|
|
Redukce korozních vrstev na bronzu pomocí vodíkového plazmatu
Miková, Petra ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na plazmochemickou redukci modelových korozních vrstev připravených na bronzových vzorcích. Bronz byl hlavním materiálem pro výrobu předmětů v tzv. době bronzové. Nejprve byl velmi vzácný, a proto se používal pouze pro výrobu šperků a dalších ozdobných předmětů. Teprve později se z bronzu začaly vyrábět předměty denní potřeby a zbraně. Tyto předměty jsou nacházeny a je nutné je restaurovat a zachovat tak kulturní dědictví pro příští generace. K tomu přispívá výzkum a optimalizace podmínek plazmochemické redukce modelových korozních vrstev bronzových vzorků. Pro vytvoření definovaného povrchu byla použita metalografická bruska, nejprve s brusným papírem P 280, poté byl papír otočen o 90° a následně byl použit papír P 600. Tím bylo zajištěno sjednocení drsnosti povrchu celého bronzového vzorku, což je důležité pro zajištění stejných podmínek koroze. Obroušené vzorky byly omyty ethanolem a usušeny proudem horkého vzduchu. Aby se zamezilo styku s okolní atmosférou a následným zahájením koroze, byly vzorky uloženy do uzavíratelných polyethylenových sáčků. Následovala příprava modelových korozních vrstev. Jako korozní prostředí byla vybrána kyselina chlorovodíková a kyselina sírová. Petriho miska, umístěná na dně exsikátoru, obsahovala vždy 20 ml dané kyseliny. Vzorky byly uloženy na keramický rošt nad miskou a zde korodovaly (v parách kyseliny chlorovodíkové 34 dnů a v parách kyseliny sírové 27 dnů). Zkorodované vzorky byly ošetřeny v nízkotlakém vodíkovém plazmatu, které bylo buzeno RF generátorem. Vzorky byly vloženy do křemenného válcového reaktoru (délka 90 cm, vnitřní průměr 9,5 cm) s vně umístěnými měděnými elektrodami. Tlak v reaktoru se během experimentu pohyboval kolem 160 Pa, při průtoku vodíku 50 sccm. Ošetření trvalo vždy 90 minut a byl zvolen kontinuální nebo pulzní režim (se střídou 25%, 50% nebo 75%) a výkon 50-300 W. Průběh plazmochemického ošetření byl monitorován optickou emisní spektroskopií OH radikálů s použitím spektrometru Ocean Optics HR4000. Integrální intenzita OH radikálu je úměrná odstranění korozní vrstvy. Na základě OH rotační čáry byla spočítána rotační teplota plazmatu. Teplota vzorku během experimentu byla měřena termosondou vloženou do nezkorodovaného vzorku. Úspěšnost redukce korozní vrstvy je podmíněna vznikem maxima relativní intenzity OH radikálů a následným postupným poklesem. U vzorků, které korodovaly v parách kyseliny sírové a byly ošetřeny v pulzním režimu se střídou 25 % a nebo dodávaným výkonem 50 W, nebylo požadované maximum zaznamenáno. Zbývající vzorky maximum sice vytvořily, ale redukované korozní produkty byly velmi soudržné. Maximum relativní intenzity OH radikálů bylo pozorováno u všech vzorků jejichž modelové korozní vrstvy byly vytvořeny v parách kyseliny chlorovodíkové. Ale zde je problém s teplotou vzorku během experimentu. Vzorky, u kterých korozní vrstvy po redukci samovolně odpadávaly, vytvářely vrstvu deponovaného cínu. Tento jev vzniká při vyšších teplotách vzorku během experimentu a také při vyšších hodnotách dodávané energie
|
|
|
Diagnostika plazmochemických depozičních procesů s využitím organokovových sloučenin
