|
|
Studium titrace molekulárního kyslíku do dohasínajícího dusíkového plazmatu
Řehulková, Blanka ; Mazánková, Věra (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Za posledních padesát až šedesát let byla provedena celá řada experimentů v oblasti dohasínajícího dusíkového plazmatu a uveřejněno velké množství teoretických prací. Některé práce se zabývaly studiem dusíku v aktivním výboji, samotným dohasínáním nebo se zaměřily převážně na probíhající kinetické procesy v dohasínajícím plazmatu. Metodou uvedenou v práci bylo vyhodnoceno, jak ovlivní titrace kyslíku dohasínající dusíkové plazma v proudícím režimu. Experimentální výsledky byly získány za pomoci optické emisní spektroskopie. Získaná spektra byla změřena v rozsahu 300 - 700 nm. Všechna měření se prováděla za laboratorní teploty 300 K. Proud, byl udržován na konstantní hodnotě 120 mA, a to odpovídá výkonu 145 W. Tlak, byl po celou dobu měření také konstantní o hodnotě 1000 Pa. Průtok dusíku o čistotě 99,9999 %, dále dočišťovaného pomocí kolony Oxycler, aktivním výbojem byl 0,8 l/min. Průtok kyslíku čistoty 99,95 % titrační trubicí zaváděnou proti směru proudění dohasínajícího plazmatu byl udržován na hodnotě 4 ml/min. Oba průtoky byly nastaveny pomocí regulátorů hmotnostního průtoku. K detekci záření sloužil optický spektrometr Jobin Yvon TRIAX 550 s mřížkou 300 čar/mm a CCD detektorem chlazeným kapalným dusíkem. Při všech měřeních byla použita integrační doba 1s. Poloha titrační trubice zaváděné proti směru proudění plynu byla vzhledem ke konci aktivního výboje nastavována po 1 cm od 5 cm do 25 cm. Optická spektra pak byla snímána v polohách 3 - 29 cm od konce aktivního výboje. Ve spektrech byly identifikovány tyto spektrální systémy: 1. pozitivní, 1. negativní a 2. negativní systém dusíku. Kromě nich bylo nalezeno i několik spektrálních pásů odpovídajících spektrálnímu systému NO-beta .Z experimentálních dat pak byly stanoveny průběhy intenzit jednotlivých spektrálních pásů a změny ve vibračních rozděleních horních elektronových stavů výše uvedených spektrálních systémů.
|
|
|
Diagnostika dohasínajícího dusíkového plazmatu metodou optické emisní spektroskopie
Kabeláčová, Kateřina ; Slavíček,, Pavel (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
Cílem předložené diplomové práce je diagnostika dohasínajícího dusíkového plazmatu metodou optické emisní spektroskopie. Dohasínající dusíkové plazma je v popředí zájmu již roky, je zkoumáno jak teoretické tak i praktické využití. Všechny naměřené výsledky byly získány metodou optické emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu. Aktivní výboj byl generován stejnosměrným zdrojem napětí a měření probíhalo v proudícím režimu. V dané práci můžeme vidět několik sérií experimentů. V prvním experimentu byly do výboje argonu přidávány vodní páry. Měření probíhalo při konstantním proudu 140 mA, napětí 1,5 V a tlaku 1 000 Pa. Měnili se průtoky a pro každý průtok bylo měření realizováno v různých časech dohasínání. Při druhém experimentu byl do výboje argonu přidáván dusík. Měření probíhalo při konstantním proudu 140 mA, napětí 1,5 V a tlaku 1 000 Pa. Měnil se zde průtok dusíku (0,2 sccm, 0,4 sccm a 0,8 sccm). Pro jednotlivé průtoky byly provedené stejné experimenty a měnila se opět vzdálenost od aktivního výboje. Dalším experimentem bylo přidávání rtuťových par do dusíkového dohasínání. Měřilo se při konstantním proudu 120 mA, napětí 3,5 V a tlaku 1 000 Pa. Měření bylo provedeno pro dvě různé konfigurace: clonky, kdy je světlo do detektoru spektrometru přiváděno přes dvě za sebou umístěné clonky o průměru 0,5 mm a původní konfigurace bez clonek, kdy je optické vlákno jdoucí do spektrometru umístěno přímo u stěny trubice s výbojem. Posledním experimentem bylo přidávání vzduchu do argonu. Měření probíhalo při konstantním proudu 140 mA, napětí 1,0 V a tlaku 1 000 Pa. Teplota vnější stěny výbojové trubice, která se stanovovala pomocí termočlánku a infračerveného teploměru, byla měřena pro poslední dva experimenty (dusík a argon – vzduch). Při experimentech s čistým dusíkem byl viditelný jev pink afterglow. Projevuje se značným nárůstem růžového zabarvení v části dohasínání. Optická emisní spektra dohasínajícího výboje byla u různých experimentů snímána v různém rozsahu vlnových délek. U argonu s vodní párou to bylo 280–600 nm, u titrace argonu dusíkem bylo rozmezí 320–500 nm a u titrace dusíku rtuti 320–600 nm. Pro experiment argon se vzduchem byl rozsah vlnových délek 320–600 nm. Z výsledků měření byly sestrojeny grafy závislostí vzdálenosti na intenzitě, a grafy závislostí vzdálenosti na teplotě. Při přidávání argonu do dusíkového dohasínání byl vyhodnocen první a druhý pozitivní systém.
