Laboratoř plazmové chemie

Laboratoř plazmové chemie je součástí skupiny fyziky plazmatu naší katedry. Tato laboratoř věnuje velkou pozornost výzkumu magnetronu. Název magnetron není ve fyzice příliš přesně definován. V zásadě se tímto názvem označují dva různé přístroje. Prvním je magnetron používaný pro generování elektromagnetických vln, používaný například v radarech a v mikrovlnných troubách (detaily můžete najít například na stránkách http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/vfel/). Druhým je tzv. technologický magnetron používaný v průmyslu pro naprašování částic na různé materiály (detaily najdete na http://www.cougarlabs.com/magsput1.html). Laboratoř plazmové chemie se zabývá studiem technologického magnetronu.

Technologický magnetron je přístroj, který k zefektivnění ionizace plynu ve výboji používá magnetické pole. Válcový magnetron, který se v naší laboratoři zkoumá, je tvořen válcovou anodou a v její ose umístěnou katodou, která je chlazenou vodou. Magnetické pole má směr rovnoběžný s osou válce a je vytvářeno cívkami namotanými na válec anody. Magnetron se uzavře, vyčerpá se řádově na jeden pascal a napustí se argonem (nebo jiným plynem). Pak se po zapnutí magnetického pole zapne výboj mezi elektrodami. Magnetické pole působí na vzniklé ionty a elektrony Lorentzovou silou a nutí je běhat „dokolečka“. Srážky však tento kruhový pohyb ruší a způsobují, že ionty a elektrony pomalu difundují ke stěnám systému. Tento pohyb je však mnohem pomalejší než v prostém výboji bez magnetického pole.

Při zapnutém výboji se z elektrod uvolňuje kov, ze kterého jsou tvořeny. Vložíme-li tedy do magnetronu nějaký objekt, můžeme na něj naprášit tenkou vrstvu kovu a změnit tak velmi výrazně povrchové vlastnosti objektu. Příkladem průmyslového využití této technologie jsou vrtáky s hrotem tvrzeným titanem.

Laboratoř plazmové chemie zkoumá fyzikální jevy v magnetronu, jako například fluktuace ve výboji, podmínky stability, kvalitu vytvořených tenkých vrstev a jiné.