Sahánková, Hana ; Dvořák, Pavel (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem diplomové práce je diagnostika plazmochemických depozičních procesů s využitím organokovových sloučenin. Zástupcem organokovových sloučenin byl zvolen titanium (IV)isopropoxid, jenž je často využíván jako prekurzor pro plazmochemické depozice fotokatalytických vrstev TiO2, které nacházejí široké uplatnění v oblasti environmentálních procesů a technik, zejména k odstraňování různých polutantů. Tenké vrstvy obecně se v poslední době staly jedním z nejvyužívanějších způsobů pro povrchové úpravy materiálů. Jsou využívány jako ochranné nebo funkční vrstvy, používají se pro zlepšení povrchových vlastností materiálů jako je např. modifikace adheze k různým sloučeninám. Struktura plazmových polymerů je odlišná od klasického polymeru. Měření probíhalo na komerčním zařízení Plasmatreater AS 400. V teoretické části je popsán aparát pro studium a diagnostiku plazmochemických procesů a technologií. Jako diagnostická metoda byla zvolena optická emisní spektroskopie, proto jsou zde uvedeny její základní poznatky využité v práci. Pro diagnostiku vytvořených tenkých vrstev byla zvolena infračervená spektroskopie a rentgenová fotoelektronová spektroskopie, které jsou rovněž velmi stručně uvedeny v této části práce. Výsledková část se skládá ze dvou oddílů. První oddíl je věnován diagnostice plazmatu pomocí optické emisní spektroskopie pro výboj generovaný v dusíku a pro výboj generovaný ve vzduchu. Měření bylo prováděno při sedmi odlišných střídách a dvou různých průtocích pro každý z pracovních plynů zvlášť. V obou případech jsme identifikovali pásy dusíku prvního negativního a druhého pozitivního systému, radikálu CN, atomárního kyslíku a čar Cr a Cu pocházejících z materiálu trysky. V případě, že byl přidáván prekurzor, byly rovněž identifikovány čáry titanu a pásy TiO. Z identifikovaných čar chromu byly vypočítány elektronové teploty a sestaveny mapy elektronových teplot výboje pro kontinuální a pulzní režim se střídou 70% pro dusíkové plazma s průtokem prekursoru 500 sccm. Mapy výboje byly zpracovány rovněž pro vybranou čáru titanu (520 nm) a vybraný pás TiO (625 nm) za stejných podmínek výboje. Stejné závislosti byly dále studovány na ose výboje v dusíku i v kyslíku za průtoku prekurzoru 1000 sccm v závislosti na použité střídě. Druhý oddíl se věnuje diagnostice deponovaných tenkých vrstev. V případě infračervené spektroskopie byly identifikovány píky anatasu a rutilu. Pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie jsme zjistili, že deponované vrstvy obsahovaly značné množství nedisociovaného prekursoru a na povrchu zůstávalo velké množství radikálů, které vzájemně reagovaly, a zároveň docházelo k sekundární oxidaci. Bylo ukázáno, že tyto nežádoucí procesy lze odstranit žíháním či iontovým leptáním. Všechny výsledky získané během studia depozice mohou být využity při optimalizaci procesu depozice tenkých fotokatalytických vrstev TiO2. Získané zkušenosti s diagnostikou depozičního procesu pak po detainím prostudování vytvářených vrstev umožní predikci vlastností vrstev v závislosti na depozičních podmínkách. To by mělo následně vést k získání komplexních znalostí, které povedou k širšímu využití těchto vrstev v technologické praxi.
