Měření elektrického pole v plazmatu PřF:F9180 Diagnostické metody 2 Martina Mrkvičková jaro 2023 Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 1/55 Motivace Elektrické pole určuje, jaké plazmochemické procesy v plazmatu probíhají. Rozhoduje, jakými způsoby se využije energie dodaná do plazmatu. 100 c o ca w in aS c LU MW& GA . ... i ........ DBD ........i s — -Rotational excit. ^ ,.....„ V / ---Vibrational excit. > \ ......Electronic excit. \ y ;< ----Dissociation \ /' / -----Ionization v / / \ i i t r v t í / \ f \ r \ t \ t \l r f A t i \ \i t \l r i / \ / / \ N. j ......-'-1 ■ r»i ■ ■ ■ i i' ....... 10 100 Reduced electric field (Td) 1000 [A Bogaerts etal, ACS Energy Lett. 3 1013-27, 2018]: Fraction of electron energy transferred to different channels of excitation, as well as ionization and dissociation of N2, as a function of the reduced electric field. Martina Mrkvičková jaro 2023 2/55 Motivace Př.: konverze C02 —>> C + 02: MW plazma má mnohem lepší energetickou účinnost než DBD • MW: vibrační excitace + "leather climbing", disociační en. 5.5 eV 9 DBD: elektronová excitace do repulsivního stavu - 7-10 eV COÍ1^) + O^S) CO(1Z+) + OCD) ► CO(1Z+) + 0(3P) O-CO distance [R Snoecks, A, Bogaerts, Chem. Soc. Rev., 2017,46, 5805-5863] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 3/55 Electric field" vs. "Reduced electric field" • Electrické pole: E, [V • m-1] • Redukované elektrické pole: E/A/, [Td = 10~21 V -m2] ► udává množství energie, kterou nabitá částice získá urychlením v el. poli mezi dvěma srážkami: // i r- Q E c = q ■ U = q ■ Á ■ E = - ■ — a N ► A [m] - střední volná dráha mezi srážkami, A = ^ ► a [m2] - účinný průřez pro srážku s jinou částicí ► N [m~3] - koncentrace částic Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 Proč nestačí E = U/dl povrchový náboj na dielektricích objemový náboj - stínění náboje, ionizační vlny, streamery 10 „ 5 ä o 4—i O > ■10 'V j-* / i / f i / // / // 7 / / 1 \ 1 J \ / 1 — < o 0 20 40 60 80 time [fis] Aston dark Faraday dark space space Cathode dark j Anode dark space j space sL 1* Positive column Cathode Negative glow glow b Anode glow 4—1 m rer d 4 "—J - Glow discharge in a tube and the disuibuijon of: (a) gtow intensity, (b) potential ^h (c) longitudinal field £7, (d) electronic and ionic current densities, jc and j+r (e) charge densities and ri+, and (f) space charge £ = c(n+ — n*) Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 5/55 Výstavka diagnostických metod elektrická měření: ► ekvivalentní obvod ► kapacitní sondy ► Pockels-effect-sensitive crystals optická emisní spektroskopie: ► Townsendův koeficient ► podíl intenzit spektrálních čar (např. FNS/SPS) ► Stark broadening, Stark polarization emission spectroscopy ► bremsstrahlung (Z. Navrátil) laserové metody: ► CARS (Coherent anti-Stokes Raman scattering) ► laser-induced fluorescence dip spectroscopy ► EFISH Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 6/55 Part I Ekvivalentní obvod (Equivalent circuit) Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 7/5£ Ekvivalentní obvod (Equivalent circuit) Určení průměrné hodnoty el. pole vplynu mezi dielektriky (DBD) pomocí záznamu napětí V(t) a proudu l(t) • E = Ug/d • gap voltage: ^(0=^(0-^ • transferred charge: Q{t) = jtQl{ť)áť • dielectric barrier capacitance Cd: slope of active phases of QV plot [AV Pipa era/, Review of Scientific Instruments, 83(11):115112, 2012] CUM gap node q q dielectric node FIG. 3. Simplest equivalent circuit of a DBD. 40 60 Time [jjs] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 8/55 Ekvivalentní obvod (Equivalent circuit) • O 'd Určení průměrné hodnoty el. pole vplynu mezi dielektriky (DBD) pomocí záznamu napětí