|
|
Studium plazmochemické redukce korozních vrstev na mosazi
Řádková, Lucie ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Hlavním tématem této bakalářské práce je plazmochemické ošetření archeologickým artefaktů, především plazmochemické ošetření korozních vrstev mosazi. Pro tento proces bylo použito nízkotlaké, nízkoteplotní vodíkové plazma. Technologie je v současnosti využívána zejména pro železné a stříbrné předměty, ovšem ani pro ně nejsou nalezeny optimální podmínky. Odstraňování koroze u předmětů z barevných kovů je pak zcela v počátcích. Byly připraveny dvě sady vzorků v různých korozních prostředích. Prvním prostředím byly nasycené páry HCl, vzorky byly v tomto prostředí po dobu jednoho měsíce, korozní vrstvy byly oranžovo-hnědé. Druhá sada byla připravena v roztoku amoniaku, vzorky byly v tomto prostředí jeden den, korozní vrstvy byly modré. Plazma bylo generováno kontinuálně při různých výkonech generátoru. Experimenty probíhaly při tlaku 100 Pa a průtoku vodíku 50 sccm. Výkon generátoru byl volen v rozsahu 50 – 200 W a ošetření trvalo 70 – 140 minut. Změny, ke kterým docházelo v důsledku plazmochemických reakcí, byly pozorovány optickou emisní spektroskopií. Redukční děj byl monitorován pomocí integrální intenzity OH pásu. Spektrální intenzita spektrometru byla volena v rozsahu 290 – 330 nm. Po plazmochemickém ošetření bylo obtížné odstranit korozní vrstvy HCl, ale odstranění korozních vrstev amoniaku bylo snadné. To bylo způsobené typem korozního procesu (korodované vrstvy byly ovlivněny dobou korozního procesu). Tato bakalářská práce slouží k počátečnímu studiu chování korozních vrstev mosazi při plazmochemickém ošetření. V budoucnu by mohlo být ošetření v plazmatu použito pro ošetření skutečných archeologických artefaktů.
|
|
|
Studium procesů během depozice tenkých organosilikonových vrstev
Flamíková, Kristýna ; Rašková, Zuzana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem bakalářské je diagnostika plazmatu užívaného pro depozice tenkých vrstev na bázi organo-křemíkových sloučenin. Jako monomer byl využit tetravinylsilan (TVS), diagnostickou metodou byla optická emisní spektroskopie. V teoretické části jsou uvedeny základy optické emisní spektroskopie a základy výpočtu rotační, vibrační teploty a elektronové teploty plazmatu. Vlastní depozice probíhala v pulzním režimu s aktivním výbojem v poměru 1:4 až po 1:499. K čistému TVS bylo postupně přidáváno 10, 40 a 80% kyslíku, celkový průtok směsi činil vždy 0,5 sccm. V jednotlivých spektrech byly identifikovány čáry atomárního vodíku a celá řada rotačních čar odpovídajících molekule vodíku. Dále se podařilo ve spektrech identifikovat molekulární pásy SiH, CH a C2. Během depozice s přidáním kyslíku byly navíc identifikovány atomární čáry kyslíku a kontinuální záření s maximem okolo 550 nm. Z rotačních čar pásu 0-0 molekuly CH byla stanovena rotační teplota, která se pohybovala v rozmezí 1700 - 2100 K. Z atomárních čar vodíku byla stanovena teplota elektronů okolo 1800 K. Na základě zjištěných výsledků se podařilo částečně určit složení plazmatu a byly získány i některé jeho základní charakteristiky.
|
|
|
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.