|
|
|
Redukce korozních vrstev na mosazi pomocí vodíkového plazmatu
Řádková, Lucie ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá působením nízkotlakého nízkoteplotního vodíkového plazmatu na uměle vytvořené korozní vrstvy mosazi. Plazmochemické ošetření kovových artefaktů je poměrně nový způsob, kterým je možné odstranit korozi historických artefaktů. Teplota během ošetření by neměla přesáhnout 150 °C. Mosaz korodovala 2 týdny v atmosféře amoniaku. Analýzou EDS bylo zjištěno povrchové složení zkorodované vrstvy. Korozní vrstva, která byla tvořená uhlíkem, kyslíkem, mědí a olovem, měla modrou barvu, na povrchu byly bílé krystalky. Místy byla na povrchu pozorována hnědá barva. Válcový reaktor, ve kterém bylo buzené vysokofrekvenční plazma o frekvenci 13,54 MHz, byl z křemenného skla s vnějšími měděnými elektrodami. Ve výboji o středním výkonu do 400 W vznikal reaktivní atomární vodík, který reagoval s korozní vrstvou obsahující kyslík, došlo tak ke vzniku nestabilního radikálu OH, který vyzařuje svou energii v oblasti 305–320 nm. Toto záření bylo detekováno optickou emisní spektroskopií a sloužilo k monitorování celého procesu. Na základě získaných dat se vypočítala intenzita OH radikálů a rotační teplota plazmatu. Termočidlem umístěným uvnitř opracovávaných vzorků byla sledována teplota vzorku během měření. Zkorodované vzorky byly ošetřeny v nízkotlakém nízkoteplotním vodíkovém plazmatu. V různých podmínkách bylo ošetřeno 16 vzorků. Výkon generátoru byl 100 W, 200 W, 300 W a 400 W, režim kontinuální i pulzní se střídou 25 %, 50 %, 75 %. Tlak se pohyboval mezi 140 až 160 Pa, průtok vodíku byl 50 sccm. Vzorky po plazmochemické ošetření měly šedou barvu, na povrchu zůstaly bílé krystalky. Korozní vrstvy byly odstraňovány špachtlí. V některých případech byla koroze snadno odstranitelná, u některých vzorků bylo složitější odstranit korozi. Analýza EDS, která byla provedena u 2 vzorků po ošetření (400 W, 50% pulzní režim a 400 W, 75% pulzní režim), ukázala, že kromě prvků, které se vyskytovaly v korozní vrstvě, se u vzorků po ošetření vyskytl i křemík, síra, chlór a fluór. Ty prvky, které byly už v korozní vrstvě, se u vzorků po ošetření vyskytovaly v jiném množství, zejména došlo k výraznému úbytku kyslíku.
|
|
|
Diagnostika depozice tenkých vrstev připravovaných z tetravinylsilanu
Flamíková, Kristýna ; Dvořák,, Pavel (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem diplomové práce je diagnostika plazmatu užívaného pro depozice tenkých vrstev na bázi organo-křemíkových sloučenin. Tyto vrstvy mají široké využití jako ochranné povrchy materiálů nebo ochranná fáze při tvorbě vystužení skleněných vláken. V teoretické části jsou uvedeny základy optické emisní spektroskopie a hmotnostní spektroskopie a základy výpočtu rotační, vibrační teploty a elektronové teploty plazmatu. Při depozici byl jako monomer využit tetravinylsilan (TVS) v radiofekvenčním kapacitně buzeném výboji. Jako diagnostická metoda byla použita optická emisní spektroskopie a hmotnostní spektroskopie. Vlastní depozice probíhala v kontinuálním režimu při výkonech 20, 25, 40, 50, 60 a 70W a pulzním režimu s aktivním výbojem v poměru 1:1, 1:4 a 1:9 při výkonu 50 a 10 W. V jednotlivých spektrech byly identifikovány čáry atomárního vodíku Balmerovy série a celá řada rotačních čar odpovídajících molekule vodíku. Dále se podařilo ve spektrech identifikovat molekulární pásy SiH, CH a C2. Z rotačních čar pásu 0-0 molekuly CH byla stanovena rotační teplota, která se pohybovala v rozmezí 600 – 1000 K v závislosti na depozičních podmínkách. Z atomárních čar vodíku byla stanovena teplota elektronů v rozmezí 3600-7500 K. Souběžně s optickými emisními spektry byla snímána i in situ hmotností spektra TVS, která ukázala, že s klesajícím výkonem dodávaným do plazmatu v kontinuálním režimu klesá i fragmentace monomeru. Tyto výsledky potvrzuje i OES v případě radikálu CH a látek obsahujících vodík, jiné částice byly optickou emisní spektroskopií většinou neměřitelné. Stejné výsledky byly pozorovány v závislosti na výkonu dodávaném do aparatury. Dosažené výsledky jasně ukazují, že fragmentace monomeru klesá s klesajícím výkonem dodávaným do plazmatu. Přesné stanovení složení vzniklých vrstev je předmětem dalšího bádání a stejně tak i další popis parametrů plazmatu.