V(t) a proudu l(t) • E = Ug/d gap voltage: Ug(t) = V(t) - ^ transferred charge: Q(t) = f*l(ť)dť • dielectric barrier capacitance Cd: slope of active phases of QV plot [AV Pipa era/, Review of Scientific Instruments, 83(11):115112, 2012] 40 30 20 10 U £ 0 a -10 -20 -30 -40 'amp 6.0 kV 6.5 kV 7.0 kV 7.5 kV C_d (7.0 kV) = 8.38 pF C_cell (7.0 kV) = 2.74 pF -2 0 2 V [kV] 40 60 Time [jjs] Martina Mrkvičková jaro 2023 8/55 Ekvivalentní obvod (Equivalent circuit) Problémy: • měří jen "průměrované" elektrické pole v celém gapu • určení kapacitance dielektrika není vždy jednoduché ► př. pro fast pulsed DBD: určení z maximálního přeneseného náboje a jeho závislosti na Vmax: Q max = Cc/( \/max ~ Ures) ......ŕ* Q= C ee|| ■o v Martina Mrkvičková Part II Townsendův koeficient Townsendova lavinová teorie: • n(x) = n0e n2(B3ng,c3nu,c//5n) + n2(x1e+ w) Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 12/55 Part Pomer intenzit spektrálních car Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 13/55 Poměr intenzit spektrálních čar Porovnání intenzit záření ze dvou stavů, které jsou populované různě energetickými elektrony Př.: poměr záření FNS a SPS dusíku • first negative system (FNS) N+(B2E) -> N+(X2E) + hvc (337 nm) • second positive system (SPS) N2(C3n) -> N2(B3n) + hve (392 nm) u (1,3) (0,2) SPS (3,6) (2,5) (1,4) (0,3) 372 376 380 384 388 392 396 400 404 408 Wavelength [nm] (a) 120-- hm:)-- p? 80-1 N. D*! +- n.= 15.58 eV + ]fi ■-14 E3E c n c'i i ŕ/A: ■I B:"n ■ - aV ŕ.rV/ŕ.ŕ G'a C"3n GK —r ////? —Í— A 'E I10 + 12 ? r, -i -I- SPS 1KB a'n Martina Mrkvičková I (b) 220-200- 60-- £ 50 :j — 40 Ľ' ■j 5 20 10 0 GT i. _ > nejistota výsledku • nutnost přesné shody podmínek pro měření a model (např. 7"rot~ 300 Kpro [Bílek 2019]) • SPS and FNS musí být populované výlučně pomocí electron-impact excitation ► konkurenční procesy: * the N2(A) metastable pooling: 2N2(A3Z+) —> N2(C3nu) + N2(X1Z+, w) * fotodisociace iontu N+: N+ + hv —> N+(B2Z+)^=0 +N2(X1Z+)í/=0 Jak to zkontrolovat: • přítomnost Herman infrared bands (HIR) a NO-7 bands varuje, že se ve výboji vyskytují metastabily n2(a3e) • vibrační distribuce n2(c3nu, v) a n^(B2e+, v) by měla odpovídat kinetickému modelu [P Bilek etal, Plasma Sources Science and Technology, 31 084004, 2022] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 20/55 Poměr intenzit spektrálních čar • přítomnost Herman infrared bands (HIR) a NO-7 bands varuje, že se ve výboji vyskytují metastabily n2(a3e) • vibrační distribuce n2(c3nu, v) a n^(B2e+, v) by měla odpovídat kinetickému modelu [P Bilek era/, Plasma Sources Science and Technology, 31 084004, 2022] Wavelength [nm] Time [ps] Martina Mrkvičková jaro 2023 21/55 Poměr intenzit spektrálních čar Poměry jiných čar v jiných plynech: • argon: Ar(763.5 nm), Ar+(488.0 nm) [N A Dyatko etal, 2021 Plasma Sources Sci. Technol. 30 055015] * helium: poměr intenzit povolených a zakázaných čar - Hel 402.6 nm, Hel 447.1 nm, Hel 492.1 [B.M. Obradovic etal, Physics Letters A 372 (2008) 137-140] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 22/55 Part IV Stark polarization emission spectroscopy Stárkův efekt: • posun a štěpení spektrálních čar atomů či molekul vlivem silného vnějšího elektrického pole • "elektrická obdoba" Zeemanova jevu • stanovení el. pole, ale také koncentrace a teploty elektronů Ě -550 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 F [V/cm] Energiový diagram atomu vodíku v závislosti na elektrickém poli [https://en.wikipedia.org] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 24/55 Stark polarization emission spectroscopy Stárkův efekt: • energiová hladina s hl. kv. č. n se vlivem vnějšího el. pole E rozštěpí na (2n - 1) podhladin • posun energií: AW(n,ni,n2) = ^fn(n^ - n2)E Přechody mezi hladinami se rozdělí na množství komponent dvou typů: • Am = 0: 7r-komponenty -lineárně polarizované \\E • Am = ±1: (7-komponenty - kruhově polarizované v rovině _LE : -] - n =3 o_ -] - -: lm=i■ □=2 0 lArnl=L n,'n/mr -200 - I i> I I I (i 0 0 2 "i; i i ■020 0 2 4 6 -I 00 ■O 0 I O ] o Figure L Splitting in an external electric field of the: (a) energy levelsri' = 3 and n =2>(b)iz and a Stark components, where k = n '{n\ — u\) — aiui — Hi). [T Wujec et al 2003, J. Phys. D: Appl. Phys. 36 868] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 25/55 Stark polarization emission spectroscopy Obvykle pozorované čáry: • Ha (656 nm), (486.13 nm) • He I 2p 1 P°-4d 1 D° (492.19 nm) 491.5 492.0 492.5 X [nm] 493.0 492,0 492,2 X [nm] Figure 6. Typical TT-polarizcd spectra of He I at 492.19 nm line recorded from (a) a helium plasma jet in air at atmospheric pressure [88] and (b) an abnormal DC discharge at low pressure [85]. F is the forbidden line, A is the allowed line, ff is the field-free component. Reprinted from [88|, with the permission of AIP Publishing. [G B Sretenovic et al, Appl. Phys. Lett. 99, 161502 (2011)] (LI I 8000 I) 8000 D 8000 if) LI I MNUlY ] s, = <ú S 2000 í) n 2fio[> o middle i --LXjLkľŕ [[ a near anode AL middle - AX pp i r i near cathode - i.i. 1 :—i ihi 4000 II 4000 II 4000 J near anode 1 middle near cathode -0.34 -0.17 0.00 0.17 0.34 AX [nm] -O.34-0.J7 0.00 0.L7 0.34 AX [nm] Figure 3. Balmer Ha line profiles at several distances from the surface: (a) without chopper and polarizer: (&) with the chopper synchronically coupled with AC sinusoidal voltage supply; (c) with the chopper and the polarizer transmitting u components: id) with chopper and with polarizer transmitting a components. [T Wujec et al 2003, J. Phys. D: Appl. Phys. 36 868] Martina Mrkvickovä Měření elektrického pole jaro 2023 26/55 Stark polarization emission spectroscopy Ukázka výsledků: (a> 1500 1000 i i i i i i i i ____i_ JtV.i_____ d=0,l7 mm ""(E=9.2 k V/cm) —■ _____■____ 1____ ____ i i i ----T---- * ---- Ti ■A- -J í-V- - i.-J i i ----- ----1-----1----T---- P h 1 1 1 1 1 t 1 I t i f 656,0 A. [nm] 656.5 657,0 Figure 7. Measured H„0t ) Stark profiles and their fits <-) at trie distances: la) near the cathode J = 0.17 mm IE = 9,2 kVcin-1); lb) in thecentreofthedi scharge d = 0.29 nnn (£ = 6.7 kV cm ~1); (c) near the anode d = 0.45 m m (E = 0.79 kV cm ~1). The e I ectric fi eld strength intensity was determined from equation (4.3), [T Wujec et al 2003, J. Phys. D: Appl. Phys. 36 868] Martina Mrkvickovä Měření elektrického pole jaro 2023 27/55 Stark polarization emission spectroscopy • jednoduchá instrumentace (spektrometr) • neinvazivní metoda • stanovení el. pole, ale také koncentrace a teploty elektronů • nízká senzitivita (kV/cm) • časové a prostorové rozlišení je obvykle horší než u laserových metod (ale pomůže streak kamera nebo TCSPC) • jen pro nízké tlaky (<100 Pa?), kde je viditelný Stárkův efekt Martina Mrkvičková jaro 2023 28 Part V Laser induced fluorescence dip spectroscopy • první laser (UV, stabilní A): dvoufotonová excitace, pozorujeme fluorescenci z horního stavu • druhý laser (IR, scan A): excitace vyšších Rydbergových stavů, pozorujeme "absorpční" peaky v detekované fluorescenci • el. pole způsobuje Stárkovo rozšíření/posun peaků C LU o c Ionization Continuum Rytibcr^ States Metastable Electronic Level LIF Signal Scanning IR Laser n»3 n = 3 a = 2 < IR-Laser Electronic Excitation 11= 1 656 nm 2 x 205 nm Target Electronic Level FIG. 1. Scheme for fluorescence-dip spectroscopy in atomic hydrogen. [U. Czarnetzki, D. Luggenhölscher, and H. F. Döbele Phys. Rev. Lett. 81, 4592] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 30/55 Laser induced fluorescence dip spectroscopy principal quantum number n 50 40 30 25 20__15 14 820 830 840 850 860 wavelength (nm) principal quantum number n 55 50 45_40 823 824 825 wavelength (nm) FIG. 3. Scan of the IR. laser wavelength over Rvdberg state resonances at zero field. 