Pracoviště: Katedra fyziky nízkých teplot MFF UK

Teploměr

Platinový etalonový odporový teploměr vyhovující mezinárodní stupnici ITS 90 je základem teploměrné úlohy spolu s pevnými body stupnice, slouží k jejich ověřování a ke kalibraci sekundárních teploměrů nízkých teplot. Teploměr je určen především k inovaci úloh speciálního praktika fyziky nízkých teplot, které jsou provozovány již řadu let.

Pozitronový spektrometr

Pozitronový spektrometr umožňuje využití pozitronu jako sondy v pevných látkách. Pozitron je sonda vysoce citlivá na poruchy krystalické mřížky spojené s volným objemem jako jsou např. vakance, shluky vakancí, nanopóry, dislokace, hranice zrn atd. Pozitronová anihilační spektroskopie umožňuje dosáhnout sub-atomárního rozlišení a detekovat i velmi nízké koncentrace těchto poruch (1 ppm). Pozitronový spektrometr umožňuje detekci a analýzu anihilačních fotonů a na základě toho získání informací o parametrech anihilačního procesu, např. doba života pozitronu. Nově vybudovaný Pozitronový spektrometr má vynikající časové rozlišení 1.4  10-10 s (FWHM rozlišovací funkce) a umožňuje měření nejen při pokojové teplotě, ale i v širokém rozsahu teplot od 4 K do 1000 K s použitím kryostatu a vysokoteplotní komory. To výrazně rozšiřuje možnosti spektrometru na in-situ studium vzniku poruch, jejich vzájemné interakce a zotavení. Měření je možné provádět ve vakuu nebo různých ochranných atmosférách (He, Ar, N2) a také v reaktivní atmosféře H2. Pomocí nově vybudovaného spektrometru budou studovány poruchy krystalické mřížky v širokém spektru materiálů, např. rovnovážné a nerovnovážné vakance a jejich interakce s atomy příměsí, nanoporozita, poruchy v materiálech podrobených plastické deformaci, radiační poškození materiálů, precipitační procesy.

Konzole pro spektroskopii kvadrupólové rezonance (NQR)

Konzoli pro spektroskopii využíváme ve výuce spektroskopických rezonančních metod charakterizujících studované látky na úrovni atomové struktury, s akcentací na chápání souvislostí mezi mikroskopickou strukturou a makroskopickými vlastnostmi různorodých materiálů. Modulární sestavu je možné flexibilně využívat v dostatečně širokém pásmu počínaje nízkými frekvencemi (od ~10-2MHz). Konfigurace se silnými výkonovými zesilovači umožňuje rezonanční experimenty jaderné kvadrupólové rezonance ve spektrálním oboru ~10-2 –101 MHz.

Studentům je dokumentována vnitřní atomová stavba pevných látek a molekul a vliv vnějších podmínek, jako je teplota nebo vnější magnetické pole, na jejich strukturu a dynamiku. Je možné zkoumat a interpretovat na mikroskopické úrovni spektra kvadrupólové rezonance organických látek s kvadrupólovými jádry v atomech nacházejících se v pozicích s malou anizotropií (např. aromatické molekuly obsahující dusík, kde jde o kvadrupólovou rezonanci 14N z navázaných NO2 skupin), kde v důsledku malé anizotropie tenzoru gradientu elektrického pole kvadrupólová rezonance spadá k frekvencím ~1 MHz i níže, přitom spektra jsou vysoce citlivá na atomovou strukturu a složení.

Vzhledem k tomu, že konfigurace zařízení umožňuje také detekci jaderné magnetické rezonance v daném frekvenčním pásmu, bude možné studovat nové typy anorganických materiálů, jako jsou například intermetalické sloučeniny se slabým magnetismem, kde je možné měřit slabá hyperjemná magnetická pole na jádrech paramagnetických atomů, či bude možné také měřit slabá transferovaná pole na nemagnetických atomech v magnetikách. V neposlední řadě umožňuje fyzikální metodika zabezpečená konzolí demonstrovat v praxi poznatky plynoucí z postupů kvantové fyziky, např. použití poruchového počtu při výpočtu stacionárních hladin v modelových systémech, kdy převažuje buď magnetická, nebo elektrická kvadrupólová interakce, ale i také v případech, které vyžadují přímou diagonalizaci hamiltoniánu, jsou-li obě interakce srovnatelné.