|
|
|
Diagnostika depozice tenkých vrstev připravovaných z dimethylphenylsilanu
Procházka, Michal ; Kudrle, Vít (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem této práce je studium procesů probíhajících během depozice organokřemičitanových tenkých vrstev formou plazmové polymerace. Tenké vrstvy se v poslední době staly nejrozšířenějším způsobem povrchových úprav materiálů. Používají se jako ochranné a funkční vrstvy, mohou zvyšovat nebo snižovat adhezi k různým sloučeninám (např. k vodě), nebo jen zlepšit mechanické vlastnosti silnějších materiálů. Plazmové polymery, které nejsou známy moc dlouho, jsou moderním trendem ve vývoji depozice tenkých vrstev. Vykazují perfektní adhezi k substrátu a jsou vysoce odolné vůči většině chemikálií. Jejich struktura je poměrně odlišná od struktury klasických polymerů. V poslední době se jako prekurzory plazmových polymerů začaly používat organokřemičitany, protože křemík zabudovaný v jejich struktuře umožňuje depozici tenkých vrstev na skleněný substrát a organická část monomeru nám nabízí nekonečné možnosti modifikací. V našem případě jsme jako monomer použili dimethylfenylsilan (DMPS). Diagnostiku plazmatu jsme prováděli optickou emisní spektrometrií indukčně vázaného plazmatu a v jednom případě i kapacitně vázaného plazmatu. Touto metodou je možno stanovit složení plazmatu během depozičního procesu. A tím můžeme podle vstupních parametrů předpovědět i složení deponované tenké vrstvy. Z relativních populací jednotlivých fragmentů jsme schopni zjistit optimální nastavení pro depoziční proces. Je také možno spočítat teploty částic v plazmatu, což nám podá informace o energiích těchto částic. První část této studie se zabývá identifikací částic (fragmentů), které vznikly při fragmentaci monomeru v prostředí plazmatu. Ve spektrech jsme úspěšně identifikovali atomární čáry vodíku Balmerovy série. Byla detekována rovněž řada rotačních čar molekulového vodíku. Atomární uhlík se objevil pouze v malém množství. Daleko více uhlíku bylo zjištěno ve formě CH radikálu. Byly zachyceny i slabé čáry atomárního křemíku. Při použití směsi DMPS s kyslíkem byly ve spektrech přítomny i OH radikál a O2+. Dále bylo stanoveno optimální nastavení depozice pro jednotlivé fragmenty z jejich intenzit v optických emisních spektrech. S využitím těchto informací jsme schopni nastavit depoziční proces tak, aby nanášené vrstvy měly požadované složení a vlastnosti. Z Balmerovy série vodíku jsme spočítali elektronovou teplotu. Rotační teplota byla získána z pásu CH. Bohužel se ve spektrech nevyskytoval žádný vhodný radikál pro výpočet vibrační teploty. Všechny výsledky a informace získané během výzkumu mohou být nadále použity při průmyslových procesech plazmové polymerace a při vývoji nových povlaků a funkčních tenkých vrstev. Je možné, že se i další studie budou zabývat monomerem DMPS či jemu podobnými za účelem získání více vědomostí o procesech v plazmatu a tato práce může sloužit jako podklad pro další výzkum. Nicméně tato studie je i součástí mezinárodního projektu, jehož cílem je prozkoumat procesy během plazmové polymerace jak v teoretické, tak i v praktické rovině. Po dokončení bude projekt a jeho výsledky prezentovány ve vědecké literatuře a na mezinárodní konferenci.