1,0 -— i 0,Q a) 0 Wcm 10 V/cnv 24 Wem -2-10 1 2 detuning (cm"1} fietd strength (Vcm ) FIG. 4. (a) Measured spectra with n = 30 at various field strengths, (b) Measured FWHM (squares) and reduced FWFIM (circles) after deconvolution. The solid line is the theoretical curve. [U. Czarnetzki, D. Luggenhölscher, and H. F. Döbele Phys. Rev. Lett. 81, 4592] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 31/55 Laser induced fluorescence dip spectroscopy • obvyklé částice: H, Ar, Kr, Xe • skvělá citlivost (~ 1 V cm-1) • 2D rozlišení (parametry laseru a kamery) • časové rozlišení: ~ ns, limitované skenováním vlnové délky • vhodné pro "řídké" výboje - DC glow, RF - kde by CARS či EFISH neměl dostatek signálu • jen pro nízké tlaky (<100 Pa?), kde je viditelný Stárkův efekt Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 32/55 Part VI El. field CARS Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 33/55 El. field CARS E-Field CARS • CARS = coherent anti-Stokes Raman scattering • E-field CARS: dva kolineární laserové svazky excitují molekulu do vyššího vibračního stavu; IR emise ~ intenzita elektrického pole O Co je Ramanův rozptyl? O Co je CARS? Co je E-field CARS? v= v=0 Phase Matching Diagram [Goldberg et al, Plasma Sources Sei. Technol. 31 (2022)073001] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 34/55 EL field CARS: 1) Ramanův rozptyl Ramanův rozptyl: • inelastický rozptyl fotonů při srážce s částicí (molekulou) • typicky zobrazuje vibrační spektrum molekuly; komplementární k IR spektroskopii • spontánní Ramanovské záření je velmi slabé (—>> je obtížné odfiltrovat jej od Rayleighova rozptylu) Virtual energy states Vibrational energy states I 4 3 2 1 0 Infrared Rayleigh absorption scattering Stokes Anti-Stokes Raman Raman scattering scattering [Wikipedia] Martina Mrkvičková jaro 2023 35/ El. field CARS: 2) CARS CARS = coherent anti-Stokes Raman scattering • nelineární optika, four-wave mixing o koherentní, pročež silnější než Raman • pump+Stokes fotony společně excitují molekulu do vyššího vibr. stavu • třetí foton (probe) způsobí klasického anti-Stokese Fjg, 1, (a) Schematic of molecular states and the CARS signal-generation process. The Raman transition; between ro-vib rational states \vft and are probed with CARS spectroscopy, (b) BOXCARS configuration where the pump, Stoke sand probe beam with wave vectors Jlr 1. k2 and kz overlap at the interaction volume to generate CARS signal along k^. (c) Vectorial representation of the phase-matching condition Eq. (11). [S. Roy et al., Progress in Energy and Combustion Science 36 (2010) 280-306] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 36/55 El. field CARS: 2) CARS Výlet do nelineární optiky: • nelineární polarizace: P, = e0(xľ)Ej + X$EjEk+?c$lEjEkEl + ...) ► Pj - indukovaná polarizace materiálu ► Ej - intenzita elektrického pole ► ~ susceptibilita n-tého řádu (tenzor) • vlnová rovnice: 1 32E 32P V2E--ô" "TTTô- = }ÍQ CARS pump C2 dt2 dt2 vy I pro lie [i), CATS v řešení pro CARS se objeví nová komponenta: exp(iA/c/_) - 1 ^(^CARS) (^Pump)tľ(^Stokes)/-(^Probe) l/^CARS| ^ ^ <^CARS ^Pump + ^Probe ^Stokes (typicky 0;Pump <^probe) ► Ak = 2/cPump - /cStokes - /ccars - wave vector mismatch ► L - interakční délka Martina Mrkvičková jaro 2023 37/55 El. field CARS: 2) CARS Využití CARS: měření teploty NCCRD@IITM-Cohererit anti-stokes Raman Spectroscopy