% Hlavicka pro protokoly z fyzikalniho praktika.
% Verze pro: LaTeX
% Verze hlavicky: 22. 2. 2007
% Autor: Ustav fyziky kondenzovanych latek
% Ke stazeni: www.physics.muni.cz/ufkl/Vyuka/
% Licence: volne k pouziti, nejlepe k vcasnemu odevzdani protokolu z Vaseho mereni.

\documentclass[a4paper,11pt]{article}
\usepackage{graphics}
\usepackage{multicol}


% Kodovani (cestiny) v dokumentu: (doporucujeme UTF-8).
\usepackage[utf8]{inputenc}	% Doporucujeme pouzivat UTF-8 (unicode).
%\usepackage[cp1250]{inputenc}	% Omezena stredoevropska kodova stranka, pouze MSW.

%%% Nemente:
\usepackage[margin=2cm]{geometry}
\newtoks\jmenopraktika \newtoks\jmeno \newtoks\datum
\newtoks\obor \newtoks\rocnik \newtoks\semestr
\newtoks\cisloulohy \newtoks\jmenoulohy
\newtoks\tlak \newtoks\teplota \newtoks\vlhkost
%%% Nemente - konec.


%%%%%%%%%%% Doplnte pozadovane polozky:

\jmenopraktika={Praktikum z elektroniky}  % nahradte jmenem vaseho predmetu
\jmeno={Radek Žemlička}            % nahradte jmenem mericiho
\datum={5.~Října 2010}        % nahradte datem mereni ulohy
\obor={Fy PLAZ}                     % nahradte zkratkou vami studovaneho oboru
\rocnik={I}                  % nahradte rocnikem, ve kterem studujete
\semestr={I}                 % nahradte semestrem, ve kterem studujete
\cisloulohy={4}               % nahradte cislem merene ulohy
\jmenoulohy={Hmotový spektrometr} % nahradte jmenem merene ulohy

\tlak={855}                   % nahradte tlakem pri mereni (v hPa)
\teplota={21,5}               % nahradte teplotou pri mereni (ve stupnich Celsia)
\vlhkost={65}               % nahradte vlhkosti vzduchu pri mereni (v %)

%%%%%%%%%%% Konec pozadovanych polozek.


%%%%%%%%%%% Uzitecne balicky:
\usepackage[czech]{babel}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{xspace}
\usepackage{url}
\usepackage{indentfirst}

%%%%%% Zamezeni parchantu:
\widowpenalty 10000 \clubpenalty 10000 \displaywidowpenalty 10000
%%%%%% Parametry pro moznost vsazeni vetsiho poctu obrazku na stranku
\setcounter{topnumber}{3}	  % max. pocet floatu nahore (specifikace t)
\setcounter{bottomnumber}{3}	  % max. pocet floatu dole (specifikace b)
\setcounter{totalnumber}{6}	  % max. pocet floatu na strance celkem
\renewcommand\topfraction{0.9}	  % max podil stranky pro floaty nahore
\renewcommand\bottomfraction{0.9} % max podil stranky pro floaty dole
\renewcommand\textfraction{0.1}	  % min podil stranky, ktery musi obsahovat text
\intextsep=8mm \textfloatsep=8mm  %\intextsep pro ulozeni [h] floatu a \textfloatsep pro [b] or [t]

% Tecky za cisly sekci:
% \renewcommand{\thesection}{\arabic{section}.}
% \renewcommand{\thesubsection}{\thesection\arabic{subsection}.}
% Jednopismenna mezera mezi cislem a nazvem kapitoly:
\makeatletter \def\@seccntformat#1{\csname the#1\endcsname\hspace{1ex}} \makeatother


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Zacatek dokumentu
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\begin{document}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Nemente:
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\thispagestyle{empty}

{
\begin{center}
\sf 
{\Large Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v~Brně} \\
\bigskip
{\huge \bfseries FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM} \\
\bigskip
{\Large \the\jmenopraktika}
\end{center}

\bigskip

\sf
\noindent
\setlength{\arrayrulewidth}{1pt}
\begin{tabular*}{\textwidth}{@{\extracolsep{\fill}} l l}
\large {\bfseries Zpracoval:}  \the\jmeno & \large  {\bfseries Naměřeno:} \the\datum\\[2mm]
\large  {\bfseries Obor:} \the\obor  \hspace{5mm}  %{\bfseries Ročník:} \the\rocnik 
\hspace{5mm} %{\bfseries Semestr:} \the\semestr  
&\large {\bfseries Testováno:}\\
\\
\hline
\end{tabular*}
}

\bigskip

{
\sf
\noindent \begin{tabular}{p{3cm} p{0.6\textwidth}}
\Large  Úloha č. {\bfseries \the\cisloulohy:} \par
\smallskip
% $T=\the\teplota$~$^\circ$C \par
% $p=\the\tlak$~hPa \par
% $\varphi=\the\vlhkost$~\%
&\Large \bfseries \the\jmenoulohy  \\[2mm]
\end{tabular}
}

\vskip1cm

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% konec Nemente.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% Zacatek textu vlastniho protokolu
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

\section{Teoretická část}
Hmotnostní spektrometr je přístroj užívaný pro rozlišování částic na základě poměru $\frac{m}{e}$, kde $m$ je hmotnost částice a $e$ její elektrický náboj. Přístroj nejprve ionizuje molekuly, nebo atomy plynu a násedně je analyzuje na základě jejich reakcí na elektrické pole, resp. magnetické pole, resp. pomocí iontových pastí.
\subsection{Kvadrupólový hmotnostní analyzér} 
Jeho princip je ilustrován na obrázku $\ref{qv}$. Zelené válce znázorňují elektrody. Zatímco jedna dvojice naproti sobě ležících elektrod má stejný konstantní elektrický potenciál, resp. vůči zemi napětí $U$, na druhé dva je přivedeno střídavé napětí s amplitudou $V$.  