|
|
|
Studium laserové směsi v širokém tlakovém rozsahu
Morávek, Matěj Jan ; Hrachová, Věra (vedoucí práce) ; Kudrna, Pavel (oponent)
Tato práce se zabývá studiem výbojového plasmatu ve směsi plynů, používané v tzv. CO2 laserech, a odvozených směsích. Jedná se o směs CO2, N2 a He. Byl zkoumán vliv složení směsi a výbojových parametrů (především tlak v rozsahu 266 Pa - 100 kPa) na rozložení energie ve vibračních módech molekuly N2, které je významným parametrem jak pro modelování výbojového plasmatu, tak pro funkci laseru jako takovou. Dále byl zkoumán vliv složení směsi na stupeň disociace molekul CO2 pomocí sledování relativního zastoupení molekul CO ve směsi s cílem nalézt podmínky odpovídající minimální disociaci oxidu uhličitého. Byla provedena také měření radiálních závislostí a porovnání měření ve dvou výbojkách z odlišného materiálu. Pro dosažení širokého tlakového rozsahu byly zkoumány dva typy výboje - nízkotlaký stejnosměrný doutnavý výboj pro tlaky od 266 Pa do 1330 Pa a výboj s dielektrickou bariérou pro tlaky od 5 kPa do 100 kPa. Oba výboje jsou využívány v komerčních CO2 laserech. Byla pozorována klesající závislost vibrační teploty na tlaku a velké zvýšení teploty vlivem zvýšeného výskytu stojících ionizačních vln ve směsích s malým podílem dusíku. Vibrační teplota ve výboji s dielektrickou bariérou byla znatelně nižší než v doutnavém výboji vlivem rozdílného charakteru výbojů. Klíčová slova: optická emisní...
|
|
|
Studium chemických procesů v atmosféře Titanu iniciovaných výbojem v elektrodové konfiguraci klouzavého obloukového výboje
Töröková, Lucie ; Zahoranová, Anna (oponent) ; Žabka,, Ján (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem disertační práce je studium plazmochemických procesů a syntéza organických sloučenin vznikajících v elektrickém výboji plynné směsi odpovídající složení atmosféry Saturnova největšího měsíce Titanu. Atmosféra Titanu je svým chemickým složením velmi podobná atmosféře Země v době jejího vzniku. Látky obsažení v atmosféře jsou převážně dusík a metan s malý obsahem organických látek. Dosud byla publikována celá řada prací zabývajících se jak teoretickým-modelovým výzkumem, tak i laboratorními experimenty, v poslední době je snaha o jejich propojení. Hlavním cílem práce je identifikace plynných organických, amino, imino a kyano sloučenin promocí různých analytických metod jako jsou PTR-MS, FTIR a GC-MS. K získání vybraných parametrů plazmatu pak bylo využito OES. Ke studiu generace plynných produktů a radikálů bylo využito výboje generovaného ve směsích N2-CH4 (podíl metanu byl 0,5 až 5 %) za atmosférického tlaku v průtočném režimu při celkových průtocích 50 až 200 sccm a výbojovém proudu v rozmezí 15 až 40 mA. Část měření se rovněž zaměřila na studium vlivu příměsí vodíku a oxidu uhličitého. První část výsledků měření předložených v této práci byla získána z OES za vybraných podmínek (složení plynné směsi, dodávaný výkon). V naměřených spektrech byly identifikovány první negativní a druhý pozitivní systém dusíku, fialový systém radikálu CN a Swanův systém C2. Kromě nich byly rovněž detekovány čáry vodíku H, H a ve spektru druhého řádu i čára atomárního uhlíku. Tato spektra pak byla využita pro výpočet rotačních a vibračních teplot plazmatu. In situ analýzy plynných produktů pomocí FTIR ukázaly ve všech experimentech přítomnost různých nitrilů a uhlovodíků. Jako hlavní produkty generované výbojem byly identifikovány HCN, C2H2, NH3, přičemž jejich koncentrace odpovídaly relaci HCN > NH3 > C2H2. Tato relace byla potvrzena v závislosti na různých experimentálních parametrech. Další část práce byla zaměřena na studium vlivu příměsi CO2 na reaktivitu výše zmíněných plynných směsí. Kromě hlavních produktů, zmíněných výše, byly navíc detekovány CO2 a CO a také některé složitější kyslíkaté organické sloučeniny. Ty ale nebylo možné přesněji určit kvůli velké komplexnosti změřených spekter a překryvu jednotlivých absorpčních pásů. V případě příměsi vodíku do reakční směsi se nepodařilo identifikovat žádné nové látky ani funkční skupiny. K detailnější analýze plynných produktů výboje bylo využito in situ PTR-MS. V tomto případě bylo detekováno velké množství molekulárních struktur obsahujících nitrilové (–CN), amino (–NH2, –NH– a –N CH3CN > C2H5CN. Mimo tyto sloučeniny byla detekována celá řada dalších uhlovodíků i nitrilů.
