|
|
Detekce fluoru pomocí spektrometrie laserem buzeného plazmatu
Jaworková, Magdalena ; Pořízka, Pavel (oponent) ; Prochazka, David (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá spektroskopií buzeného plazmatu LIBS a jejím využitím pro detekci fluoru ve vzorcích. V teoretické části je rozebrána tato metoda a jednotlivé přístupy měření vhodné pro detekci fluoru. V experimentální části je pak porovnána citlivost jednotlivých experimentálních přístupů, jakými jsou použití nárazníkových plynů (He), změna okolního tlaku, využití dvou laserových pulsů (DP-LIBS) či detekce molekulových pásů.
|
|
|
Vliv magnetického pole na vlastnosti laserem buzeného plazmatu
Vrábel, Jakub ; Pořízka, Pavel (oponent) ; Prochazka, David (vedoucí práce)
Práca sa zaoberá problematikou laserom budenej spektrometrie „LIBS“ a jej využití pri chemickej analýze materiálov. Venuje sa teoretickým základom metódy, ktoré dopĺňa o využitie magnetického poľa pre zvýšenie citlivosti a modelovanie teoretických spektier pre bezkalibračnú LIBS analýzu. Značnú časť tvorí aj praktická realizácia experimentu a následného modelovania teoretického spektra v prostredí Matlab. Výstupom práce je postup automatického vyhodnocovania spektier, ktorý vedie na bezkalibračnú LIBS analýzu, a zhodnotenie zlepšenia citlivosti pri použití externého magnetického poľa.
|
|
|
Oprava klínovitosti vzorků pro měření v laserové spektroskopii
Schiffer, Štěpán ; Novotný, Jan (oponent) ; Klus, Jakub (vedoucí práce)
Jednou z oblastí využití metody LIBS je tvorba chemických map zkoumaných vzorků. Významný vliv na přesnost měření touto metodou má vzdálenost mezi čočkou a povrchem vzorku. U klínovitých vzorků se tato vzdálenost v průběhu experimentu mění a výrazně tak snižuje kvalitu vytvořených chemických map. V této bakalářské práci je navržena a experimentálně ověřena metoda, kterou je možné klínovitost vzorku kompenzovat. Součástí práce je popis teoretických základů laserové spektroskopie a přehled některých proměnných ovlivňujících výsledky LIBS experimentu. Hlavní částí je návrh algoritmu pro kompenzaci klínovitosti vzorků. Závěrem práce jsou výsledky měření s použitím navržené metody.
|
|
|
Úprava náhledového modulu sestavy LIBS
Hrabal, Zdeněk ; Antoš, Martin (oponent) ; Brada, Michal (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá úpravou náhledového modulu pro interakční komoru v sestavě LIBS. Má za cíl inovovat současnou konstrukci. Tato inovace se týká především zlepšení obrazové kvality, bezpečnosti a zvýšení modularity náhledového modulu. Je vypracována rešerše a několik koncepčních návrhů, na základě kterých je následně vytvořen podrobný konstrukční návrh. Je zajištěna výroba součástí tohoto konstrukčního řešení a jeho následné testování a porovnání se současným stavem. Návrh i výkresová dokumentace, potřebná k výrobě, je vytvořena v aplikaci Autodesk Inventor 2015.
|
|
|
Bootloader pro Sci-Trace
Novák, Lukáš ; Novotný, Jan (oponent) ; Šteffan, Pavel (vedoucí práce)
V diplomové práci je podrobně rozebrána problematika Bootloaderu pro mikrokontroléry AVR a následně proveden návrh pro implementaci do zařízení Sci Trace. Úpravy elektronické části se zabývají propojovací deskou, která slouží k propojení ostatních modulů a řídící deskou, která obstarává komunikaci mezi počítačem a ostatními moduly. Ostatní moduly jsou například pro řízení optiky nebo řízení krokových motorů. Z hlediska uživatelského rozhraní je vyřešen výběr informačního displeje, na kterém se umožní zobrazování vnitřních teplot zařízení. Z mechanického hlediska je vyřešeno uložení elektroniky do rackového systému a s tím spojená zaměnitelnost modulů. Z programové stránky je vyvinut firmware pro řídící jednotku i pro podružný modul. Pro obsluhu je vyvinut program pro nahrávání aplikačních programů do mikrokontrolérů.