by ProF Andreas Dreizler Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 38/55 EL field CARS • "Probe" beam nahradím el. polem o nulové frekvenci ► two driving lasers operate with wavelengths separated by the vibrational Raman shift of a gas molecule ► the applied electric field enables an otherwise forbidden coherent infrared transition producing an output infrared laser beam Im <* \x (3) IR 2/2 /pump ^Stokes Vibrational CARS Phase Matching Diagram E-Field CARS V 1 v=0 Phase Matching Diagram Figure 9. Vibrational and E-fie Id CARS energy and phase matching diagrams. In both experiments, pump and Stokes photons interact with ground state molecules. In E-held CARS, the induced oscillation mixes with the external electric field allowing for the molecules to emit coherent radiation at their Q{\) frequency, [Goldberg et al, Plasma Sources Sci. Technol. 31 (2022) 073001] AkL :Ext sine Martina Mrkvičková 'IR lr(3)l2 IXIR 1 :Extl fCARS ir(3) 12 'Pump ^CARS1 Měření elektrického pole jaro 2023 39/55 Part VII Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 41/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Electrické pole v plynu ->> polarizace plynu ->> opticky anisotropní generace druhé harmonické frekvence: powermeter n 2a DBD reactor photodiode Nd:YAG laser photomultiplier Signál je velmi slabý, koherentní, line-integrovaný Martina Mrkvičková jaro 2023 42/ Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Laser in EFISH v homogenním el. poli E = ^: /(2a;) OL O). N. /M .£ Sin(A/i/") n 2 ■ext A/c ► /(2^) _ intenzita signálu EFISH ► #(3) - nelineární hyperpolarizabilita třetího stupně (vlastnost plynu) ► A/ - koncentrace plynu ► /M - intenzita primárního laserového svazku ► Eext - externí el. pole (tohle měříme) ► Ak = (2/Co, - k2co) - rozdíl vlnových vektorů ► L - polovina délky elektrod (ne délka ohniska!) 1061 nm -532 nm Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 43/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Nehomogenní pole: 1^ «r.JV. /M i 2 •oo —oo ^(^•exp(!:M/zrz/)dz- 1 + / • z'] EU*') = Eext(z) ■0 z' = Pokud je složení plynu, tvar laseru i E'ext{z') neměnné během experimentu i kalibrace: /(2*>) = >!.(/(") )2. eg Kalibrace: konstantu A zjistím měřením závislosti ve známém el. poli (... pod zápalným napětím) Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 44/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Výhody: • vysoké časové i prostorové rozlišení (parametry laseru - délka pulzu, tvar ohniska) • funguje ve většině plynů • nerezonantní, libovolná volba vlnové délky • citlivost ~ 1 kV/cm • jen jeden laserový paprsek -jednoduché ladění experimentu • polarizace signálu || Eext 1.0 ■ ín LLj 0.5 LL u m = Carbon dioxide ■ Nitrogen 7 Methane □ Argon Air 4 1000 2000 Electric field (V/cm) 3000 4000 [Dogariu et al, Phys. Rev. Applied 7, 024024 (2017)] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 45/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Nevýhody, limitace: • line-integrovaný signál —>> nesnadné určení prostorové závislosti pole podél z, signál může vznikat i překvapivě daleko od ohniska • neintuitivní závislost na L - obtížná kalibrace, pokud tvar pole neznáme • závislost na typu plynu - např. Vzduch ~ 20 ' *He a pro kalibraci se často musí extrapolovat • signál závisí na frekvenci Eext Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 46/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Laser in Constant Applied Field, £„, 5 mm Probe beam Figure 1. (a) Schematic of a canonical geometry typically used in E-FISH diagnosis. The top electrode is held at a potential of V with respect to the grounded bottom electrode. {While this illustration presents a focused probe beam, it should be understood that in the case of a plane-wave, the intensity of the probe beam is constant with respect to space and time.) (b) Corresponding schematic of the triangular- shaped, parallel-plate electrodes used for the experiments. By translating the electrodes (red arrow in figure inset), the effective electrode length (vertical red dashed line) seen by the E-FESH probe beam is varied. [T L Chng et al Plasma Sources Sci. Technol. 