|
|
|
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 plazmochemické redukce korozních vrstev na mědi
Šimšová, Tereza ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Předmětem této diplomové práce je studium plazmochemické redukce korozních vrstev na mědi. Proces je založen na použití nízkotlakého vodíkového RF plazmatu, ve kterém jsou vzorky ošetřovány po dobu několik hodin. Pro zkoumání procesu byly připraveny čtyři sady vzorků v různých korozních prostředích. První dvě korozní prostředí tvořily páry HCl a octanu amonného, jimž byly vzorky vystaveny po dobu jednoho týdne. Druhé dvě sady vzorků byly připraveny smočením v HNO3 a H2SO4. Provedená EDX analýza potvrdila vizuální hodnocení složení korozních vrstev, které obsahovaly chloridy, dusičnany a sírany mědi. Vzorky vystavené působení octanu amonného nevykázaly žádnou korozi, a proto nebyly dále zpracovávány. Ke zjištění reakcí probíhajících ve vodíkovém RF výboji byla použita optická emisní spektroskopie. Nejdříve je realizováno měření spekter samotného plazmatu v kontinuálním a pulsním režimu, neboť experimentální zařízení bylo zcela nově postaveno. Ve spektru byly identifikovány atomární čáry vodíku. Intenzita těchto čar a celková intenzita spektra v intervalu 300 – 700 nm byly měřena v závislosti na průtoku vodíku, výkonu a činiteli využití. Poté přišlo na řadu vlastní ošetření měděných korodovaných vzorků za různých podmínek, obvykle při tlaku 170 Pa, výkonu RF generátoru 200 W a průtoku vodíku 10,2 ml/min. K monitorování celého procesu plazmochemického ošetření bylo použito sledování integrální spektrální intenzity OH radikálu v rozmezí 305 – 330 nm. Experimentální výsledky ukázaly, že intenzity OH radikálu silně závisí na druhu koroze i na režimu ošetření. Redukce korozních vrstev ošetřovaných v pulsním režimu není tak uspokojivá jako v kontinuálním režimu kvůli nižší teplotě v reaktoru a menší celkové energii dodané během procesu. Během redukce v kontinuálním režimu bylo pozorováno k odprašování vzorku. To znamená, že korozní vrstva byla úspěšně odstraněna, ale proces nebyl včas ukončen. Bude tedy nutné, pokusit se navrhnout ještě nějaký další monitorovací postup kromě sledování intenzit OH radikálu, aby se redukce zastavila dřív, než dojde k odprašování materiálu vzorku. Získané výsledky představují první krok v rámci širšího výzkumu použití plazmochemického ošetření na měděné archeologických předměty.
|
|
|
Studium rozkladu těkavých uhlovodíků v nerovnovážném plazmatu povrchového výboje za atmosférického tlaku
Věrná, Jana ; Rašková, Zuzana (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce bylo studium povrchového plazmatického výboje a jeho možné aplikace v oblasti rozkladu těkavých organických látek (VOC). Úvodem se práce zabývá problematikou těkavých organických látek, vymezením pojmu VOC a shrnutím nejdůležitějších zdrojů emisí VOC a možných technik pro jejich eliminaci. Práce upozorňuje na důležité negativní vlivy VOC jak na lidský organismus, tak na celé životní prostředí. Problematika povrchového výboje a jeho možné aplikace v různých oborech je známa teprve pár let, proto bylo prvním důležitým úkolem sestavení vlastního reaktoru. Plazmový reaktor se skládal z elektrody, která byla tvořena řadou kovových pásků vzájemně oddělených dielektrickou vrstvou. Na povrchu elektrody byl distribuován a regulován výboj. Z důvodů technických omezení byl celý experiment limitován dobou 1 minuty. Experimentální část je zaměřena na popis reaktoru pro povrchový výboj a ostatních prvků aparatury, ve které byl