|
|
|
Diagnostika plazmatu výboje ve vodných roztocích a jeho aplikace
Holíková, Lenka ; Brablec, Antonín (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Tato práce pojednává o studiu parametrů diafragmového výboje ve vodném roztoku. Jako vodivé médium byl používán roztok NaCl o různých vodivostech. Vodivosti byly nastavovány v rozmezí 220 až 1000 µS cm-1. Byly použity dvě diagnostické metody pro zkoumání parametrů plazmatu. První z nich probíhala v Laboratoři plazmochemie na Fakultě chemické Vysokého učení technického v Brně, a sice optická emisní spektroskopie. Jako druhá metoda byla použita diagnostika pomocí časově rozlišené ICCD kamery v Laboratoire de Physique des Plasmas na École Polytechnique v Paříži. Reaktor pro měření emisních spekter měl objem 4 l a byl vyroben z polykarbonátu. Polyethylentereftalátová diafragma byla umístěna v přepážce oddělující katodový a anodový prostor. Elektrody byly vyrobeny z titanu, potaženého platinou. Elektrický zdroj dodával stejnosměrné konstantní napětí do 5 kV a proudy do 300 mA. Dále byl použit spektrometr Jobin Yvon TRIAX 550 s CCD detektorem. Optickou emisní spektroskopií byla proměřena přehledová spektra v rozsahu 200 až 900 nm, dále molekulová spektra OH a čárové spektrum Hß. Všechna spektra byla snímána pro obě polarity výboje, tj. u katody i u anody. Z naměřených spekter byly následně počítány základní diagnostické parametry plazmatu, což jsou rotační a elektronová teplota a hustota elektronů. Další část experimentu sestávala z měření s ICCD kamerou iStar 734. Byly použity dva typy reaktorů, první čtyřlitrový byl stejný jako reaktor použitý pro měření optické emisní spektroskopie. Druhý, taktéž vyrobený z polykarbonátu, měl objem vodivého roztoku 110 ml a byly v něm použity elektrody vyrobené z nerez oceli. V obou reaktorech byla použita keramická diafragma (Shapal-MTM). Diafragmy měly různé tloušťky a průměry dírek. ICCD kamerou byl snímán průběh generace bublin a zapalování výboje v závislosti na použitých vodivostech a rozměrech diafragmy vždy v obou elektrodových prostorech.
|
|
|
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.
|
|
|
Odstraňování korozních vrstev v nízkotlakém plazmatu
Kujawa, Adam ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce bylo studování plazmochemické redukce korozních vrstev na měděném povrchu. K tomuto účelu byly připraveny dvě sady měděných vzorků, které byly ponechány ve dvou korozních prostředích po dobu jednoho týdne. První koroze byla způsobena kyselinou dusičnou a druhá kyselinou sírovou. Takto uměle zkorodované vzorky byly připraveny k plazmochemickému ošetření. Plazmochemické redukce probíhaly v nízkoteplotním, neizotermickém, nízkotlakém, vysokofrekvenčně buzeném vodíkovém plazmatu na Chemické Fakultě VUT v Brně. Výboj mohl být generován v kontinuálním nebo pulzním režimu výboje s proměnlivou střídou. Pro monitorování redukčního procesu byla využívána optická emisní spektroskopie. V 1 až 10 minutových intervalech byla snímána spektra záření emitovaného výbojem pomocí optického spektrometru. Objektem našeho zájmu v zaznamenaném spektru bylo záření OH radikálů s vlnovou délkou v rozmezí 305 – 330 nm, které byly produktem redukčních reakcí vodíkových radikálů s oxidovanou korozní vrstvou. Ze spekter OH radikálu byla rovněž stanovena rotační teplota plazmatu v závislosti na podmínkách výboje. Získané výsledky přispějí k lepšímu poznání této metody používané pro ošetřování a konzervaci zkorodovaných povrchů archeologických artefaktů a umožní následně její šetrnější aplikaci na měděné historické objekty.
