Na Odseku za fiziko nizkih in srednjih energij (F2) izvajamo osnovne raziskave na področju jedrske in atomske fizike, poleg tega pa pridobljeno znanje uporabljamo pri reševanju interdisciplinarnih raziskovalnih problemov, kot so radiološki nadzor okolja, raziskave materialov, fuzija, biologija, shranjevanje energije, medicina, farmacija, kvaliteta zraka in arheometrija.
Raziskave izvajamo na lastni instrumentaciji, ki obsega ionski pospeševalnik, detektorje
ionizirajočega sevanja, eksperimentalne naprave za atomsko fiziko in kalibrirana sevalna polja. Poleg tega sodelavci odseka redno gostujemo na velikih eksperimentalnih napravah v tujini: pospeševalnikih, sinhrotronih, laserjih na proste elektrone in fuzijskih reaktorjih. V okviru odseka deluje Ekološki laboratorij z mobilno enoto, ki je specializirana enota Civilne zaščite.
Naprav, ki jih uporabljamo pri svojem delu, mnogokrat ni mogoče kupiti na trgu, zato marsikaj razvijemo sami. Na področju merjenja kinetičnih energij elektronov in mas ionov smo tako do sedaj samostojno razvili že planparalelni in hemisferčni elektrostatični elektronski spektrometer, prav tako tudi več spektrometrov na čas preleta, in sicer dva ionska masna spektrometra ter elektronski spektrometer tipa “magnetna steklenica”.
Glavni cilj predlaganega projekta je razvoj kompaktnega in lahkega masnega spektrometra (MS), temelječega na kvadrupolni ionski pasti, ki bo primeren za in-situ analize plinastih vzorcev zemeljske atmosfere. MS bo narejen po vzoru inštrumentov, ki jih uporabljamo za raziskovanje v vesolju. Med delovanjem bo lahko prenašal tresljaje, kar bomo dosegli z brezžično arhitekturo in uporabo ionske/getter črpalke (ki ne vsebuje gibljivih delov) namesto običajne turbomolekularne naprave. Občutljivost instrumenta bo omogočala odkrivanje in določanje koncentracij molekul plina v prisotnosti 1ppm (ena molekula na milijon okoliških) v masnem območju 1-300 atomskih masnih enot, z masno ločljivostjo m/Δm > 600 pri masi 300. MS bo meril metan in žlahtne pline statično, ostale pa dinamično in z selektivnim resonančnim izmetom zmanjšal neželeno prekrivanje slednih komponent z repi bližnjih dominantnih vrhov. Ob koncu projekta bomo z merjenjem koncentracij in izotopskih razmerij žlahtnih plinov (Ne, Ar, Kr, Xe) iz okoliškega zraka in analize plinske sestave analogov vulkanskih izpuhov demonstrirali primernost inštrumenta za terenske meritve ter z uporabo meteorološkega balona izmerili vertikalni profil koncentracij toplogrednega CO2 in metana.
Predlagani projekt se bo izvajal v sodelovanju z dr. Jurijem Simčičem (IJS, F2), ki se je z razvojem
kompaktnih masnih spektrometrov ukvarjal pri agenciji NASA (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, https://www.nasa.gov/feature/nasas-spacecraft-atmosphere-monitor-goes-to-work-aboard-the-international-space-station).
Iščemo kandidata/kandidatko, ki:
– se želi poglobiti v teorijo delovanja pasti za nabite delce,
– ima veselje do eksperimentalnega dela,
– ga/jo zanima gradnja instrumentacije s specifiko vesoljske tehnike (mehanika, elektronika, zajem in obdelava podatkov).
Vse, ki bi jih delo na omenjeni temi zanimalo, vabimo na ogled pospeševalnika (lokacija IJS Reaktorski center Podgorica) in podrobnejšo predstavitev projekta.
Doc. dr. Klemen Bučar
je zaposlen na odseku F2 Instituta Jožef Stefan, kjer se ukvarja s področjem eksperimentalne atomske fizike in sicer s študijem razpadnih procesov vzbujenih stanj atomov in molekul po vzbuditvah z elektroni, ioni ali fotoni. Eksperimentalno delo opravlja tako v domačem laboratoriju IJS kot tudi po večini evropskih sinhrotronov (Elettra, Fermi, Soleil, ESRF, Max lab, Desy, Bessy II). Pedagoško je aktiven na Univerzi v Ljubljani (FMF, Fizikalni praktikum I in II) in na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana (Modul Senzorske tehnologije, predmet Senzorji za detekcijo fotonov, elektronov in ionov).
Raziskovalni program: Raziskave atomov, molekul in struktur s fotoni in delci
Tema usposabljanja: Razvoj kompaktnega in lahkega masnega spektrometra za in-situ analizo plinov