prováděn rozklad VOC. Jako nosný plyn byl použit dusík, který se před vstupem do reaktoru míchal se vzduchem. Látky vzniklé rozkladem byly odebírány pro následnou analýzu. Produkty rozkladu byly zachyceny na SPME vlákna nebo sorpční trubičky. Analýza produktů probíhala v plynovém chromatografu s hmotnostním spektrometrem. Produkty rozkladu, se také analyzovaly pomocí přístroje Testo 350 M/XL. Přístroj poskytl informace o koncentracích malých molekul CO, H2, NO, NO2, CxHy. Jako modelové látky byly použity hexan, cyklohexan a xylen. Analýzou v GC-MS se získal přehled produktů rozkladu hexanu, cyklohexanu a xylenu. Produkty rozkladu byly především různé alkoholy, ketony, aldehydy a sloučeniny benzenu. Přístrojem Testo 350 M/XL nebyla prokázána přítomnost CxHy, pouze velkého množství NO2. Práce se dále zaměřuje na možné vlivy, které by mohly ovlivnit rozklad látek, jako především velikost výkonu nebo vliv změny průtoku kyslíku. Bylo zjištěno, že se zvyšujícím se výkonem klesá účinnost rozkladu. Účinnost rozkladu hexanu byla při nejmenším výkonu 87 %. Poslední část práce se zabývá diagnostikou plazmatu generovaného ve formě povrchového výboje. Záření vystupující z plazmatu bylo vyhodnoceno pomocí optické emisní spektroskopie. Touto metodou lze stanovit některé důležité parametry výboje, např. vibrační a rotační teplotu. Hodnota rotační teploty byla stanovena na 840±80 K a vibrační teplota na 1880±140 K. Zjištěné výsledky lze použít jako základ pro další, rozšířené studium rozkladu VOC v povrchovém výboji.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium chemických procesů v atmosféře Titanu
Klohnová, Karolína ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá studiem chemických procesů v atmosféře Titanu simulované v laboratorních podmínkách. Abnormální doutnavý výboj jako předstupeň pro klouzavý obloukový výboj byl použit pro vygenerování plazmatu ve směsi dusík-metan, která odpovídá složení atmosféry Titanu. Jako základní diagnostická metoda plazmatu posloužila optická emisní spektrometrie. Teoretická část práce stručně popisuje historii studia atmosféry Titanu včetně posledních dosažených výsledků z průzkumu meziplanetární sondou. Dále jsou uvedeny základní vlastnosti plazmatu včetně jeho diagnostiky. Jednotlivé komponenty stanovené v atmosféře Titanu jsou molekuly N2, CH4, H2, stejně jako řada uhlovodíků s nižší hmotností včetně HCN, C2H2 a C2H4, rovněž byly nalezeny i stopy některých vyšších uhlovodíků a aminokyselin. Zvolená elektrodová konfigurace odpovídala klouzavému elektrickému obloukovému výboji s mezielektrodovou vzdáleností 2 mm, na elektrody bylo přiloženo vysoké napětí s výkonem do 300 W. Plazma bylo vygenerováno za atmosférického tlaku ve směsi dusík - methan (0,5 - 2,5% metanu). Oba plyny byly použity s čistotu až 99,999%, a celá aparatura byla před měřením evakuovány pro potlačení stopových příměsí kyslíku. Optická emisní spektra byla získána v závislosti na dodávaném výkonu a složení plynné směsi. Ve spektrech se podařilo identifikovat molekulární pásy dusíku a radikálu CN, stejně jako atomové čáry vodíku a uhlíku. Vibrační teploty 2300 - 8000 K byly stanoveny ze spekter N2, N2+, CN a C2. Rotační teploty vypočtené z pásů 0-0 druhého pozitivního systému dusíku a CN se pohybovaly v intervalu 1200 - 4800 K v závislosti na experimentálních podmínkách. Výsledky byly využity v článku odeslaném do mezinárodního časopisu. Získané poznatky mohou být použity jako základ pro budoucí studium atmosféry Titanu i s využitím jiných elektrických výbojů.
|
host ::
RSS.