temperature estimation Stefan – Boltzman law A – radiation emitting area filament diameter estimation P – radiation power (P=U.I) ε – emittance (gray body, ε(λ,T)), σ – Stefan Boltzmann constant June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Calibration Verification SBSL Spectrum Calibration Verification tabulated resistance-temperature fit γ = 0,82373 ± 0,00003 infrared thermometer automated Tungsten filament temperature estimator (LabView) (current & voltage controling and recording, power, temperatures & uncertainities calculating, data saving) June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Calibration Verification SBSL Spectrum Calibration Verification absolute temperature Planck distribution fit (shape) peak location (sufficient range) total energy (sufficient range) relative temperature June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 24

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Light Flash Duration Photon Counting Photon Counting low-light-level measurements (luminescence, fluorescence) incident photons are detected as separate pulses average time intervals between signal pulses are wider than the time resolution of PMT signal stability, detection effeciency, signal-to-noise ratio <100 ps time resolution 2 fast detectors - time difference of signal registration distribution PMT – MPPC, CFD – constant fraction discriminator , TAC – time to amplitude converter, MCA – multichannel analyzer U(Δt) start PMT CFD TAC MCA Light source PMT CFD stop June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 25

Silicon Photomultiplier (SiPM) Light Flash Duration Silicon Photomultiplier (SiPM) novel type semiconducting photon senzor built from an avalanche photodiode (APD) array on common Si substrate sensitive size 1x1 mm2 great photon dtection ability excellent cost performance very compact size SPMMini PMT June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Light Flash Duration Averaged signal FEU FEU D1 D2 FEU D4 June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Light Flash Duration Signal persistence D1 D2 FEU FEU FEU D4 June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 30

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Light Flash Duration Photon resolution D4 June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 32

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Conclusion conditions for stable SBSLobservations experimental apparatus for SBSL creation – done technology of proper conditions for stable SBSL (even hours) - done cylindrical resonator SBSL temperature estimation raw SL spectra - done automated wavelength calibration - done absolute spectral response calibration – done automated tungsten filament temperature estimation – almost done sun, moon temperature medium absorbance analysis suitable optical apparatus construction uncertainities estimation possibility of temperature regulations June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 33

Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 Conclusion estimation of flash duration confirmation of one light flash per one acoustic cycle – done confirmation of flash duration being of couple orders lower than acoustic cycle (PMT) – done flash registration with MPPC (3 bare detectors from Dolgoshein, one comercial with preamplifier and Peltier cooling) – in progress uncertainities estimation diameter measurements corelations between parameters (pressure amplitude, temperature, intensity, flash duration) June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 34

Thank you for your attention! June 24. 2009 Ivan Hamracek, Doctoral Seminar IEP SAS 2009 35