|
|
Vliv atomů kovů na dohasínající dusíkové plazma
Bocková, Ivana ; Kudrle, Vít (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce je studium vlivu atomů kovů na dohasínající dusíkové plazma. Dohasínající plazma čistého dusíku je předmětem studií řady prací zabývajících se kinetikou procesů v plazmatu. Ovšem existuje jen velmi málo publikovaných děl, které by objasňovaly kinetiku dohasínajícího dusíkového plazmatu s příměsemi. Tato diplomová práce se proto zabývá problematikou dohasínajícího dusíkového plazmatu s příměsí par rtuti. Veškerá experimentální data byla získána pomocí optické emisní spektroskopie s využitím stejnosměrného výboje v proudícím režimu, čímž lze dosáhnout dobrého časového rozlišení v řádech milisekund. Měření bylo provedeno v rozsahu vlnových délek 320-780 nm a ve spektrech byly identifikovány tyto spektrální systémy: • 1. pozitivní systém dusíku: N2(B) -> N2(A), • 2. pozitivní systém dusíku: N2(C) -> N2(B), • 1. negativní systém dusíku: N2+(C) -> N2+(X), • NO-beta systém: NO(B) -> NO(X). Kromě těchto spektrálních systémů jsme zaznamenali spektrální čáru rtuti na vlnové délce 254 nm (ve spektru prvního i druhého řádu), další rtuťové čáry pozorovány nebyly. Pára rtuti byla do systému zaváděna do vybraných míst časů dohasínání. Byly sestrojeny grafy závislostí intenzit vybraných molekulových systémů dusíku a intenzit spektrálních čar rtuti na čase dohasínání při různých experimentálních podmínkách (tlaku, výkonu výboje, teploty stěny výbojové trubice, čase dohasínání v místě vpouštění páry rtuti do výboje). Data, která byla získána při měření čistého dusíkového plazmatu, byla použita jako reference. Získané výsledky ukázaly, že přítomnost atomů rtuti má podstatný vliv na kinetické procesy probíhající v plazmatu. Zavedeme-li rtuť do dohasínání, je čára rtuti pozorována v okolí místa, kde rtuťové páry vstupují do výboje. Experimentální data ukazují, že intenzita rtuťové čáry je přímo úměrná koncentraci atomů rtuti a můžeme pozorovat saturaci. Energiový diagram hladin rtuti ukazuje, že pozorovaná čára rtuti může být excitována při srážkách s dusíkovými molekulami v základním elektronovém stavu (vibrační hladina 18). Z tohoto důvodu může být rtuť použita pro sledování populace na této vibrační úrovni. Nakonec byl během dohasínání na této hladině získán profil populace dusíkového mestabilního stavu. Prezentovaná práce ukazuje, že atomy rtuti mohou být použity pro sledování jednoho dusíkového metastabilního stavu. Bohužel, současné údaje nejsou dostatečné pro měření absolutních koncentrací uvedeného metastabilu. Také komplexní pochopení kinetiky dusíkového dohasínání je stále otevřeným problémem. Přestože předložená práce přináší dobrý základ pro výzkum, měly by být v budoucnu provedeny další teoretické i experimentální studie.
|
|
|
Studium fragmentace organosilikonových molekul v plazmatu
Sahánková, Hana ; Studýnka, Jan (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem bakalářské práce je studium fragmentace organo-křemíkových látek v plazmatu. Jako příklad organosilikátu byl zvolen dymethylfenylsilan. V teoretické části je popsán základní přehled plazmochemických procesů a technologií, použitých v současném světě. Tato část je rovněž věnována popisu základních metod diagnostiky plazmatu, jako je optická emisní spektroskopie a dále hmotnostní spektroskopie. Experimentální část se skládá z dvou odlišných experimentů. První byl modelový experiment fragmentace DMPS svazkem elektronů o přesné energii a byl proveden na Fakultě Matematiky, Fyziky a Informatiky UK v Bratislavě. Výsledky přinášejí souhrn elektronových energií potřebných pro tvorbu různých iontových fragmentů z původní molekuly a účinné průřezy pro jejich tvorbu. Druhá část experimentu byla uskutečněna v kapacitně vázaném RF nízkotlakém plazmatu během depozice tenkých vrstev na bázi DMPS. Plazma bylo monitorováno optickou emisní spektroskopií při různém výkonu dodávaném do plazmatu. Další práce bude zaměřena na výpočet parametrů plazmatu ze spekter a jejich porovnání s daty získanými z modelového experimentu.