29 (2020) 125002] Martina Mrkvickovä Měření elektrického pole jaro 2023 47/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) E-FISH Signal vs Electrode Length (Constant Ak - -0.5 cm'1) i 0 5 - 0 l x 15 20 25 Electrode length (2L), cm (A) E-FISH Signal vs Electrode Length (Constant z = 3.39 mm) Ak - -0.5 cm" 0,15 0.2 0,25 Electrode length (2L>. cm (B) Figure 3. E FISH signal in the modified plane-wave approximation, (a) Effect of electrode length, 2L on A (based on equation (4>> for three different zr and AJt — —0.5 cm-1 {note the logarithmic scale on the vertical axis), (b) Spatial (-> evolution of the E-FISH signal (given by equation (5)) in a constant external field, for L — 6.4 cm. and zk — 339 mm, Gray and blue vertical dashed lines correspond to z — ±"k and ±5z& respectively. [T L Chng et al Plasma Sources Sei. Technol. 29 (2020) 125002] Martina Mrkvickovä Měření elektrického pole jaro 2023 48/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) 2500 2000- 1500- 1000 500 - 72 74 P = 20 mbar, V= 1,6 cm/ns P = 40 mbar, V = 1.2 cm/ns P = 70 mbar, V = 0,6 cm/ns P = 100 mbar, V = 0.4 cm/ns Figure 7. Reduced electric field measured in the front of a fast ionization wiive discharge in nitrogen at/3 = 20-100 mbar, plotted on the same scale. [T L Chng et al 2019 Plasma Sources Sci, Technol. 28 045004] Time (ns) Figure 4, Longitudinal electric field temporal profile at 500 ^/m from the cathode obtained using the E-FISH technique (Line-h symbol line) compared with the electric field profile calculated as a voltage over gap length ratio (dashed line). He:N;j = Lniximv nl WH) mhor. rvtiLiLiv-j- pniil\ LLi-d'.uiiV. L Iv L-iij-i-denote the boundaries of the regions with different field behavior; see text. [N D Lepikhin et al 2021 J. Phys. D: Appl, Phys. 54 055201] Martina Mrkvickovä Měření elektrického pole jaro 2023 49/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Ol J-J o > 40 60 time [ps] 20 40 60 time [fis] 12 T 10 £ 8 1/1 4 in W ihr < "^M Ü 200 150 100 20 40 60 time [fts] 80 40 60 time [ßS] 80 12 l_ c 'in .c 4— -10 /I • : ft r ; ■ •*f .* ; jo/-/film / f •* i t 1 i / ' • / \\\\» #// i I g X J j* . // / f -5 0 voltage [kV] [M Mrkvickovä et al 2023 Plasma Sources Sei. Technol. 32 065009] 10 50/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) „ 10 "(Č c D JI 4— OJ -10 ň ft. in _ m /ff J , /fff ľ f Ii! U \ \ \ \v v \ , lism» • EU 7/ Ví • * \\%^ WM/// r/M // / 10 voltage [kV] 0 2 voltage [kV] Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 51/55 Electric field induced second harmonic generation (EFISH) Part VIII Shrnutí Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 53/55 Výstavka diagnostických metod elektrická měření: ► ekvivalentní obvod ► kapacitní sondy ► Pockels-effect-sensitive crystals optická emisní spektroskopie: ► Townsendův koeficient ► podíl intenzit spektrálních čar (např. FNS/SPS) ► Stark broadening, Stark polarization emission spectroscopy ► bremsstrahlung (Z. Navrátil) laserové metody: ► CARS (Coherent anti-Stokes Raman scattering) ► laser-induced fluorescence dip spectroscopy ► EFISH Martina Mrkvičková Měření elektrického pole jaro 2023 54/55 Shrnutí Zajímá mě prostorové rozložení? Nízký nebo atmosferický tlak? Martina Mrkvičková jaro 2023 55/55