|
|
|
Studium procesů v dohasínajícím plazmatu
Soural, Ivo ; Hrachová, Věra (oponent) ; Brablec, Antonín (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
V této práci bylo studováno dohasínající plazma pomocí optické emisní spektroskopie. Výboj v proudícím režimu byl vytvářen stejnosměrným proudem 45 až 200 mA v Pyrexové a křemenné trubici. Emise tří spektrálních systémů dusíku (1. a 2. pozitivní a 1. negativní) byly studovány v časovém vývoji s ms rozlišením pro různé tlaky 500 až 5 000 Pa; za normální a kapalným dusíkem chlazené teploty stěny (za chlazení bylo v dohasínajícím plazmatu 150 K). Výsledky ukázaly, že všechny tři dusíkové systémy (respektive jejich horní stavy N2(B, v), N2(C, v) a N2+(B, v)) mají maximální hodnoty v dohasínání v tzv. „pink-afterglow“. Tato maxima klesala s rostoucím tlakem a posouvala se k pozdějším časům dohasínání. Maxima rostla s výbojovým proudem (respektive výkonem) a posouvala se ke kratším časům dohasínání. Intenzity a z nich vypočtené vibrační populace za teploty 150 K byly určovány v experimentálním zařízení od 17 ms, a proto nebylo pozorováno maximum „pink-afterglow“ (jen při 5 000 Pa se objevil jeho náznak). Populace byly menší za 150 K než populace měřené za laboratorní teploty v časech okolo 50-100 ms. Za nížšího tlaku a v pozdním čase (přes 120 ms) byly populace vyšší za nižší teploty. V křemenné trubici byly oba posuny maxim populací výraznější než v Pyrexové trubici. Kromě populací byly také stanoveny rotační teploty těchto vybraných pásů všech tří měřených spektrálních systémů (pro 1. negativní systém pás 0-0, pro 1. pozitivní systém pás 2-0 a pro 2. pozitivní systém pás 0-2). Rotační teploty byly monitorovány z předpokladu, že tento druh teploty je roven teplotě neutrálního plynu (za podmínky lokální termodynamické rovnováhy). Výsledky pro 1. negativní a 1. pozitivní systém ukazují, že na začátku dohasínání (do cca 10 ms) dochází k prudkému poklesu rotačních teplot, pak teploty byly konstantní do 20 ms a poté teploty rostly. Tento průběh byl tedy v podstatě opačný než průběh intenzit u těchto spektrálních systémů. Rotační teploty podle očekávání mírně rostly s rostoucím proudem. V případě teploty vypočtené z 2. pozitivního systému byla pozorována špatná reprodukovatelnost výsledků, lze ale vypozorovat zřetelný nárůst teploty v oblasti „pink-afterglow“. Experimentální výsledky byly konfrontovány s numerickým kinetickým modelem vytvořeným skupinou prof. Vasca Guerry na Instituto Superior Técnico v Portugalsku. Pro kalkulaci korespondující s experimentem bylo nalezeno několik souborů podmínek pro simulaci za teplot 500 a 1 000 K v aktivním výboji. Srovnání numerické simulace a experimentálních dat pro stav N2(B) ukázalo, že maxima populací v „pink-afterglow“ jsou závislá na teplotním rozdílu mezi aktivním výbojem a dohasínajícím výbojem. Teoretická maxima populací v „pink-afterglow“ dokonce zmizela v případě, že teploty v aktivním výboji a v dohasínaání byly stejné. Výsledky jasně ukazují, že reálný teplotní profil musí být zahrnut do kinetického modelu.