|
|
|
Studium plazmochemické redukce korozních vrstev na bronzi
Zemánek, Nikola ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Práce se zabývá působením nízkotlakého, nízkoteplotního vodíkového plazmatu na uměle vytvořené modelové korozní vrstvy na bronzu. Pro tento účel byly vytvořeny tři sady zkorodovaných bronzových vzorků. V prvním kroku přípravy vzorků bylo nutné zbrousit postupně povrch bronzu brusným papírem zrnitosti 60, 280 a nakonec 600, čímž bylo dosaženo definované drsnosti povrchu. Za účelem charakterizace struktury a určení prvkového složení použitých vzorků bronzu byla u jednoho vzorku provedena mikroskopická analýza. Byla využita jak světelná mikroskopie, tak elektronová mikroanalýza s energiově disperzním detektorem. Připravené vzorky s definovaným povrchem byly ponechány korodovat ve třech rozdílných korozních prostředích. Vznikly tak tři různé korozní vrstvy utvářené v kyselých prostředích kyseliny chlorovodíkové, kyseliny dusičné a kyseliny sírové. Struktura vrstvy a její prvkové složení byly opět zkoumány metodou elektronové mikroanalýzy. V těchto vrstvách byla dle jejich typu zjištěna rozdílná množství kyslíku, dusíku, chloru, síry, měďi, cínu a olova. Další, a zároveň hlavní částí této práce, byla plazmochemická redukce připravených zkorodovaných vzorků. Vysokofrekvenční výboj (13,56 MHz) byl buzen ve válcovém reaktoru z křemenného skla pomocí vně umístěných elektrod. Plazma bylo generováno kontinuálně i pulzně při různých výkonech generátoru. Záření emitované plazmatem během opracování vzorku bylo analyzováno pomocí optické emisní spektrometrie. Významným indikátorem průběhu redukčního procesu je množství OH radikálu vznikajícího ve výboji při reakci atomárního vodíku s korozní vrstvou. Proto byla během plazmochemického ošetření vzorků sledována časová závislost integrální intenzity OH pásu ve snímaných spektrech, čímž byl monitorován probíhající redukční děj. Rozdílný průběh těchto závislostí jasně ukazuje odlišné chování různých druhů korozních vrstev během plazmochemického ošetření. Přeměna korozní vrstvy vlivem působení plazmatu byla zkoumána opět pomocí elektronové mikroanalýzy. V práci jsou uvedeny výsledky dokumentující změny v zastoupení chemických prvků v korozní vrstvě v důsledku jejího plazmochemického opracování. Analýza složení po plazmochemickém ošetření jasně ukazuje, že došlo k úbytku kyslíku a chloru v korozní vrstvě. Dusík byl z vrstvy dokonce zcela odstraněn. Během plazmochemického ošetření došlo v určitých případech k deponování zejména cínu na stěny reaktoru. Elektronovou mikroanalýzou byl také - v určitém případě - významný pokles cínu v povrchové korozní vrstvě detekován. To ukazuje na to, že v případě bronzu je teplota plazmatu i vzorku jedním z klíčových paramatrů optimalizace procesu. Pro korozní vrstvu na bronzu tvořenou v prostředí kyseliny dusičné byly nalezeny uspokojivé podmínky plazmochemického ošetření. Plazmochemická redukce jiných korozních vrstev bude předmětem dalšího studia.
|
|
|
Příprava modelových korozních vrstev na železe a jejich plazmochemická redukce.
