|
|
Měření koncentrace atomárního dusíku v dohasínajícím dusíkovém plazmatu
Josiek, Stanislav ; doc.Mgr.Pavel Slavíček, Ph.D. (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
Čisté dohasínající dusíkové plazma a dusíkové plazma s různými příměsemi je v zájmu vědců již více než 50 let a bylo již publikováno mnoho článků na téma aktivní výboj, dohasínání, probíhající procesy a reakce. Z těchto informací lze vytvořit kinetické modely a následně spočítat koncentraci prvků v atomární formě. Diplomová práce se právě zabývá měřením koncentrace atomárního dusíku za různých podmínek (čas dohasínání, tlak, příměs). K určení koncentrace atomárního dusíku byla použita metoda titrace oxidem dusnatým do dohasínajícího výboje. Všechny experimentální výsledky byly získány optickou emisní spektroskopií. Optická emisní spektra byla změřena v rozsahu 300-600 nm. Mezi elektrodami ve výbojové trubici z křemenného skla byl udržován stejnosměrný výboj a celý experiment probíhal v proudícím režimu. Proudícím režim byl zvolen z důvodu vhodného časového rozlišení dohasínajícího výboje, řádově milisekundy. Pro jednotlivé experimenty byly zvoleny časy dohasínání v rozmezí 16 až 82 ms. Průtok dusíku byl 400 mln/min. Oxid dusnatý byl do dohasínajícího výboje přidáván v různých časech dohasínání a jeho průtok činil 0-10 mln/min. Stopová příměs methanu v čistém dusíku byla 0,006 % z celkového objemu proudícího plynu. Celkový tlak byl nastaven od 500 do 4000 Pa. u všech experimentů byl nastaven konstantní proud 150 mA a výkon se měnil podle velikosti tlaku. Ve všech spektrech byly identifikovány následující spektrální systémy: první pozitivní, první negativní a druhý negativní systém dusíku, dále NO a NO2*. Absolutní koncentrace atomárního dusíku byla určena metodou titrace NO. Přidaný methan zvyšuje disociaci molekulárního dusíku a tím pádem zvyšuje koncentrace atomárního dusíku. Tato práce přináší nové poznatky do dlouholetého výzkumu měsíce Titanu i studia procesů v dusíko-methanovém plazmatu.
|
|
|
Studium dohasínajícího dusíkového plazmatu pomocí titrace rtuťových par
Teslíková, Ivana ; Brablec, Antonín (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
Cílem předkládané diplomové práce je studium dohasínajícího dusíkového plazmatu pomocí titrace rtuťových par. Dohasínající dusíkové plazma je zkoumáno již řadu let jak z hlediska teoretického, tak i pro praktické využití. O dohasínajícím plazmatu mluvíme tehdy, kdy je ze systému odstraněn vnější zdroj energie a začne v něm docházet k relaxačním procesům. Experimenty v diplomové práci probíhaly za různých podmínek, pro různé tlaky a výkony ve výboji. Všechna experimentální data byla získána z optické emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu. Výboj byl generován stejnosměrným zdrojem napětí a měření probíhalo v proudícím režimu. Pro první sérii experimentů byl udržován konstantní proud (100 mA), napětí (1 300 V) a teplota stěny (300 K). Celkový tlak plynu se pohyboval v rozmezích 500-3 000 Pa při průtoku dusíku 0,12-0,68 l/min. Při různých tlacích byly nastavovány hodnoty průtoku dusíku tak, aby rychlost proudění dusíku trubicí byla pro zvolené různé tlaky stejná. Druhá série experimentů se zabývala studiem vlivu výkonu na dohasínání. Pro konstantní napětí 1 300 V se proud pohyboval v rozmezích 50-200 mA. Celkový tlak plynu byl v tomto případě 1 000 Pa. Rtuťové páry byly do systému zaváděny pomocí titrační trubice v příslušném čase dohasínání. Za všech experimentálních podmínek byl dobře viditelný jev tzv. pink afterglow. Tento jev odpovídá maximální intenzitě vyzařování v dohasínajícím výboji, projevujícím se značným nárůstem charakteristického růžového záření. Optická emisní spektra dohasínajícího výboje byla snímána v rozsahu vlnových délek 320-780 nm. V naměřených spektrech byly identifikovány tři spektrální systémy dusíku (první a druhý pozitivní a první negativní) a také spektrální čára rtuti na vlnové délce 254 nm, která byla ovšem zaznamenána v druhém řádu na vlnové délce 508 nm. Vznik této spektrální čáry v dohasínajícím plazmatu je dán přenosem rezonanční energie pomocí srážek vysoce excitovaných vibračních metastabilů v základním stavu mezi sebou a umožňuje tak jejich detekci. Z naměřených dat byly sestrojeny závislosti relativních intenzit spektrálních čar rtuti a vybraných přechodů spektrálních systémů dusíku na čase dohasínání pro různé titrační pozice. Obecně lze říci, že relativní intenzita všech dusíkových spektrálních pásů klesá s rostoucí relativní intenzitou rtuťové čáry za všech tlaků. Jev pink afterglow se s rostoucím tlakem posouvá do pozdějších časů dohasínání. V případě experimentu při různých výkonech je vidět, že s klesajícím výkonem klesá i intenzita rtuťové spektrální čáry v celém dohasínání. Experimentálně byly provedeny první zkoušky unikátní detekce vysoce excitovaných metastabilů dusíku. Předkládaná diplomová práce tak obohacuje základní výzkum v této oblasti a přispívá tím k novému poznávání kinetických procesů a reakcí vedoucích k přenosu excitační energie v plazmatu. Tyto nové poznatky mohou v budoucnu sloužit také k aplikaci pro technologie využívající plazma nebo dohasínající plazma.