\begin{figure}[ht]
		\centering
		\includegraphics{qv.png}
		\caption{Znázornění principu Kvadrupólového hmotnostního analyzéru}
		\label{qv}
\end{figure}
Prochází-li ionty mezi elektrodami tak, jak je znázorněno na obrázku $\ref{qv}$, působí na něj samozřejmě elektrické pole, které ovlivňuje jejich trajektorii. Každému poměru $\frac{U}{V}$ přísluší pouze jedna homota, se kterou mohou ionty projít mezi elektrodami a dopadnout na kolektor, kde jsou detekovány jako elektrický proud. Zbytek na své cestě dopadne na elektrody, nebo jinou část přístroje. 

\section{Experimenetální část}
Následující experimenty byly prováděny na kvadrupólovém hmotnostním spektrometru značky Pfeiffer Vacuum. Pomocí něho bylo měřeno hmotnostní spektrum plynů v aparatuře s vyčerpaným vzduchem. Dále byla prováděna obdobná měření, kdy byl do aparatury přiveden neznámý plyn a výpary z neznámé kpaliny. Spektrum hmoty bylo měřeno na intervalu 0 až 80 amu.

\subsection{Analýza  složek vzduchu ve vyčerpané aparatuře}
V aparatuře byl vyčerpán vzduch. Bylo provedeno měření zbytkových plynů. Výsledky jsou shrnuty v kapitole $\ref{1}$. Poté byl tlak vzduchu v aparatuře zvýšen, načež bylo znovu provedeno stejné měření. Výsledy a srovnání jsou shrnuty v kapitole $\ref{2}$.

\subsection{Analyza neznámého plynu}
Do aparatury byl přiveden neznámý plyn a tlak se ustálil na hodnotu $1.8 \cdot 10^{-2} Pa$. Bylo provedeno měření. Poté byl přítok plynu zvýšen a tlak se ustálil na hodnotě $4.2 \cdot 10^{-2} Pa$. Bylo znovu provedeno měření. Byly porovnávány rozdíly v měřeních a provedena iddentifikace plynu. Výsledky shrnuje kapitola $\ref{3}$

\subsection{Analyza výparů neznámé kapaliny}
Do aparatury byly přivedeny výpary z neznámé kapalina. Bylo provedeno měření, analýza a identifikace látky. Výsledky shrnuje kapitola $\ref{4}$.

\section{Výsledky a diskuze}
\subsection{Vyčerpaná aparatura}
\label{1}
\begin{figure}[ht]
		\centering
		\includegraphics[scale = 0.6]{1.png}
		\caption{Hmotnostní spektrum plynů ve vyčerpané aparatuře}
		\label{graf1}
\end{figure}
Graf na obrázku $\ref{graf1}$ ukazuje hmotnostní spektrum plynů ve vyčerpané aparatuře. Vidíme, že vakuum je téměř zbaveno moleku kyslíku a dominantním plynem v tomhle případě jsou molekulý vody, které se uvolňují ze stěn.  

\subsection{Vzduch}
\label{2}
\begin{figure}[ht]
		\centering
		\includegraphics[scale = 0.6]{2.png}
		\caption{Hmotnostní spektrum vzduchu o nízkém tlaku}
		\label{graf2}
\end{figure}
Graf na obrázku $\ref{graf2}$ ukazuje hmotnostní spektrum vzdchu o nízkém talku v aparatuře. Můžeme pozorovat, jak zastoupení dusíku a kyslíku vzrostlo oproti předchozímu případu.

\subsection{Neznámý plyn}
\label{3}
\begin{figure}[ht]
		\centering
		\includegraphics[scale = 0.6]{3.png}
		\caption{Hmotnostní spektrum plynů v aparatuře, jejichž nejprve neznámá složka byla identifikována, jako argon}
		\label{graf3}
\end{figure}
\begin{figure}[ht]
		\centering
		\includegraphics[scale = 0.6]{4.png}
		\caption{Hmotnostní spektrum plynů v aparatuře, jejichž nejprve neznámá složka byla identifikována, jako argon. Natékání argonu, zde bylo vyšší, než v předcházejícím případě.}
		\label{graf4}
\end{figure}
Grafy na obrázcíh $\ref{graf3}$ a $\ref{graf4}$  ukazuje hmotnostní spektrum plynů v aparatuře. Neznámý plyn byl identifikován, jak argon

\subsection{Neznámá kapalina}
\label{4}
\begin{figure}[ht]
		\centering
		\includegraphics[scale = 0.6]{5.png}
		\caption{Hmotnostní spektrum plynů v aparatuře, jejichž nejprve neznámé složky byla identifikovány, jako molekuly acetonu}
		\label{graf5}
\end{figure}
Graf na obrázku $\ref{graf5}$ ukazuje hmotnostní spektrum plynů v aparatuře. Výpary z neznámé kapaliny vyvolaly na spektru dva peaky, podle nichž byla kapalina identifikována, jako aceton.


\section{Závěr}
Byly pozorovány rozdíly ve výsledcích hmotnostní spektroskopie v závislosti na tlaku vzduchu v aparatuře. Dále byl pomocí hmotnostního spektormetru identifikován neznámý plyn jako argon, a neznámá kapalina jako aceton. 



\end{document}




