Original title:
Dálkově řízená laserová spektroskopie (LIBS)
Translated title:
Remote Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)
Authors:
Novotný, Jan ; Zemánek, Pavel (referee) ; Pína,, Ladislav (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2012
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Disertační práce popisuje vývoj zařízení pro spektroskopii laserem buzeného plazmatu (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) v~modifikaci pro mobilní dálkovou analýzu rLIBS na Ústavu fyzikálního inženýrství, Fakulty strojního inženýrství, Vysokého učení technického v~Brně. Metoda LIBS takovouto modifikaci v principu umožňuje a vývoj byl s cílovou vzdáleností \SI{6}{m} zaměřen na uspořádání Stand-Off LIBS, tedy variantu, kdy je laserový pulz i záření plazmatu přenášeno okolním prostředím na základě přímé viditelnosti. Motivací pro vývoj je přenést veškeré výhody metody LIBS do mimolaboratorního prostředí a umožnit tak rychlou materiálovou analýzu přímo na místě výskytu vzorků. Obvyklé procesy transportu a přípravy vzorku bývají v praxi časově či finančně náročné, někdy dokonce nerealizovatelné. V~první části práce je ve stručnosti shrnuta historie a princip spektrochemické analýzy metodou atomové emisní spektroskopie (Atomic Emission Spectroscopy, AES), která tvoří jádro metody LIBS. Druhá část popisuje metody LIBS – historii, princip, používanou přístrojovou techniku a nejčastější či potenciální aplikace. Navazuje popis uspořádání dálkové varianty rLIBS a shrnutí aktuálního stavu poznání a vývoje ve světě. Třetí část se zabývá samotným vývojem aparatury rLIBS na ÚFI FSI VUT v Brně. Součástí je popis konstrukce od laboratorní verze po mobilní prototyp, a ukázka průběžných a finálních výsledků měření testovacích vzorků. V závěru je shrnut výsledek dosavadního vývoje a sepsány kroky do budoucna plánovaných vývojových fází.
The dissertation thesis deals with the development of the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) setup in the modification for the mobile remote material analysis (so called rLIBS). The experimental device is developed at the Institute of Physical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering (FME), Brno University of Technology (BUT). Such a modification is possible due to the core principles of LIBS technique, i.e. using a laser for a sample excitation and plasma radiation for spectral analysis. The thesis is focused on the variation called Stand-Off LIBS with the target analyte in the distance of 6 meters. In this case the laser pulse and the plasma radiation are transmitted through the local environment (usually the air) and the direct device-to-sample visibility is expected. The motivation for this development is to avoid traditional processes of sample collection, preparation and transport that are time-consuming, expensive and sometimes even hard to realize. Stand-Off LIBS allows bringing all the LIBS technique benefits from the laboratory to the field, where fast, in-situ analysis can be carried out. The first part of the thesis focuses on the history and principles of the Atomic Emission Spectroscopy (AES), as it is the main principle of LIBS technique. The second part describes the history, theory, instrumentation and applications of LIBS as a modern analytical tool. This part also introduces the remote mobile modification – rLIBS, as well as the current state of knowledge and the state of the development in LIBS laboratories worldwide. The third part describes the individual stages of the rLIBS development at the Institute of Physical Engineering, FME BUT. This chapter details the focusing optics design, building of the collection optics, design and construction of the detection unit, motorized stage and mobile track. This section contains also the results of the test spectroscopy measurements and movement ability measurements.
Keywords:
laser; LIBS; plasma; remote material analysis; spectroscopy; Stand-Off; dálková materiálová analýza; laser; LIBS; plazma; spektroskopie; Stand-Off
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/18045
guest ::
