|
|
Study of Chemical Processes in Extraterrestrial Atmospheres
Chudják, Stanislav ; Ferus, Martin (oponent) ; Matejčík, Štefan (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
The aim of this work is study of chemical processes in extraterrestrial atmospheres and the synthesis of organic compounds formed in electrical discharges in gaseous mixtures. Presented study focuses on the simulation of the atmosphere of Titan. The most common composition of the gaseous mixture was methane (1-4 sccm) in 200 sccm of nitrogen. Measurements with trace amounts of oxygen and carbon dioxide were also performed. In addition to the composition of the gas mixture, the experiments also varied the value of the electrical power delivered from 2 W - 12 W. The measurements were carried out at laboratory temperature but also at liquid nitrogen temperature, which made the experiment closer to the real conditions on Titan. Identification of the synthesized gaseous products in the reactor was carried out mainly by proton ionization mass spectrometry. Further measurements were using ion mobility spectrometry and Fourier transform infrared spectrometry. The discharge itself was characterised by optical emission spectrometry, confirming the presence of active nitrogen species and radicals arising from methane. In addition, the first negative and nitrogen second positive systems as well as the violet CN radical system were identified in the measured spectra. From the nitrogen second positive system, the rotational temperature was determined to be 2300 2400 K. The vibrational temperature was also determined from this system depending on the concentration of the gas mixture composition from 3100-3400 K. The vibrational temperature was calculated from the nitrogen first negative system, but it decreased slightly with methane concentration and increased with power in the interval from 3950-4350 K. The vibrational temperature obtained for the violet spectral CN system had similar dependence, with values ranging from 5900-7700 K. A number of aliphatic hydrocarbons, some aromatic hydrocarbons and also amino or cyano compounds were detected at laboratory temperature using a PTR-MS. The highest molecular weights at laboratory temperature were up to 150 g.mol-1 with hydrogen cyanide, acetylene or acetonitrile being the most abundant compounds. In measurements at liquid nitrogen temperature, nearly 200 substances up to a molecular weight of 500 g.mol-1 were identified. Even in low temperature measurements, acetonitrile or diacetylene were the dominant substances, but hydrogen cyanide was not so abundant as at ambient temperature. Small amount of oxygen was also used in the measurements and under these conditions, e.g. formamide or acetone were among the significant detected substances. In both laboratory and low-temperature measurements, it was confirmed that with increasing methane concentration, higher molecular weight substances were formed and lower number of simple substances were formed. The same dependence was observed with increasing power delivered to the system. The thesis also includes measurements by ion mobility spectrometry. The most important gas detected was ammonia, followed by propane-2-ol, ethanol and most likely diethylamine. The last measurements were obtained by FTIR. The basic spectrum shows bands belonging to aliphatic hydrocarbons (3050-2800 cm-1) and aromatic compounds (benzene at 1506 cm-1), nitrogen substituted hydrocarbons bands (1350-1600 cm-1 and 3200 3400 cm-1) were identified too. The spectrum further contains peaks of HCN (713cm-1) and C2H2 (729 cm-1) from which graphs of methane concentration dependence was obtained
|
|
|
Selected ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS
Sovová, Kristýna ; Španěl, Patrik (vedoucí práce) ; Glosík, Juraj (oponent) ; Matejčík, Štefan (oponent)
Tato práce shrnuje experimenty, na nichž jsem pracovala během svého postgraduálního studia zaměřeného na aplikaci hmotnostní spekrometrie v proudové trubici s vybranými ionty (SIFT-MS) v interdisciplinárním výzkumu. SIFT-MS je metoda, která v reálném čase umožňuje stanovení stopových koncentrací plynných látek a par v okolní atmosféře a lidském dechu. Disertace je rozdělena do několika částí. Úvodní dvě kapitoly stručně shrnují historii hmotnostní spektrometrie a vymezují kvantitativní metody PTR-MS a SIFT-MS. Třetí část práce se detailně věnuje historii vzniku SIFT-MS počínaje principy techniky proudové trubice (SIFT), která byla používána ke studiu reakcí iontů s molekulami v plynné fázi a která rovněž tvoří základ metody SIFT-MS. V následující kapitole jsou shrnuty základy iontové chemie tří prekurzorů H3O+ , NO+ a O2 + , které jsou používány k ionizaci neutrálních molekul vzorku v hmotnostním spektrometru Profile 3 SIFT-MS. Čtvrtá kapitola je zaměřena na těkavé organické látky a jejich různorodý původ: bakteriální, rostlinný a metabolity lidského dechu, jež mohou být analyzovány v reálném čase pomocí SIFT-MS. Kapitola "Výsledky a Diskuse" je rozdělena do několika podkapitol, které jsou koncipovány jako komentáře již publikovaných výsledků v impaktovaných časopisech. První podkapitola se...