|
|
|
Studium chemických procesů v klouzavém obloukovém výboji pomocí optické emisní spektroskopie
Maďarová, Štefánia ; Töröková, Lucie (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
Cieľom bakalárskej práce je štúdium chemických procesov prebiehajúcich dohasínajúcej plazme v kĺzavom oblúkovom a tlecom výboji. O dohasínajúcej plazme hovoríme vtedy, keď je zo systému odstránený vonkajší zdroj energie a začne v ňom dochádzať k relaxačným procesom. Experimenty v bakalárskej práci prebiehali za rôznych podmienok, pre rôzne tlaky a výkony vo výboji. Teoretická časť práce stručne popisuje štúdium atmosféry Titanu. Popísane sú základné vlastnosti a kinetické procesy prebiehajúce v plazme, opisuje tlecí a oblúkový výboj. V experimentoch bol použitý čistý dusík a plynná zmes dusíka a metánu pri rovnakom prietokovom množstve a rôznych tlakoch. Pri analýze produktov chemických reakcií boli využite: optická emisní spektrometrie (Optical Emission Spectroscopy - OES), plynová chromatografie v kombinácii s hmotnostným spektrometrom ako detektorom (Gas Chromatography-Mass Spectrometry - GC-MS). Výboj bol generovaný jednosmerným zdrojom napätia a meranie prebiehalo v prúdiacom režime. Celkový tlak plynu sa pohyboval v rozmedzí 1 000-4 000 Pa pri prietoku dusíku 400 mln/min a metánu 0.025 mln/min. prúd bol v rozmedzí 85-150 mA. U všetkých experimentálnych podmienok pre tlecí výboj bol dobre viditeľný jav tzv. pink afterglow. Tento jav odpovedá maximálnej intenzite vyžarovania v dohasínajúcom výboji, prejavujúcim sa značným nárastom charakteristického ružového žiarenia. Optické emisné spektra dohasínajúceho výboja boli snímané v rozsahu vlnových dĺžok 540-640 nm. V nameraných spektrách boli identifikované tri spektrálne systémy dusíku (prví a druhý pozitívny a prví negatívni) tie majú maximálne hodnoty v dohasínaní v tzv. „pink-afterglow“. Tieto maxima klesali s rastúcim tlakom a posúvali sa k neskorším časom dohasínania.
|
|
|
Diagnostika diafragmového výboje v kapalinách
Dřímalková, Lucie ; Krčma, František (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je diagnostika diafragmového výboje v kapalinách. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z těchto důvodů se tato práce zaměřila na studium dějů předcházejících samotnému zapálení výboje, zápalného napětí, samotného výboje jak v oblastech náhodného průrazu tak i pravidelnému výboji. Použitím roztoků dvou anorganických solí o různých vodivostech práce zkoumala ovlivnění diafragmového výboje a také celé V-A křivky z hlediska vodivosti a druhu elektrolytu. V poslední části práce zkoumala emisní spektrum produkované výbojem. V teoretické části práce jsou uvedeny mechanismy vzniku výboje v plynech včetně popisu jednotlivých druhů známých výbojů. Jsou také zmíněny základní teorie ke vzniku výboje v kapalinách. Měření probíhalo v reaktoru rozděleném dielektrickou přepážkou (diafragmou) s dírkou uprostřed na dva elektrodové prostory. Diafragma byla zhotovena z polyetylentereftalátu a dírka měla počáteční průměr 0,4 mm. Nerezové elektrody byly umístěny ve stejné vzdálenosti od diafragmy (2 cm) v držácích umístěných symetricky s diafragmou. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí byly zaznamenávány pomocí dvoukanálového osciloskopu, který snímal jejich výstupní hodnoty. Hodnoty byly zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí po cca 50 V, po dosažení pravidelně hořícího výboje bylo napětí postupně snižováno. Proměřovány byly sodné roztoky síranu a fosforečnanu při šesti různých vodivostech. Výbojem emitované záření bylo snímáno křemenným vláknem a přiváděno do spektrometru Jobin Yvon TRIAX 550. Emitované záření bylo zkoumáno pouze u jednoho druhu roztoku o dvou vodivostech. Ve výsledkové části jsou uvedeny veškeré závislosti a zákonitosti, na které se přišlo během měření a porovnávání veškerých naměřených dat. Naměřené dynamické charakteristiky stanovují zápalné napětí, popisují průběhu proudu a napětí určitých částí V-A charakteristik. Práce porovnává, jak na V-A charakteristiky působí změna vodivosti a také druhu anorganické soli. