|
|
Development of universal software interface for detection units in optical spectroscopy
Belica, Martin ; Pořízka, Pavel (referee) ; Žalud, Luděk (advisor)
This master's thesis deals with the design and implementation of universal user interface for detection devices used in Laser-induced breakdown spectroscopy. The design and implementation are based on analysis of current state of instrumentation used in laser spectroscopy. The user interface should be able to work with high repetition frequency of measurement. Acquired spectra should be visualised to user and it is also necessary to save this data on hard drive. The resulting application must be universal. It means the application must support various types and vendors of detection devices.
|
|
|
Analysis of biotic matrices by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy
Střítežská, Sára ; Karel,, Novotný (referee) ; Modlitbová, Pavlína (advisor)
This bachelor thesis discusses the possibility of using Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) for biological application. The LIBS method was used to determine spatial distribution of a chosen element, cadmium, in selected model plant, white mustard (Sinapis Alba L.) The exposure took place in hydroponic conditions and lasted for 72 hours, therefore it was an acute toxicity test. Three different sources of cadmium were tested, mercaptopropionic acid stabilized quantum dots (CdTe QDs), silica coated quantum dots (CdTe/SiO2 QDs), and cadmium chloride, which was used as a positive control. After the exposure and before determination of the spatial distribution of cadmium in plants, a significant portion of the thesis was devoted to optimization of selected parameters of LIBS measurement (laser energy and gate delay). Subsequently, the cadmium distribution was determined and the obtained results were discussed with regards to the tested substance, its stability and its tendency to aggregate/agglomerate in water medium in contact with testing organism during exposure. In the final part of the work, the suitability of the LIBS method for the determination of spatial distribution of chosen contaminants was evaluated.
|
|
|
Statistical analysis of laser spectroscopy measurements
Slávik, Ľuboš ; Bednář, Josef (referee) ; Hübnerová, Zuzana (advisor)
Cieľom tejto bakalárskej práce je stručne vysvetliť metódu spektroskopie laserom indukovaného mikroplazmatu (LIBS) ako nástroj analýzy prvkového zloženia študovaných vzorkov. Výstupy z prvkovej analýzy (emisné spektrá) sú ďalej spracované pomocou matematických metód regresnej analýzy za účelom nájdenia vzťahov medzi nameranými chemickými prvkami. Tieto dve metódy sú použité na analýzu problému založeného na reálnych dátach, a to nájdenie špecifického vzťahu medzi prítomnosťou uránu a hydrozirkónu v študovanom vzorku uranonosného pieskovca.
|
|
|
Approaches to signal correction and standardization in laser spectroscopy
Schiffer, Štěpán ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Pořízka, Pavel (advisor)
The subject of this diploma thesis is the study of a sample position influence on results of an experiment in laser spectroscopy. The aim is to design an appropriate way for standardization of signal obtained at different conditions with the respect to its applicability for stand-off analysis. In the theoretical part of the diploma thesis there are the basics of LIBS method described together with the issues of stand-off experiment and both, basic and advanced approches for the processing and correction of obtained spectra. Also the experiment is designed here, which is used for the analysis of the sample inclination and distance influence on the detected signal. The choice of appropriate ways for the signal correction follows and their applicability and efficiency is then experimentally tested.
|
|
|
Comparison of quantification strategies in Laser-Induced Breakdown Spectroscopy
Hošek, Martin ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Prochazka, David (advisor)
The aim of the submitted work is a comparison of methods of quantitative analysis used in laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). The principles of LIBS method are explained at first, followed by a research of the most often used methods of quantitative analysis. The next part provides their description enabling a better comprehension and an eventual use of the methods in practice. Finally, the chosen methods are used to process data from the real experiment and the results are compared.
|
|
|
Development of an Algorithm for Automatic Characterization of a Sample Based on the Data Received by Means of the Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS).
Klus, Jakub ; Černohorský,, Tomáš (referee) ; Veis,, Pavel (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Submitted work concerns with the theoretical and practical requirements for an automatic characterization of samples by means of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Theoretical aspects of laser-matter interaction, plasma expansion, and plasma emission are described theoretically within this work. The description of the plasma emission is enhanced with the spectral detection systems and statistical properties of the plasma. The principle of the automatic characterization is based on the multivariate data analysis theoretical background, which presents recent trend and fundamental approach for automatic spectra analysis in LIBS. Theoretical knowledge is manifested in six applications, which are presented as a comment to published manuscripts. These publications push the frontiers of automatic spectra processing in LIBS.
|
|
|
Classification of metals by means of Laser-induced Breakdown Spectroscopy and chemometric methods
Képeš, Erik ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Novotný, Jan (advisor)
Táto diplomová práca sa zaoberá klasifikáciou kovov pomocou spektroskopie laserom indukovanej plazmy (LIBS) a chemometrických metód. Práca poskytuje prehľad o štúdiách na danú tému. Sú vybrané tri široko používané chemometrické klasifikačné metódy: "Soft Independent Modeling of Class Analogy" (SIMCA), "Partial Least Squares Discriminant Analysis" (PLS-DA) a variácia umelých neurónových sietí (ANN), "Feedforward Multilayer Perceptron". Rôzne prístupy k prieskumovej analýze su tiež preskúmané. Metódy sú stručne opísané. Následne sú klasifikátory experimentálne porovnané.