|
|
|
Ion processes in gases for the trace analysis of volatile compounds in air
Spesyvyi, Anatolii ; Španěl, Patrik (vedoucí práce) ; Matejčík, Štefan (oponent) ; Tichý, Milan (oponent)
Tato práce popisuje vývoj nové techniky hmotnostní spektrometrie v proudově- driftové trubice s vybranými ionty, SIFDT-MS, pro on-line kvantifikaci těkavých organických sloučenin, VOC, založené na ion-molekulových reakcí v plynné fázi. SIFDT-MS představuje novou generaci úspěšně používané analytické metody hmotnostní spektrometrie v proudové trubici s vybranými ionty, SIFT-MS. Hlavní rozšíření SIFDT-MS spočívá v aplikaci homogenního elektrického pole E podél průtokové trubice, která se tak stává proudově-driftovou trubicí, kde mohou být iontové procesy řízeny intenzitou pole E. Nově zavedená Hadamardova modulace pomocí hradloví čočky před proudově-driftovou trubicí umožňuje přímé měření rezidenčního času iontů a odpovídajících dob ion-molekulových reakcí, které je nezbytné pro přesné výpočty koncentrací za proměnlivých podmínek. Podrobná experimentální studie těchto procesů byla provedena a výsledky posloužily jako základ analytické metody. Známý problém SIFT-MS, překryv izobarických iontů na hmotnostních spektrech izobarických směsí, byl řešen pomocí maticové pseudoinverze. Na závěr dva přístupy pomocí data-minig metod byly úspěšně testovány na datech získaných v SIFT-MS pomocí fragmentace iontů sedmi monoterpenových izomerů.
|
|
|
Selected ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS
Sovová, Kristýna ; Španěl, Patrik (vedoucí práce) ; Glosík, Juraj (oponent) ; Matejčík, Štefan (oponent)
Tato práce shrnuje experimenty, na nichž jsem pracovala během svého postgraduálního studia zaměřeného na aplikaci hmotnostní spekrometrie v proudové trubici s vybranými ionty (SIFT-MS) v interdisciplinárním výzkumu. SIFT-MS je metoda, která v reálném čase umožňuje stanovení stopových koncentrací plynných látek a par v okolní atmosféře a lidském dechu. Disertace je rozdělena do několika částí. Úvodní dvě kapitoly stručně shrnují historii hmotnostní spektrometrie a vymezují kvantitativní metody PTR-MS a SIFT-MS. Třetí část práce se detailně věnuje historii vzniku SIFT-MS počínaje principy techniky proudové trubice (SIFT), která byla používána ke studiu reakcí iontů s molekulami v plynné fázi a která rovněž tvoří základ metody SIFT-MS. V následující kapitole jsou shrnuty základy iontové chemie tří prekurzorů H3O+ , NO+ a O2 + , které jsou používány k ionizaci neutrálních molekul vzorku v hmotnostním spektrometru Profile 3 SIFT-MS. Čtvrtá kapitola je zaměřena na těkavé organické látky a jejich různorodý původ: bakteriální, rostlinný a metabolity lidského dechu, jež mohou být analyzovány v reálném čase pomocí SIFT-MS. Kapitola "Výsledky a Diskuse" je rozdělena do několika podkapitol, které jsou koncipovány jako komentáře již publikovaných výsledků v impaktovaných časopisech. První podkapitola se...
|
host ::
RSS.