|
|
|
Spektroskopické studium dohasínajících výbojů v dusíku a jeho směsích
Mazánková, Věra ; Kapička, Vratislav (oponent) ; Hrachová,, Věra (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem disertační práce je studium kinetických procesů v dohasínajícím plazmatu dusíku s příměsí kyslíku a dusíku ve směsi s argonem. Výsledky měření předložené v této práci jsou získány z optické emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu. Ve všech měřeních byl dobře identifikovatelný jev tzv. pink afterlow (maximální intenzita vyzařování) a vliv příměsí na tento jev. Pro měření byl vzhledem k našim experimentálním možnostem zvolen stejnosměrný výboj v proudícím režimu, kdy je možno dosáhnout časového rozlišení v řádově ms, což je pro studované jevy dostatečné. Měření bylo provedeno v rozsahu vlnových délek 300-800 nm. V naměřených spektrech byly identifikovány první pozitivní, druhy pozitivní a první negativní spektrální systémy dusíku a systémy NO beta a NO gama.Experimenty byly provedeny ve dvou konfiguracích aparatury, pro měření dohasínajícího plazmatu dusíku s příměsí kyslíku a pro měření dohasínajícího plazmatu ve směsi dusíku s argonem. V případě měření dusíku s příměsí kyslíku (koncentrace kyslíku do 0,2 %) byly k dispozici dvě výbojové trubice z různých materiálů – sklo PYREX a sklo QUARTZ. Aby bylo možno posoudit vliv teploty na procesy probíhající během dohasínání, byly provedeny dva typy měření za různých teplotních podmínek. Pro obě trubice bylo měření provedeno pro laboratorní teplotu 300 K a pro chlazení tekutým dusíkem (77 K) v místě spektroskopického měření. Celkový tlak byl při těchto experimentech 1 000 Pa a proud 200 mA. V naměřených spektrálních systémech byly identifikovány jednotlivé spektrální přechody a byly sestrojeny závislosti jejich intenzit na čase dohasínání. Dále byly vypočteny relativní vibrační populace jednotlivých stavů v závislosti na koncentraci kyslíku. Z relativních populací byla sestrojena i vibrační rozdělení pro jednotlivé stavy dusíku. Z výsledků obecně vyplývá, že s rostoucí koncentrací kyslíku lze pozorovat mírný nárůst populací molekulárního dusíku, ale koncentrace molekulárního iontu dusíku rapidně klesá. Při snížené teplotě se posouvá do pozdějších časů dohasínání. V trubici za skla QUARTZ lze pozorovat vymizení jevu pink afterglow už při velmi nízkých koncentracích kyslíku. Naopak dochází k nárůstu populací v pozdějším čase dohasínání. V případě směsi dusík-argon bylo měření provedeno pouze ve výbojové trubici ze skla PYREX a za teploty stěny 300 K. Konstantní byl udržován celkový výkon aktivního výboje na hodnotě 290 kW. Byl ale měněn celkový tlak v rozmezí 500-5 000 Pa a koncentrace argonu (0%-83%). Při nízkém tlaku 500 Pa je jev pink afterglow poměrně úzký a s rostoucím tlakem se jeho trvání podstatně prodlužuje. Současně se i maximum vyzařování posouvá k pozdějším časům. V závislosti na tlaku se podstatně mění i celková intenzita emise záření během dohasínání. Časový posun maxima intenzity vyzařování je v podstatě nezávislý na tlaku a maximum se nachází v pozdějším čase než v čistém dusíku. Celková intenzita vyzařování během dohasínání je ve směsi obsahující převážně argon podstatně nižší než v případě dohasínání čistého dusíku. Z dlouhodobějšího hlediska pak bude zajímavé porovnání experimentálně získaných výsledků s výsledky numerického modelování, jímž se zabývají spolupracující pracoviště na univerzitách v Portugalsku.
|
|
|
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.