|
|
|
Depth profiling using laser-induced breakdown spectroscopy method
Průcha, Lukáš ; Novotný,, Karel (referee) ; Pořízka, Pavel (advisor)
The diploma thesis deals with the use of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for depth profiling and 3D mapping of the zinc-coated steel used in the automotive industry. Before creating depth maps and depth profiles, optimization of the experiment was performed. It was shown that the LIBS technique is suited for making depth profiles and depth maps. The theoretical part deals with the description of the LIBS instrumentation, characteristics of plasma, and assembling of scientific papers which reflect the up to date knowledge about depth profiling and mapping with the use of the LIBS technique. The experimental part describes the optimization of the experiment. Gate delay, the depth and the diameter of craters using the profilometer, the position of the focal plane relative to the sample surface, and selection of spectral lines with the smallest residual signal and small scattering of data were optimized. Depth profiles of zinc, iron, chromium and manganese with the depth map of zinc and iron were made, and also the depth resolution for both elements was calculated.
|
|
|
Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for Material Analysis
Pořízka, Pavel ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Pína,, Ladislav (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Tato doktorská práce je zaměřena na vývoj algoritmu ke zpracování dat naměřených zařízením pro spektrometrii laserem indukovaného plazmatu (angl. LIBS). Zařízení LIBS s tímto algoritmem by mělo být následně schopno provést třídění vzorků a kvantitativní analýzu analytu in-situ a v reálném čase. Celá experimentální část této práce byla provedena ve Spolkovém institutu pro materiálový výzku a testování (něm. BAM) v Berlíně, SRN, kde byl sestaven elementární LIBS systém. Souběžně s experimentílní prací byl vytvořen přehled literárních zdrojů s cílem podat ucelený pohled na problematiku chemometrických metod používaných k analýze LIBS měření. Použití chemometrických metod pro analýzu dat získaných pomocí LIBS měření je obecně doporučováno především tehdy, jsou-li analyzovány vzorky s komplexní matricí. Vývoj algoritmu byl zaměřen na kvantitativní analýzu a třídění vyvřelých hornin na základě měření pomocí LIBS aparatury. Sada vzorků naměřených použitím metody LIBS sestávala z certifikovaných referenčních materiálů a vzorků hornin shromážděných přímo na nalezištích mědi v Íránu. Vzorky z Íránu byly následně na místě roztříděny zkušeným geologem a množství mědi v daných vzorcích bylo změřeno na Univerzitě v Clausthalu, SRN. Výsledné kalibrační křivky byly silně nelineární, přestože byly sestaveny i z měření referenčních vzorků. Kalibrační křivku bylo možné rozložit na několik dílčích tak, že závislost intenzity měděné čáry na množství mědi se nacházela v jiném trendu pro jednotlivé druhy hornin. Rozdělení kalibrační křivky je zpravidla přisuzováno tzv. matričnímu jevu, který silně ovlivňuje měření metodou LIBS. Jinými slovy, pokud určujeme množství analytu ve vzorcích s různou matricí, je výsledná kalibrační křivka sestavená pouze z jedné proměnné (intenzity zvolené spektrální čáry analytu) nepřesná. Navíc, normalizace takto vytvořených kalibračních křivek k intenzitě spektrální čáry matrčního prvku nevedla k výraznému zlepšení linearity. Je obecně nemožné vybrat spektrální čáru jednoho matričního prvku pokud jsou analyzovány prvky s komplexním složením matric. Chemometrické metody, jmenovitě regrese hlavních komponent (angl. PCR) a regrese metodou nejmenších čtverců (angl. PLSR), byly použity v multivariační kvantitatvní analýze, tj. za použití více proměnných/spektrálních čar analytu a matričních prvků. Je potřeba brát v potaz, že PCR a PLSR mohou vyvážit matriční jev pouze do určité míry. Dále byly vzorky úspěšně roztříděny pomocí analýzy hlavních komponent (angl. PCA) a Kohonenových map na základě složení matričních prvků (v anglické literatuře se objevuje termín ‚spectral fingerprint‘) Na základě teorie a experimentálních měření byl navržen algoritmus pro spolehlivé třídění a kvantifikaci neznámých vzorků. Tato studie by měla přispět ke zpracování dat naměřených in-situ přístrojem pro dálkovou LIBS analýzu. Tento přístroj je v současnosti vyvíjen v Brně na Vysokém učení technickém. Toto zařízení bude nenahraditelné při kvantifikaci a klasifikaci vzorků pouze tehdy, pokud bude použito zároveň s chemometrickými metodami a knihovnami dat. Pro tyto účely byla již naměřena a testována část knihoven dat v zaměření na aplikaci metody LIBS do těžebního průmyslu.
|
|
|
Enhancement of detection limits in Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) using nanoparticles
Képeš, Erik ; Prochazka, David (referee) ; Sládková, Lucia (advisor)
This bachelor's thesis describes the options of ehnancing the detection limits of laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). It summarizes different modifications of the classical LIBS apparatus, which are used by methods double-pulsed LIBS (DPLIBS), Townsend effect plasma sectroscopy (TEPS), resonance enhanced LIBS (RELIBS), spark discharge LIBS (SDLIBS), flame-enhanced LIBS (FELIBS), and new ways of sample preparation, such as are used in the method nanoparticle enhanced LIBS (NELIBS). It briefly describes the mechanisms, which are used by each method to reduce the detection limit and it contains an overview of obtained enhancements against the classical method LIBS. It deals with the method nanoparticle enhanced LIBS in more detail and experimentally verifies and studies the effects of nanoparticles of different types and sizes on the emission spectrum of the method LIBS.
|
guest ::
