DRAHOTSKÝ, J. Vizualizace proudění kryogenního helia metodou laserově indukované fluorescence [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2016.

Posudek vedoucího

Urban, Pavel

Bakalářská práce Jakuba Drahotského byla zaměřena na získání znalostí o nedávno publikované technice pro optickou vizualizaci tepelně generovaného proudění v supratekutém kapalném heliu metodou laserově indukované fluorescence (LIF). Získané poznatky najdou uplatnění při adaptaci uvedené metody pro vizualizaci proudění turbulentní Rayleighovy-Bénardovy konvekce (RBC) v kryogenním heliovém plynu, která je experimentálně studována v ÚPT AV ČR v.v.i. v týmu Skupiny kryogeniky a supravodivosti. Stěžejní částí práce je kvalitně zpracovaná rešeršní studie, jenž vede k pochopení principu metody LIF v kryogenním heliu. Za velice užitečné informace lze považovat uvedení fázového diagramu 4He (tlak-teplota) se zobrazením bodů, které reprezentují oblast použití metody LIF v supratekutém heliu a oblast plynného 4He, kde má být metoda použita při studiu RBC v ÚPT. Dále jsou to obrázky 1.4. a 1.5 energetických hladin atomu 4He, singletní a zejména tripletní molekuly He2, které autor vyhledal v literatuře. Pro sledování proudění metodou LIF se využívají excimerové tripletní molekuly He2* s dlouhou dobou života (~13 s), které slouží jako značkovací částice. Detailní znalost rozložení energetických hladin excimerových tripletních molekul He2* je zásadní pro nalezení správného a efektivního detekčního schématu indukované fluorescence (popis v kapitole 2.3). Dále je to v kapitole 2.2.3 popis tvorby excimerových tripletních molekul He2* na principu mnohofotonové ionizace laserovým zářením, jejíž pochopení je nezbytné k návrhu optimálních parametrů ionizačního laseru. V neposlední řadě to je vyhodnocení použitelnosti stávající laserové techniky v ÚPT, která se zdá být nevyhovující a návrh nezbytného vybavení, které doporučuje pořídit, aby metoda mohla být realizována. Oceňuji zaujetí Jakuba Drahotského tématem bakalářské práce a jeho odhodlání pro samostudium mnohdy poměrně obtížných vědeckých publikací. Shromážděné poznatky popsané v předložené práci jsou významným přínosem pro budoucí rozvoj experimentu směrem k optické vizualizaci RBC v ÚPT. Práce byla vyhotovena v souladu s jejím zadáním a doporučuji ji k obhajobě.

Posudek oponenta

Šiler, Martin

Bakalářská práce Jakuba Drahotského se zabývá laserově indukovanou fluorescencí v plynném, kryogenním, heliu. V první kapitole student uvádí motivaci ke studiu Rayleihovy-Bénardovy konvekce, která představuje modelový systém tvořený proudící kapalinou/plynem, mezi dvěma paralelními deskami se spodním ohřevem. Ukazuje souvislosti mezi některými podobnostními čísly, které charakterizují proudění. Zde by bylo vhodné k jednotlivým podobnostním číslům uvést odkazy na literaturu a ukázat, kde tato čísla vystupují v Navier-Stokesově rovnici Dále se v této kapitole věnuje energiovým stavům atomárního a molekulárního helia s důrazem na excimerový tripletní stav He2*, který je díky dlouhé době života ideální pro vizualizaci proudění (po další excitaci). Klíčovou částí práce je druhá kapitola. Zde student popisuje metody ionizace helia s důrazem na ionizaci pomocí laseru. Jedná se mnoha-fotonový proces s velmi nízkou účinností. Proto J. Drahotský pečlivě analyzuje podmínky pro tuto excitaci a v části 2.2.4 zavádí jednoduché aproximace pro výpočet ionizační rychlosti. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 2.2. Zde by bylo vhodné k prvním 3 sloupcům tabulky uvést referenci na zdroje provedených experimentů. Do výpočtu exponentu WN podle textu vstupuje intenzita laseru, zatímco v datech z tabulky 2.2 se operuje s počtem fotonů v pulzech vyzářených za sekundu na plochu. Bylo by vhodné toto okomentovat/zůstat konsistentní. Dále v tabulce 2.2 pro laser Brilliant b není započten faktor N!. Předpokládám, že je to z důvodu vyšší koherence záření tohoto laseru. Tento fakt by měl být v práci diskutován. Kapitola 2 dále řeší excitaci excimerového tripletu pro vyzáření fluorescence včetně eliminace parazitních přechodů do vibračních stavů základní hladiny excitovaného He2*; shrnuje další přístroje nutné k zobrazení fluorescence; diskutuje předchozí experimentální aparatury a úpravy pro použití plynného helia. Třetí kapitola se věnuje návrhu experimentální sestavy na ÚPT a obzvláště zavedení a vyvedení světla do a z kryostatu pomocí optických vláken. J. Drahotský zde provedl několik jednoduchých experimentů testujících útlum laserového světla v optických vláknech a přenos laserových pulzů. V závěru kapitoly předkládá seznam přístrojů, které bude nutné pro měření LIF na UPT zakoupit. Zde je drobná nepřesnost v překladu anglické terminologie, neboť “Optické desky” jsou ve skutečnosti “Optické stoly.” Veškerá použitá literatura a relevantní je citována a stejně tak jsou uvedeny zdroje u převzatých obrázků a dat. Bohužel, ale student zvolil nevhodnou formu řazení literatury a křížových odkazů. V textu je literatura odkazována číselně, avšak seznam referencí je řazen abecedně. Bylo by vhodné reference řadit podle pořadí výskytu v práci nebo zvolit “Harvardský” styl odkazů v textu. Z předložené bakalářské práce vyplývá, že student prokázal schopnost orientace v novém oboru a provedl vysoce kvalitní rešerši současné literatury v tomto oboru a předvedl schopnost prezentace výsledků. Také se, byť v minimální míře podílel na provedení experimentů. Všechny cíle bakalářské práce byly splněny. Práci hodnotím stupněm A.

eVSKP id 93205