|
|
|
Studium vlivu toxických a nutričních prvků na metabolismus buněk pomocí kombinace Ramanovy spektroskopie a spektroskopie laserem buzeného plazmatu
Mazura, Martin ; Hrdlička, Aleš (oponent) ; Prochazka, David (vedoucí práce)
V této práci je studováno online rozlišení šesti kmenů bakterií pomocí multivariační analýzy dat (MVDA). Jako nejvhodnější technika byla zvolena analýza hlavních komponent (Principal component analysis, PCA). K chemické analýze bakterií byly použity dvě různé analytické metody – Spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS) a Ramanova spektroskopie. Pro co nejlepší rozlišení jednotlivých kmenů bakterií byla získaná data z obou metod vyhodnocována zvlášť i dohromady. Pro společné vyhodnocení byla data separátně škálována od nuly do jedné a následně zařazena za sebe. Takto vznikl soubor dat nesoucí informaci z obou metod. U jednotlivých kmenů bakterií byl navíc studován i vliv doby kultivace. Bylo zjištěno, že pomocí Ramanovy spektroskopie je možné rozlišit dva kmeny bakterií a pomocí metody LIBS dokonce čtyři. Kombinací obou metod bylo dosaženo úplného rozdělení všech šesti kmenů do samostatných shluků. Pomocí vah jednotlivých vlnových délek první hlavní komponenty (PC1) bylo zjištěno, že největší přínos pro třídění bakterií u metody LIBS nenese rozdíl jejich prvkového složení, ale matriční efekt ovlivňující spektrum. Vliv doby kultivace byl sledován pouze metodou LIBS. Na základě měření provedených s odstupem 24 hodin bylo možné pozorovat změnu u čtyř kmenů bakterií. Z výsledků této práce lze usuzovat, že kombinace Ramanovy spektroskopie a metody LIBS je díky komplementárním informacím vhodná pro rychlé rozlišení jednotlivých kmenů a druhů bakterií. Navíc bylo zjištěno, že pomocí metody LIBS je u některých kmenů bakterií možné stanovit změny vzniklé délkou kultivace.
|
|
|
Hloubkové profilování metodou spektrometrie laserem buzeného mikroplazmatu
Průcha, Lukáš ; Novotný,, Karel (oponent) ; Pořízka, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá použitím spektroskopie laserem buzeného mikroplazmatu (LIBS) pro hloubkové profilování a 3D mapování pozinkované oceli, používané v automobilovém průmyslu. Před vytvořením výsledných hloubkových map a hloubkových profilů byla provedena důkladná optimalizace experimentu. V této práci bylo ukázáno, že metoda LIBS se hodí na vytvoření hloubkových profilů, tak i hloubkových map. Teoretická část práce se zabývá popisem instrumentace metody LIBS, vlastností laserem buzeného mikroplazmatu a rešerší vědeckých prací, které se v minulosti zabývaly hloubkovým profilováním nebo mapováním metodou LIBS. Experimentální část popisuje provedenou optimalizaci experimentu. Optimalizovalo se časové zpoždění, hloubka a průměr kráterů pomocí profilometru, poloha ohniskové roviny vzhledem k povrchu vzorku a výběr čáry s co nejmenším zbytkovým signálem a malým rozptylem dat. Dále byly vytvořené hloubkové profily zinku, železa, manganu a chromu, hloubková mapa zinku a železa, a také spočtené hloubkové rozlišení pro oba prvky.
|
|
|
Detekce brzdných stop pomocí spektrometrie laserem indukovaného plazmatu (LIBS) a spektrometrie laserem indukované fluorescence (LIBS + LIFS)
Prochazka, David ; Vémola, Aleš (oponent) ; Pína,, Ladislav (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
Předmětem této práce je ověření potenciálu analytické metody Spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS) pro detekci vizuálně nezřetelných brzdných stop. Tyto stopy jsou detekovány na základě odlišnosti chemického složení běhounu pneumatiky ve srovnání s povrchem vozovky. Samotné ověření probíhá v několika postupných krocích – volbou vhodného prvku a jeho spektrální čáry pro identifikaci brzdné stopy; určením limitů detekce resp. prahové hodnoty intenzity signálu dané spektrální čáry prvku; ověřením detekce na reálné brzdné stopě. Brzdná stopa byla vytvořena za přesně definovaných a popsaných podmínek. Detekce brzdné stopy byla provedena dvěma způsoby – odběrem pomocí adhesní pásky a analýzou v laboratoři; pomocí mobilního zařízení přímo na místě. Výsledky měření ukázaly, že oba způsoby jsou pro identifikaci brzdné stopy použitelné a mají své klady a zápory. Pro oba tyto způsoby byly navrženy koncepce přístrojů, které by umožnily rutinní měření.