Sázavská, Věra ; Novák, Stanislav (oponent) ; Zahoranová, Anna (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Plazmochemická redukce korozních vrstev na kovech využívá redukčních účinků radiofrekvenčního vodíkového nízkotlakého plazmatu při ošetřování kovových archeologických nálezů. Vlivem plazmochemické redukce se inkrustační vrstvy vzniklé na kovech stávají křehčí a poréznější. Dochází k přeměně struktury a složení korozních vrstev předmětů. Díky tomu dochází k snadnějšímu mechanickému odstranění inkrustačních vrstev, a tedy odpadá hrubé a zdlouhavé, pro materiál mnohdy nebezpečné odstraňování svrchních korozních krust (např. pomocí pískování). Po redukci je možné snadno odkrýt oblasti původního povrchu předmětu a přitom zachovat i nejjemnější detaily reliéfu a zdobení, stejně jako stopy po nástrojích použitých při jejich výrobě, pokud samozřejmě nebyly nenávratně zničeny korozí. To má značný význam při odhalování starých technologických postupů výroby kovových předmětů. Pomocí plazmatu lze lehce proniknout i do dutin předmětů a u mechanických součástí tak může dojít až k obnovení funkčnosti. Také dochází k částečnému odstranění stimulátorů koroze, tedy hlavně chloridů, které jsou strůjci následné koroze. Každý archeologický předmět je originál, pokud se na historii nějakého předmětu díváme pouze z hlediska korozního prostředí, tak tento předmět byl po nějakou dobu vystaven atmosféře. Poté byl nejčastěji uložen do hrobu nebo se jiným způsobem dostal do půdy, případně do moře. Tedy každý artefakt byl vystaven jinému koroznímu namáhání (vlhkost, složení korozního prostředí apod.). Není tedy jednoduché zvolit univerzální způsob ošetření těchto předmětů. Optimalizace metody pro základní kovy lze řešit s využitím modelových vzorků (identický materiál i koroze) a porovnávat výsledky v závislosti na podmínkách opracování. Nejčastěji jsou archeologické předměty vyrobeny ze železa a běžnými korozními produkty na železe jsou akaganeit, rokuhnit, szomolnokit. Tyto tři korozní produkty jsme vytvořili na modelových vzorcích a podrobili jsme je plazmochemické redukci. Experiment jsme prováděli v reaktoru z křemenného skla s vnějšími elektrodami. Radiofrekvenční kapacitně vázané plazma o výkonu 100 až 400 W bylo buzeno v kontinuálním i pulzním režimu (střída 75 %, 50 % a 25 %). Výboj byl vytvořen v čistém vodíku za sníženého tlaku 150 až 200 Pa. Teplota vzorku byla sledována termosondou v průběhu celého procesu a nepřesáhla 200 °C, což je hodnota udávaná konzervátory jako limitní. Při vyšších teplotách může v některých případech docházet k metalografickým změnám uvnitř kovu, což je u archeologických předmětů velmi nežádoucí. Proces plazmochemické redukce jsme monitorovali pomocí optické emisní spektrometrie. Zaměřili jsme se na sledování v plazmatu vznikajících OH radikálů, které jsou pro tento proces charakteristické. Každý korozní produkt má jiný průběh vznikajících OH radikálů, což úzce souvisí s odbouráváním korozních produktů. Korozní vrstvy jsme analyzovali před a po plazmochemické redukci metodou SEM-EDX. Zjistili jsme, že plazmochemická redukce není příliš vhodná pro korozní produkt szomolnokit, který se odbourával obtížně a jen za vysokých výkonů. Avšak velmi dobrých výsledků tato metoda dosahuje u korozních produktů jako je rokuhnit a akaganeit.
|
|
|
Příprava modelových korozních vrstev na železe a jejich plazmochemická redukce.