|
|
|
Optická emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu ve směsi dusík-argon
Žáková, Marie ; Kudrle, Vít (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Studium plazmatu generovaného v čistém dusíku a dohasínání tohoto plazmatu je předmětem mnoha set prací, které přináší celou řadu informací o kinetických procesech a reakcích přenosu excitační energie. Zvláštní postavení má jev označovaný jako „pink afterglow“. Jak z experimentálního tak i z teoretického studia plazmochemických procesů se zjistilo, že řada procesů je citlivá právě na složení plazmatu, a to již za velmi nízkých koncentrací, a na další experimentální podmínky (tlak ve výbojové trubici, teplota, atd.). Proto je nutné tyto procesy podrobně studovat. V experimentální části práce bylo použito stejnosměrného výboje (vzdálenost dutých molybdenových elektrod 12 cm, výkon přibližně 290 ± 10 W) v proudícím režimu. Výboj byl generován v Pyrexové trubici v čistém dusíku a ve směsi dusíku s argonem v širokém rozmezí koncentrací. Celkový tlak byl měněn v rozsahu od 500 Pa do 5000 Pa. Emisní spektra dohasínajícího plazmatu byla měřena pomocí optického spektrometru „TRIAX 550“ s CCD detektorem v rozmezí vlnových délek od 320 do 780 nm. Ze změřených intenzit jednotlivých spektrálních pásů prvního (N2 (B 3g) N2 (A 3u+)) a druhého (N2 (C 3u) N2 (B 3g)) pozitivního a prvního negativního (N2+ (B 2u+) N2+ (X 2g+) systému dusíku byly vypočteny relativní vibrační populace na jednotlivých hladinách. Byly sestrojeny závislosti intenzit jednotlivých systémů na čase dohasínání, relativních vibračních populací na koncentraci argonu a tlaku. Ze získaných závislostí je zřejmé, že při nízkém tlaku byl jev pink afterglow poměrně úzký a s rostoucím tlakem se maximum vyzařování posouvalo k pozdějším časům. Současně se jeho trvání podstatně prodlužovalo. Stejný efekt byl pozorován s nárůstem koncentrace argonu ve směsi. Při nejvyšší koncentraci argonu, zvláště při nízkém tlaku, jev pink afterglow zcela vymizel. V budoucnosti bude nezbytné pokračovat ve studiu procesů, protože jejich znalost může dát řešení všech kinetických reakcí v plazmatu a toho může být použito v plazmochemii a při hledání nových technologií.
|
|
|
Studium kinetických procesů v dohasínajícím plazmatu titračními metodami
Josiek, Stanislav ; Kozáková, Zdenka (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
V posledních více než padesáti letech bylo provedeno nesčetně experimentů a publikováno velké množství teoretických prací v oblasti dohasínajícího dusíkového plazmatu. Část těchto prací se zaměřovala i na dusík v aktivním výboji, na dohasínání i na kinetické procesy v něm probíhající. Cílem prezentované bakalářské práce bylo právě studium kinetických procesů v dohasínajícím výboji v čistém dusíku a v dusíku obsahujícím stopy methanu. Metodou popsanou v práci byla stanovena koncentrace atomárního dusíku při různých příměsech methanu titrací oxidu dusného do dohasínajícího výboje. Všechny experimentální výsledky byly získány optickou emisní spektroskopií. Optická emisní spektra byla změřena v rozsahu 300-600 nm. Mezi elektrodami ve výbojové trubici z křemenného skla byl udržován stejnosměrný výboj a celý experiment probíhal v proudícím režimu. Proudícím režim byl zvolen z důvodu vhodného časového rozlišení dohasínajícího výboje. Průtok dusíku byl 400 mln/min. Oxid dusný byl do dohasínajícího výboje přidáván v různých časech dohasínání a jeho průtok činil 0-10 mln/min. Stopové příměsi methanu v čistém dusíku byly v rozsahu 0,006-0,025 % z celkového objemu proudícího plynu. Totální tlak byl nastaven na 1000 Pa, výboj byl udržován při proudu 150 mA a napětí na 1110 V. Ve všech spektrech byly identifikovány následující spektrální systémy: 1. pozitivní, 1. negativní a 2. negativní systémy dusíku, dále NO a NO2*. Koncentrace atomárního dusíku byla určena pomocí naměřených intenzit NO a NO2*. Ze získaných výsledků lze usoudit, že hodnota koncentrace atomárního dusíku se zvyšuje se zvyšující se koncentrací methanu. Na druhé straně, molekulární ion dusíku je silně zhášen dokonce už při nízkých koncentrací methanu. Z hlediska použití titrační metody a vyhodnocení získaných výsledků se tato práce řadí mezi inovativní a přináší nové poznatky do současného výzkumu.
|
host ::
RSS.