|
|
|
Plazmochemická příprava a charakterizace tenkých vrstev na bázi hexamethyldisiloxanu
Blahová, Lucie ; doc. Mgr. Vít Kudrle. Ph.D. (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tenké vrstvy jsou již řadu let využívány k modifikaci povrchových vlastností různých materiálů. Jednou z metod jejich přípravy je Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), která je pro depozici tenkých vrstev použita i v této diplomové práci. Jako prekurzor je používán organokřemičitan hexamethyldisiloxan. Ve směsi s kyslíkem se pak v prostředí radiofrekvenčně buzeného kapacitně vázaného plazmatu vytváří tenké vrstvy na povrchu substrátu. Cílem práce je najít optimální podmínky depozičního procesu pro transparentní tenké vrstvy s co nejlepšími bariérovými vlastnostmi, především s co nejmenší propustností pro kyslík. Depozice tenkých vrstev byly realizovány pro různá složení depoziční směsi v kontinuálním i pulzním režimu plazmatu s měnícím se dodaným výkonem a střídou. Vlastní depoziční proces byl in situ monitorován optickou emisní spektrometrií. Nanesené tenké vrstvy byly následně zkoumány z hlediska fyzikálně-chemických vlastností (infračervená spektroskopie, stanovení povrchové energie) a bariérových vlastností. Pomocí optické emisní spektrometrie byly identifikovány důležité částice v depozičním plazmatu, z relativních intenzit vybraných fragmentů bylo možné určit rotační, vibrační a elektronovou teplotu plazmatu. Infračervenou spektrometrií bylo zkoumáno složení tenkých vrstev. Nejlepších výsledků v měření propustnosti pro kyslík dosahovaly tenké vrstvy připravené z depoziční směsi s vysokým obsahem kyslíku. Bariérové vlastnosti bylo možné ještě vylepšit depozicí směsi daného složení v pulzním režimu plazmatu při 20–30% střídě. V diplomové práci byly stanoveny optimální podmínky depozice tenkých vrstev z hexamethyldisiloxanu s nízkou propustností pro kyslík. Z tohoto výsledku je možné vyjít při jejich aplikaci jako inhibitorů další koroze na archeologických předmětech, popřípadě i v různých průmyslových odvětvích, kde je žádoucí a realizovatelné zabránit přístupu kyslíku do materiálu depozicí tenké bariérové vrstvy.
|
|
|
Studium vlivu vlhkosti na celkový sterilizační účinek dielektrického bariérového výboje
Kramárová, Petra ; Bartlová, Milada (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním tématem této diplomové práce je studium vlivu vlhkosti na celkový sterilizační účinek dielektrického bariérového výboje. Sterilizace je proces, při kterém dochází k eliminaci všech forem života. Předložená diplomová práce se zabývá plazmovou sterilizací, což je jedna z metod, které vyhovují požadavkům na sterilizaci teplotně senzitivních materiálů a materiálů citlivých na chemické látky. Tato sterilizační metoda je účinná na široké spektrum prokaryotních i eukaryotních mikroorganismů. Působí na ně několika mechanismy založenými na účincích UV záření, aktivních částic a teploty. Pro opracování vzorků byl použit dielektrický bariérový výboj (DBD) pracující za atmosférického tlaku. Výboj byl generován v suchém a vlhkém vzduchu. Hustoty výkonů dodávaných do plazmatu byly 2 160 mW.cm-3, 2 279 mW.cm-3, 2 760 mW.cm-3 (pro suchý vzduch) a 2 326 mW.cm-3, 2 850 mW.cm-3 (pro vlhký vzduch). Vlhkosti vzduchu bylo dosaženo použitím promývací láhve naplněné vodou, přes kterou vzduch proudil do DBD reaktoru. Jako modelové mikroorganismy byly použity spory plísně Aspergillus niger. Nosným materiálem byl papír typu Whatman No. 1. Při srovnání vlhkého a suchého vzduchu za stejných podmínek byla prokázána vyšší sterilizační účinnost vlhkého vzduchu. Sterilizační účinek DBD výboje generovaného ve vzduchu byl porovnán s výsledky získanými při generaci plazmatu v argonu a dusíku. Za použití stejných podmínek byl nejvyšší sterilizační účinek pozorován u argonu, poté následoval vlhký vzduch, dusík a suchý vzduch. Bylo zjištěno, že hlavním inaktivačním mechanismem DBD při daných podmínkách jsou aktivní částice. Vliv teploty na inaktivaci mikroorganismů byl zcela zanedbatelný. Pomocí optické emisní spektroskopie (OES) byla provedena spektrální analýza plazmového výboje. Vzorky vystavené působení DBD byly analyzovány za pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM). Bylo sledováno poškození mikroorganismů vlivem plazmatu a účinek plazmatu na strukturu nosného materiálu.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.