Sázavská, Věra ; Novák, Stanislav (oponent) ; Zahoranová, Anna (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Plazmochemická redukce korozních vrstev na kovech využívá redukčních účinků radiofrekvenčního vodíkového nízkotlakého plazmatu při ošetřování kovových archeologických nálezů. Vlivem plazmochemické redukce se inkrustační vrstvy vzniklé na kovech stávají křehčí a poréznější. Dochází k přeměně struktury a složení korozních vrstev předmětů. Díky tomu dochází k snadnějšímu mechanickému odstranění inkrustačních vrstev, a tedy odpadá hrubé a zdlouhavé, pro materiál mnohdy nebezpečné odstraňování svrchních korozních krust (např. pomocí pískování). Po redukci je možné snadno odkrýt oblasti původního povrchu předmětu a přitom zachovat i nejjemnější detaily reliéfu a zdobení, stejně jako stopy po nástrojích použitých při jejich výrobě, pokud samozřejmě nebyly nenávratně zničeny korozí. To má značný význam při odhalování starých technologických postupů výroby kovových předmětů. Pomocí plazmatu lze lehce proniknout i do dutin předmětů a u mechanických součástí tak může dojít až k obnovení funkčnosti. Také dochází k částečnému odstranění stimulátorů koroze, tedy hlavně chloridů, které jsou strůjci následné koroze. Každý archeologický předmět je originál, pokud se na historii nějakého předmětu díváme pouze z hlediska korozního prostředí, tak tento předmět byl po nějakou dobu vystaven atmosféře. Poté byl nejčastěji uložen do hrobu nebo se jiným způsobem dostal do půdy, případně do moře. Tedy každý artefakt byl vystaven jinému koroznímu namáhání (vlhkost, složení korozního prostředí apod.). Není tedy jednoduché zvolit univerzální způsob ošetření těchto předmětů. Optimalizace metody pro základní kovy lze řešit s využitím modelových vzorků (identický materiál i koroze) a porovnávat výsledky v závislosti na podmínkách opracování. Nejčastěji jsou archeologické předměty vyrobeny ze železa a běžnými korozními produkty na železe jsou akaganeit, rokuhnit, szomolnokit. Tyto tři korozní produkty jsme vytvořili na modelových vzorcích a podrobili jsme je plazmochemické redukci. Experiment jsme prováděli v reaktoru z křemenného skla s vnějšími elektrodami. Radiofrekvenční kapacitně vázané plazma o výkonu 100 až 400 W bylo buzeno v kontinuálním i pulzním režimu (střída 75 %, 50 % a 25 %). Výboj byl vytvořen v čistém vodíku za sníženého tlaku 150 až 200 Pa. Teplota vzorku byla sledována termosondou v průběhu celého procesu a nepřesáhla 200 °C, což je hodnota udávaná konzervátory jako limitní. Při vyšších teplotách může v některých případech docházet k metalografickým změnám uvnitř kovu, což je u archeologických předmětů velmi nežádoucí. Proces plazmochemické redukce jsme monitorovali pomocí optické emisní spektrometrie. Zaměřili jsme se na sledování v plazmatu vznikajících OH radikálů, které jsou pro tento proces charakteristické. Každý korozní produkt má jiný průběh vznikajících OH radikálů, což úzce souvisí s odbouráváním korozních produktů. Korozní vrstvy jsme analyzovali před a po plazmochemické redukci metodou SEM-EDX. Zjistili jsme, že plazmochemická redukce není příliš vhodná pro korozní produkt szomolnokit, který se odbourával obtížně a jen za vysokých výkonů. Avšak velmi dobrých výsledků tato metoda dosahuje u korozních produktů jako je rokuhnit a akaganeit.