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická křivka posune směrem k nižšímu napětí, což znamená, že dojde ke snížení zápalného napětí. Změní-li se anorganická sůl, dochází ke změně napětí, při kterém začnou vznikat bublinky v okolí diafragmové membrány. Tato změna však žádným významným způsobem neovlivňuje zápalné napětí, jehož hodnoty si jsou ve stejných vodivostech velice blízké. Poslední část práce se zabývala optickou emisní spektroskopií výboje. Ve spektrech byly identifikovány čáry OH radikálu, jejichž intenzita v podstatě nezávisí na koncentraci soli. Práce ukázala jednotlivé děje probíhající v okolí diafragmy při přivádění stejnosměrného napětí na elektrody v roztoku až do okamžiku zapálení diafragmového výboje. Dále jsou prezentovány výsledky, jak tyto jednotlivé děje ovlivňuje změna vodivosti či elektrolytu. Bylo zjištěno, kdy nastává zapálení výboje a jeho závislost na vodivosti roztoku. Optická emisní spektrometrie nám objasnila, co obsahuje záření emitované výbojem.
|
|
|
Characterization of microwave plasma jet generated in argon-nitrogen mixtures
Truchlá, Darina ; Mazánková, Věra (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
This thesis is concerned with influence of nitrogen admixture to non-thermal microwave plasma jet generated in argon flow at atmospheric pressure. Non-thermal plasma can be used in more biomedical applications such cancer treatment, blood coagulation, sterilization etc. It is necessary to know the changes of plasma composition and its parameters in dependence nitrogen concentration to avoid potentional damages of the treated tissue. Plasma jet was characterized by optical emission spectroscopy along its axis. Electron, vibrational and rotational temperatures were calculated from intensities of the selected spectral lines and bands emitted by particles generated in plasma. The results show increase of the nitric oxide concentration followed by the increase UVC radiation. Temperature of the neutral gas increase too, but not so much and thus jet with nitrogen addition can be still used for the treatment of thermosensitive materials such as human tissue. Study of the sterilization effect of microwave plasma generated in argon-nitrogen mixtures is still under progress. Some of the results obtained during this thesis were included in the paper submitted into Journal of Physics D: Applied Physics.
|
|
|
Characterization and application of microwave plasma on wound healing
Truchlá, Darina ; Němcová, Andrea (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Non-thermal plasma has a lot of ways for using in nowadays medicine. It presents many useful actions like charged particles, UV light, electric field, radicals, excited atoms and molecules. That complicated chemistry directs to uncountable synergistic interaction between cold plasma and biological systems, involve cells and tissues. This thesis is about effects of cold plasma to wound healing. Two different microwave plasma systems were used for the presented study. The first one was argon plasma torch generated by surface wave using the quartz capillary, the second one was plasma torch with reverse vortex argon flow. Diagnostics of plasma jet by optical emission spectroscopy shown the presence of active particles, which are responsible for a lot of impact of plasma treatment. Concentrations of active particles generated by plasma are dependent on conditions of plasma generation like power of generator and gas flow. For visual evidence of effects on skin caused by active particles was created simulation of skin tissue. Interaction between plasma jet and artificial skin tissue shown that UV light and temperature are not responsible for all observed effects which are noticed after plasma treatment. Some part of experiments was realized in collaboration with Medical University of Sofia in Bulgaria. The theory of positive effect to wound healing was supported by experiments based on treating artificially created wounds on laboratory mice by cold plasma. It was proved, that process of wound healing is significantly shorter after using plasma treatment in comparison with normal wound healing. Plasma treating of wound for 10 seconds in two consequent days seems like more effectively than application of plasma only one day. This Thesis was carried out as a part of international project PLASMABORDER that was supported by European commission under cohesion funds; programme INTEREG SK-CZ under contract No. 304011P709.
|
host ::
RSS.