|
|
Comparison of quantification strategies in Laser-Induced Breakdown Spectroscopy
Hošek, Martin ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Prochazka, David (advisor)
The aim of the submitted work is a comparison of methods of quantitative analysis used in laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). The principles of LIBS method are explained at first, followed by a research of the most often used methods of quantitative analysis. The next part provides their description enabling a better comprehension and an eventual use of the methods in practice. Finally, the chosen methods are used to process data from the real experiment and the results are compared.
|
|
|
Classification of metals by means of Laser-induced Breakdown Spectroscopy and chemometric methods
Képeš, Erik ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Novotný, Jan (advisor)
Táto diplomová práca sa zaoberá klasifikáciou kovov pomocou spektroskopie laserom indukovanej plazmy (LIBS) a chemometrických metód. Práca poskytuje prehľad o štúdiách na danú tému. Sú vybrané tri široko používané chemometrické klasifikačné metódy: "Soft Independent Modeling of Class Analogy" (SIMCA), "Partial Least Squares Discriminant Analysis" (PLS-DA) a variácia umelých neurónových sietí (ANN), "Feedforward Multilayer Perceptron". Rôzne prístupy k prieskumovej analýze su tiež preskúmané. Metódy sú stručne opísané. Následne sú klasifikátory experimentálne porovnané.
|
|
|
Study of influence of toxical and nutritional elements on cell metabolism using combination of Raman spectroscopy and Laser-Induced breakdown spectroscopy
Mazura, Martin ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Prochazka, David (advisor)
In this work on-line discrimination of six bacteria strains by means of the Multivariate discrimination analysis (MVDA) is presented. Principal components analysis (PCA) was selected as most suitable technique. Two analytical methods – Laser-Induced breakdown spectroscopy (LIBS) and Raman spectroscopy were equipped for chemical analysis of bacteria strains. In order to obtain the best possible bacteria strains differentiation, the data from both methods was analyzed in two ways separately and together. The data from both measurements was normalized separately and afterwards combined in one data frame for simultaneous analysis. This data frame contained information from both analytical methods. Moreover an influence of cultivation period for each bacteria strain was studied. It was determined that Raman spectroscopy is able to discriminate two bacteria strains and LIBS even four bacteria strains. Using combination of both methods the complete discrimination was achieved. From information of first principal component it was determined that most valuable information in LIBS data is not included in different elemental composition but rather in influence of matrix effect. Solely the LIBS was utilized for studying the effect of cultivation period. It was possible to observe transformation of four bacteria strains within 24 hours. Based on results of this work it is possible to assume that combination of Raman spectroscopy and LIBS, because of the complementary information, is suitable for fast discrimination of different bacteria species and strains. Moreover it was determined that LIBS is able to observe the transformation caused by cultivation period.
|
|
|
Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for Material Analysis
Pořízka, Pavel ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Pína,, Ladislav (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Tato doktorská práce je zaměřena na vývoj algoritmu ke zpracování dat naměřených zařízením pro spektrometrii laserem indukovaného plazmatu (angl. LIBS). Zařízení LIBS s tímto algoritmem by mělo být následně schopno provést třídění vzorků a kvantitativní analýzu analytu in-situ a v reálném čase. Celá experimentální část této práce byla provedena ve Spolkovém institutu pro materiálový výzku a testování (něm. BAM) v Berlíně, SRN, kde byl sestaven elementární LIBS systém. Souběžně s experimentílní prací byl vytvořen přehled literárních zdrojů s cílem podat ucelený pohled na problematiku chemometrických metod používaných k analýze LIBS měření. Použití chemometrických metod pro analýzu dat získaných pomocí LIBS měření je obecně doporučováno především tehdy, jsou-li analyzovány vzorky s komplexní matricí. Vývoj algoritmu byl zaměřen na kvantitativní analýzu a třídění vyvřelých hornin na základě měření pomocí LIBS aparatury. Sada vzorků naměřených použitím metody LIBS sestávala z certifikovaných referenčních materiálů a vzorků hornin shromážděných přímo na nalezištích mědi v Íránu. Vzorky z Íránu byly následně na místě roztříděny zkušeným geologem a množství mědi v daných vzorcích bylo změřeno na Univerzitě v Clausthalu, SRN. Výsledné kalibrační křivky byly silně nelineární, přestože byly sestaveny i z měření referenčních vzorků. Kalibrační křivku bylo možné rozložit na několik dílčích tak, že závislost intenzity měděné čáry na množství mědi se nacházela v jiném trendu pro jednotlivé druhy hornin. Rozdělení kalibrační křivky je zpravidla přisuzováno tzv. matričnímu jevu, který silně ovlivňuje měření metodou LIBS. Jinými slovy, pokud určujeme množství analytu ve vzorcích s různou matricí, je výsledná kalibrační křivka sestavená pouze z jedné proměnné (intenzity zvolené spektrální čáry analytu) nepřesná. Navíc, normalizace takto vytvořených kalibračních křivek k intenzitě spektrální čáry matrčního prvku nevedla k výraznému zlepšení linearity. Je obecně nemožné vybrat spektrální čáru jednoho matričního prvku pokud jsou analyzovány prvky s komplexním složením matric. Chemometrické metody, jmenovitě regrese hlavních komponent (angl. PCR) a regrese metodou nejmenších čtverců (angl. PLSR), byly použity v multivariační kvantitatvní analýze, tj. za použití více proměnných/spektrálních čar analytu a matričních prvků. Je potřeba brát v potaz, že PCR a PLSR mohou vyvážit matriční jev pouze do určité míry. Dále byly vzorky úspěšně roztříděny pomocí analýzy hlavních komponent (angl. PCA) a Kohonenových map na základě složení matričních prvků (v anglické literatuře se objevuje termín ‚spectral fingerprint‘) Na základě teorie a experimentálních měření byl navržen algoritmus pro spolehlivé třídění a kvantifikaci neznámých vzorků. Tato studie by měla přispět ke zpracování dat naměřených in-situ přístrojem pro dálkovou LIBS analýzu. Tento přístroj je v současnosti vyvíjen v Brně na Vysokém učení technickém. Toto zařízení bude nenahraditelné při kvantifikaci a klasifikaci vzorků pouze tehdy, pokud bude použito zároveň s chemometrickými metodami a knihovnami dat. Pro tyto účely byla již naměřena a testována část knihoven dat v zaměření na aplikaci metody LIBS do těžebního průmyslu.
