Návrh ultrazvukové pasti

Abstract

Prachová zrna rozptylují dopadající světlo. Pokud se jejich rozměr blíží vlnové délce, je nutné pro posouzení pozorovaných jevů využít teorie Mieova rozptylu. Pro řadu materiálů nejsou ovšem k dispozici příslušné materiálové konstanty, navíc je řešení Mieových rovnic pro nesférická zrna značně komplikované. Práce se zabývá návrhem experimentálního zařízení, které umožní záchyt jednotlivých zrn (obecného tvaru) v ultrazvukovém poli a současně měření úhlové závislosti intenzity rozptýleného světla. Parametry pasti jsou získány rešerší a numeric- kou simulací, vedoucí k návrhu ultrazvukového levitátoru. Dále byl navržen op- tický systém, včetně elektroniky zajišt'ující měření signálu. Výsledky této práce umožňují výrobu a sestavení aparatury, případně dávají návod na návrh akus- tických levitátorů.

Light scattering by dust grains is a complex problem when the size of the grain is about the wavelength of incident light. The Mie theory is often used to characterize such situtation, however, most of the materials lacks knowledge of neccessary material constants. Moreover, solution of Mie equations for general shapes is difficult and partly not known. Objective of this work is development of apparatus for light scattering measurements on small (micrometer ranged) ar- bitrary shaped dust grains levitating in the ultrasonic field. Trap parameters are obtained by survey of literature and by numeric simulations leading to design of reliable ultrasonic levitator including optical system. The results enable manu- facturing and completion of such apparatus. Eventually, this work can serve as guide "how to design ultrasonic levitator".