|
|
|
Vliv atomů kovů na dohasínající dusíkové plazma
Bocková, Ivana ; Kudrle, Vít (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Cílem diplomové práce je studium vlivu atomů kovů na dohasínající dusíkové plazma. Dohasínající plazma čistého dusíku je předmětem studií řady prací zabývajících se kinetikou procesů v plazmatu. Ovšem existuje jen velmi málo publikovaných děl, které by objasňovaly kinetiku dohasínajícího dusíkového plazmatu s příměsemi. Tato diplomová práce se proto zabývá problematikou dohasínajícího dusíkového plazmatu s příměsí par rtuti. Veškerá experimentální data byla získána pomocí optické emisní spektroskopie s využitím stejnosměrného výboje v proudícím režimu, čímž lze dosáhnout dobrého časového rozlišení v řádech milisekund. Měření bylo provedeno v rozsahu vlnových délek 320-780 nm a ve spektrech byly identifikovány tyto spektrální systémy: • 1. pozitivní systém dusíku: N2(B) -> N2(A), • 2. pozitivní systém dusíku: N2(C) -> N2(B), • 1. negativní systém dusíku: N2+(C) -> N2+(X), • NO-beta systém: NO(B) -> NO(X). Kromě těchto spektrálních systémů jsme zaznamenali spektrální čáru rtuti na vlnové délce 254 nm (ve spektru prvního i druhého řádu), další rtuťové čáry pozorovány nebyly. Pára rtuti byla do systému zaváděna do vybraných míst časů dohasínání. Byly sestrojeny grafy závislostí intenzit vybraných molekulových systémů dusíku a intenzit spektrálních čar rtuti na čase dohasínání při různých experimentálních podmínkách (tlaku, výkonu výboje, teploty stěny výbojové trubice, čase dohasínání v místě vpouštění páry rtuti do výboje). Data, která byla získána při měření čistého dusíkového plazmatu, byla použita jako reference. Získané výsledky ukázaly, že přítomnost atomů rtuti má podstatný vliv na kinetické procesy probíhající v plazmatu. Zavedeme-li rtuť do dohasínání, je čára rtuti pozorována v okolí místa, kde rtuťové páry vstupují do výboje. Experimentální data ukazují, že intenzita rtuťové čáry je přímo úměrná koncentraci atomů rtuti a můžeme pozorovat saturaci. Energiový diagram hladin rtuti ukazuje, že pozorovaná čára rtuti může být excitována při srážkách s dusíkovými molekulami v základním elektronovém stavu (vibrační hladina 18). Z tohoto důvodu může být rtuť použita pro sledování populace na této vibrační úrovni. Nakonec byl během dohasínání na této hladině získán profil populace dusíkového mestabilního stavu. Prezentovaná práce ukazuje, že atomy rtuti mohou být použity pro sledování jednoho dusíkového metastabilního stavu. Bohužel, současné údaje nejsou dostatečné pro měření absolutních koncentrací uvedeného metastabilu. Také komplexní pochopení kinetiky dusíkového dohasínání je stále otevřeným problémem. Přestože předložená práce přináší dobrý základ pro výzkum, měly by být v budoucnu provedeny další teoretické i experimentální studie.