|
|
|
Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for Material Analysis
Pořízka, Pavel ; Hrdlička, Aleš (oponent) ; Pína,, Ladislav (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
This doctoral thesis is focused on further development of the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) device for in-situ and in real-time classification and quantification of samples. The major part of work, namely the whole experimental part for this thesis, was conducted at the Federal Institute for Material Research and Testing (BAM) in Berlin, Germany where a simple LIBS system was constructed. In parallel to experimental work, the literature was surveyed with the aim to give a thorough view on the usage of chemometrics in the LIBS community. The application of chemometric algorithms on LIBS data is generally recommended when more complex data sets are obtained. The research was primarily aimed on the LIBS capability of quantitative analysis and classifying the igneous rocks. Variety of samples was measured employing a simple LIBS system. The sample set was compiled from certified reference materials as well as from real samples collected directly at copper mines in Iran. The samples from Iran were classified in-situ by an experienced geologist and the copper content was estimated at the University of Clausthal, Germany. Even though the certified reference materials were analysed, the resulting calibration curve was highly nonlinear. For each individual rock type the relevant part of the calibration curve was observed under different trend. This separation of the calibration curve was assigned to the so-called matrix effect, which strongly affects the LIBS measurement. In other words, when different matrices with complex composition are analysed at once, the quantitative analysis employing the univariate calibration curves may not be reliable. Moreover, the normalization of such calibration curves using the intensity of selected matrix element lines did not let to a significant improvement in their linearity. It is generally not possible to pick up one line, which could perform the linearization independently on the complex data matrices. Chemometric algorithms, such as principal component regression (PCR) and partial least squares regression (PLSR), were used for multivariate calibration. PCR and PLSR may compensate for the matrix effect only to a certain extent. Furthermore, samples were successfully classified based on their spectral fingerprint (i.e. composition of matrix elements) employing principal component analysis (PCA) and Kohonen’s selfs-organizing maps. On the basis of theory and results, a solution for the reliable classification and quantification of unknown samples is proposed. The whole study should contribute to the processing of the analytical data measured by the in-situ stand-off LIBS device which is currently being constructed at Brno University of Technology in Brno, Czech Republic. However, LIBS can fulfil its potential as the versatile and irreplaceable technique for in-situ classification and quantitative analysis only when utilized with chemometric algorithms and data libraries. For those purposes, a fragment of the data library has already been established and tested for the application of LIBS to the mining industry.
|
|
|
Dálkově řízená laserová spektroskopie (LIBS)
Novotný, Jan ; Zemánek, Pavel (oponent) ; Pína,, Ladislav (oponent) ; Kaiser, Jozef (vedoucí práce)
Disertační práce popisuje vývoj zařízení pro spektroskopii laserem buzeného plazmatu (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS) v~modifikaci pro mobilní dálkovou analýzu rLIBS na Ústavu fyzikálního inženýrství, Fakulty strojního inženýrství, Vysokého učení technického v~Brně. Metoda LIBS takovouto modifikaci v principu umožňuje a vývoj byl s cílovou vzdáleností \SI{6}{m} zaměřen na uspořádání Stand-Off LIBS, tedy variantu, kdy je laserový pulz i záření plazmatu přenášeno okolním prostředím na základě přímé viditelnosti. Motivací pro vývoj je přenést veškeré výhody metody LIBS do mimolaboratorního prostředí a umožnit tak rychlou materiálovou analýzu přímo na místě výskytu vzorků. Obvyklé procesy transportu a přípravy vzorku bývají v praxi časově či finančně náročné, někdy dokonce nerealizovatelné. V~první části práce je ve stručnosti shrnuta historie a princip spektrochemické analýzy metodou atomové emisní spektroskopie (Atomic Emission Spectroscopy, AES), která tvoří jádro metody LIBS. Druhá část popisuje metody LIBS – historii, princip, používanou přístrojovou techniku a nejčastější či potenciální aplikace. Navazuje popis uspořádání dálkové varianty rLIBS a shrnutí aktuálního stavu poznání a vývoje ve světě. Třetí část se zabývá samotným vývojem aparatury rLIBS na ÚFI FSI VUT v Brně. Součástí je popis konstrukce od laboratorní verze po mobilní prototyp, a ukázka průběžných a finálních výsledků měření testovacích vzorků. V závěru je shrnut výsledek dosavadního vývoje a sepsány kroky do budoucna plánovaných vývojových fází.
|
host ::
RSS.