|
|
|
Detection of heavy metals in liquids employing laser-induced breakdown spectroscopy
Skočovská, Katarína ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Novotný, Jan (advisor)
The diploma thesis deals with the use of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) for detection of heavy metals traces, copper and lead, in aqueous solution of copper(II) sulphate pentahydrate and lead(II) ethanoate trihydrate. Results obtained by using single and double-pulse LIBS are compared. The theoretical section focuses on the issue of heavy metals and detection possibilities, describes the fundamental principle of LIBS technique and its modification for liquid analysis. The experimental section describes analyzed samples, the experimental apparatus, double-pulse technique, and method of spectral analysis. The moving breakdown model, which theoretically predicts optimal values of some experimental parameters, is explained briefly in section Optimalizácia. This model has been tested, however the results of experiments did not prove the theory. Furthermore, the experimental section reports the process and results of the optimization of all key measurement parameters and obtaining limits of detection from calibration curves.
|
|
|
Comparison of quantitative LIBS analysis of steel standards utilizing single-pulse and double-pulse LIBS
Pořízka, Pavel ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
In this diploma thesis the differences between single pulse and double pulse laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) methods are discussed. The time evolution of laser induced plasma (LIP) parameters, such electron density, plasma temperature, density of ions and atoms is shown. Selected methods for evaluation of plasma parameters (Boltzmann equation, Saha-Boltzmann equation etc.) are also stated. The theoretical bases of local thermodynamic equilibrium (LTE), which is necessary condition for using of previously stated methods for computation of plasma parameters, are discussed. Diploma thesis also contains the description of each component of our LIBS experimental set up and the way of their optimization. Presented theoretical advantages of DP LIBS method are demonstrated on results of experimental measurements of steel standards.
|
|
|
Transformace látek znečišťujících ovzduší ve vztahu k negativním antropogenním procesům‚ k jejich účinkům na lidskou populaci‚ krajinné receptory a k modelování jejich přenosu v atmosféře
Tocoen s.r.o., Brno ; Univerzita Karlova v Praze, Matematicko-fyzikální fakulta, Katedra meteorologie a ochrany prostředí ; Ekotoxa Opava, s.r.o., Opava ; Sýkorová, Pavla ; Hon, Jiří ; Šubrt, Pavel ; Hadaš, Pavel ; Leníček, Jan ; Novák, Jiří ; Klánová, Jana ; Machala, Miroslav ; Zapletal, Miloš ; Halenka, Tomáš ; Bednář, Jan ; Čupr, Pavel ; Hrdlička, Aleš ; Kohoutek, Jiří ; Brechler, Josef ; Holoubek, Ivan ; Skybová, Marie
Výzkum a ověřování transformace látek znečišťujících ovzduší ve vztahu k oxidačním, intoxikačním, acidifikačním a eutrofizačním procesů a následným účinkům na lidskou populaci a ekosystémy včetně souvisejícího modelování přenosu těchto látek v přízemní v Kvantifikace výskytu přízemního ozónu a ozónových látek, polycyklických aromatických uhlovodíků a jejich reakčních produktů (oxo a nitro deriváty) a látek souvisejících s výskytem fotochemického smogu. Doplňkové plošné sledování průměrných koncentrací. Adaptace stávajících distribučních modelů pro přenosy látek znečišťujících ovzduší, přenos a implementace přístupů používaných v zahraničí. Využití modelů pro stanovení prostorového rozložení charakteristik stavu znečištění jak v lokálním prostorovém měř a depozičního toku přízemního ozonu s modelem chemických transformací látek znečišťujících ovzduší, které se podílejí na vzniku fotochemického smogu, a modelem rozptylu znečišťujících látek v ovzduší. V prvním roce řešení projektu byla hlavní pozornost soustředěna na inventuru datových zdrojů. Důraz byl rovněž kladen na analytickou část - odběry vzorků a analýzy, které budou vyhodnoceny a na základě analýzy dat bude navržen systém pokračování v druhém a třetím roce řešení projektu. Modelová část a popis transformací a účinků sledovaných látek je rovnoměrně zastoupena v průběhu celého řešení projektu a v tomto roce byla zaměřena na přípravu jednotlivých modelů. Dále jsou uvedeny přehledy plnění sledovaných úkolů a etap v členění podle dílčích úkolů (DÚ), dokladované přiloženými podrobnými zprávami. DÚ 01 Inventury a zajištění podkladových dat, DÚ 02 Sledování vybraných skupin látek v přízemní vrstvě ovzduší na modelových lokalitách, DÚ 03 Aplikace matematických modelů pro přenosy látek znečišťujících ovzduší a zhodnocení podílů různých zdrojů na tvorbu oxidativního fotochemického smogu, DÚ 04 Popis transformace a hodnocení účinků PAHs, VOCs, přírodních terpenů, sloučenin síry, dusíku a halogenů na přírodní ekosystémy a lidskou populaci.
|
|
| |
|
| |
guest ::