|
|
|
Studium plazmochemické redukce korozních vrstev na bronzi
Zemánek, Nikola ; Selucká, Alena (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Práce se zabývá působením nízkotlakého, nízkoteplotního vodíkového plazmatu na uměle vytvořené modelové korozní vrstvy na bronzu. Pro tento účel byly vytvořeny tři sady zkorodovaných bronzových vzorků. V prvním kroku přípravy vzorků bylo nutné zbrousit postupně povrch bronzu brusným papírem zrnitosti 60, 280 a nakonec 600, čímž bylo dosaženo definované drsnosti povrchu. Za účelem charakterizace struktury a určení prvkového složení použitých vzorků bronzu byla u jednoho vzorku provedena mikroskopická analýza. Byla využita jak světelná mikroskopie, tak elektronová mikroanalýza s energiově disperzním detektorem. Připravené vzorky s definovaným povrchem byly ponechány korodovat ve třech rozdílných korozních prostředích. Vznikly tak tři různé korozní vrstvy utvářené v kyselých prostředích kyseliny chlorovodíkové, kyseliny dusičné a kyseliny sírové. Struktura vrstvy a její prvkové složení byly opět zkoumány metodou elektronové mikroanalýzy. V těchto vrstvách byla dle jejich typu zjištěna rozdílná množství kyslíku, dusíku, chloru, síry, měďi, cínu a olova. Další, a zároveň hlavní částí této práce, byla plazmochemická redukce připravených zkorodovaných vzorků. Vysokofrekvenční výboj (13,56 MHz) byl buzen ve válcovém reaktoru z křemenného skla pomocí vně umístěných elektrod. Plazma bylo generováno kontinuálně i pulzně při různých výkonech generátoru. Záření emitované plazmatem během opracování vzorku bylo analyzováno pomocí optické emisní spektrometrie. Významným indikátorem průběhu redukčního procesu je množství OH radikálu vznikajícího ve výboji při reakci atomárního vodíku s korozní vrstvou. Proto byla během plazmochemického ošetření vzorků sledována časová závislost integrální intenzity OH pásu ve snímaných spektrech, čímž byl monitorován probíhající redukční děj. Rozdílný průběh těchto závislostí jasně ukazuje odlišné chování různých druhů korozních vrstev během plazmochemického ošetření. Přeměna korozní vrstvy vlivem působení plazmatu byla zkoumána opět pomocí elektronové mikroanalýzy. V práci jsou uvedeny výsledky dokumentující změny v zastoupení chemických prvků v korozní vrstvě v důsledku jejího plazmochemického opracování. Analýza složení po plazmochemickém ošetření jasně ukazuje, že došlo k úbytku kyslíku a chloru v korozní vrstvě. Dusík byl z vrstvy dokonce zcela odstraněn. Během plazmochemického ošetření došlo v určitých případech k deponování zejména cínu na stěny reaktoru. Elektronovou mikroanalýzou byl také - v určitém případě - významný pokles cínu v povrchové korozní vrstvě detekován. To ukazuje na to, že v případě bronzu je teplota plazmatu i vzorku jedním z klíčových paramatrů optimalizace procesu. Pro korozní vrstvu na bronzu tvořenou v prostředí kyseliny dusičné byly nalezeny uspokojivé podmínky plazmochemického ošetření. Plazmochemická redukce jiných korozních vrstev bude předmětem dalšího studia.
|
|
|
Studium fragmentace organosilikonových molekul v plazmatu
Sahánková, Hana ; Studýnka, Jan (oponent) ; Krčma, František (vedoucí práce)
Tématem bakalářské práce je studium fragmentace organo-křemíkových látek v plazmatu. Jako příklad organosilikátu byl zvolen dymethylfenylsilan. V teoretické části je popsán základní přehled plazmochemických procesů a technologií, použitých v současném světě. Tato část je rovněž věnována popisu základních metod diagnostiky plazmatu, jako je optická emisní spektroskopie a dále hmotnostní spektroskopie. Experimentální část se skládá z dvou odlišných experimentů. První byl modelový experiment fragmentace DMPS svazkem elektronů o přesné energii a byl proveden na Fakultě Matematiky, Fyziky a Informatiky UK v Bratislavě. Výsledky přinášejí souhrn elektronových energií potřebných pro tvorbu různých iontových fragmentů z původní molekuly a účinné průřezy pro jejich tvorbu. Druhá část experimentu byla uskutečněna v kapacitně vázaném RF nízkotlakém plazmatu během depozice tenkých vrstev na bázi DMPS. Plazma bylo monitorováno optickou emisní spektroskopií při různém výkonu dodávaném do plazmatu. Další práce bude zaměřena na výpočet parametrů plazmatu ze spekter a jejich porovnání s daty získanými z modelového experimentu.
|
host ::
RSS.