|
| |
|
|
Preparation of plasmonic nanoparticles in non-aqueous environments and in water using chemical way and by laser ablation and their testing
Hochmann, Lukáš ; Šmejkal, Petr (advisor) ; Procházka, Marek (referee)
Příprava nanočástic (N) se stala význačnou oblastí chemie díky unikátním vlastnostem, které tyto částice mají a které vedou k širokému okruhu možných aplikací. N se běžně používají v katalýze, elektronice, fotonice a nachází se i v mnoha předmětech běžné denní potřeby. Navíc, vzhledem ke svým plasmonickým vlastnostem, se N ušlechtilých kov· hojně používají ve spektroskopii, kupříkladu při povrchově zesíleném Ramanově rozptylu (SERS). V závislosti na plánovaném použití N lze k jejich přípravě použít více cest. V pří- padě přípravy N v kapalinách (koloid·) lze použít r·zné metody chemické redukce. Tyto metody jsou dobře zavedené postupy, obzvláště ve vodném prostředí. Pro určité aplikace by však byly příhodnější koloidy v jiných rozpouštědlech. Proto je hlavním cílem této práce zhodnotit možnosti přípravy koloid· chemickou redukcí a laserovou ablací ve vodě a organick- ých rozpouštědlech. Dalším cílem je charakterizace připravených částic a zhodnocení jejich potenciálu pro SERS. Zlaté koloidy ve vodě a alkoholech byly připraveny redukcí kyseliny tetracholoro zlatité tetrahydridoboritanem sodným. K přípravě stabilních sol· v alkoholech byl dále nutný pří- davek polyvinylpyrrolidonu (PVP) jako stabilizátoru, protože přímá příprava koloid· chemickou redukcí v alkoholech vedla k jejich kolapsu. Dále...
|
|
|
Use and limitations of laser ablation ICP-MS in geoscience applications
Míková, Jitka ; Košler, Jan (advisor) ; Kanický, Viktor (referee) ; Anczkiewicz, Robert (referee)
This dissertation contributes to applications of laser ablation plasma source mass spectrometry (LA ICP-MS) in Earth sciences. The primary goal of the thesis is to address some of the fundamental processes related to laser ablation of solid samples that result in decoupling of elements during laser ablation ICP-MS analysis. Better understanding of mechanisms that cause the elemental fractionation and matrix effects is necessary before the accuracy and precision of laser ablation ICP-MS analyses can be improved. The chemical and phase compositions of particles produced by laser ablation (266 nm Nd:YAG) of silicate NIST glasses and zircon were studied by SIMS and HR-TEM techniques with a particular focus on Pb/U fractionation. This is of great importance in geology as the Pb/U elemental fractionation hampered the precision and accuracy of the measured accessory mineral ages. The data suggest that chemical composition and mineralogy of particles produced at the ablation site during laser ablation differs from the original sample and varies with their size. This can result in elemental fractionation (non-stochiometric sampling) in material delivered to the ICP-MS for quantitative analysis. Evidence of the element fractionation is preserved in chemically zoned ejecta deposited around the ablation pit....
|
|
|
Development of a device and methodology for Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS)
Képeš, Erik ; Ferus,, Martin (referee) ; Lohninger, Hans (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Táto práca sa zaoberá prenosom analytických modelov medzi rôznymi systémami spektroskopie laserom indukovanej plazmy (LIBS) a porovnaním LIBS výsledkov získaných na rôznych systémoch. Instrumentácia LIBS aj spracovanie LIBS spektier sú vysoko flexibilné. Bohužiaľ, kvôli týmto flexibilitám sú výsledky získané na jednom LIBS systéme zriedka priamo porovnateľné s výsledkami získanými na inom systéme. Toto je ďalej komplikované rôznymi, často neznámymi, účinkami algoritmov spracovania LIBS spektier. V dôsledku toho sú modely analýzy spravidla špecifické pre systém (a parametre). Prenos analytických modelov medzi rôznými systémami by viedol k významnému zlepšeniu analytických schopností metódy LIBS a k miernemu zníženiu nákladov v priemyselných aplikáciách LIBS. Práca skúma vplyv rôznych stratégií merania metódou LIBS. Naďalej, práca skúma transformáciu získaných LIBS spektier prostredníctvom spracovávania údajov. Práca sa napokon zaoberá prenosom analytických modelov medzi rôznymi LIBS systémami.
|
|
|
Enhancement of laser-induced plasma signal using nanoparticles
Salajková, Zita ; Galbács, Gábor (referee) ; Hidalgo, Montserrat (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Analytické metody LIBS a LA-IPC-MS založené na Laserové Ablaci (LA) nabízejí možnost rychlé chemické analýzy přímo z povrchu vzorku. Nedávno bylo ukázáno, že interakce světla s nanočásticemi může být využita pro zlepšení analytických schopností těchto metod. Při interakci nanočástic s laserovým paprskem dochází k zesílení elektromagnetického pole v jejich blízkém okolí. Pokud jsou nanočástice přítomny na povrchu vzorku analyzovaném některou z metod založenou na LA, zesílené pole vytvořené interakcí laseru s částicemi může pozměnit průběh LA, a tak ovlivnit vlastnosti laserem indukovaného plazmatu. Bylo zjištěno, že použití nanočástic může snížit práh ablace, zesílit signál a změnit vlastnosti aerosolu. Nanočásticemi zesílená LIBS (NELIBS) našla své využití tam, kde použití konvenční LIBS je problematické, a to například při analýze vzorků, kdy je jejich poškození nežádoucí nebo u analýzy roztoků mikrolitrových objemů s limity detekce nižšími než ppm. Tato dizertační práce předkládá podrobný popis jevů doprovázejících nanočásticemi zesílenou LA, založený na rozsáhlé experimentální práci a fyzikální teorii. Na základě pochopení základních principů byly vyvinuty dvě nové aplikace. Nejprve, byla NELIBS použita pro detekci kovových iontů v řetězcích amyloidů, pokročilého bio-materiálu určeného pro čištění vody. Dále byla NELIBS využita jako nová metoda pro monitorování proteinové korony vytvořené kolem nanočástic, čímž tato aplikace rozšířila klasické použití NELIBS za hranice prvkové analýzy.
|
|
|
Impact of the atmosphere on laser ablation of matters
Černá, Svatava ; Hrdlička, Aleš (referee) ; Pořízka, Pavel (advisor)
This thesis deals with a general overview of laser-induced breakdown spectroscopy - ablation of material and plasma formation when a change of the surrounding environment occurs. The aim is to establish ideal conditions for improving detection, which is difficult for some elements when the measurement takes place in the ambient atmosphere. This is the reason why we change the ambient conditions, the gas (air, helium, argon) and its pressure. Buffer gases (helium, argon) influence the development of the material ablation and quality of generated plasma. That is why we inspect the changes in the signal according to particular atmospheres (signal change in buffer gases compared to the ambient atmosphere). The first part of the thesis presents the principle and physical nature of laser ablation with a brief search of experiments performed so far for similar purposes. Based on this search we determine conclusions about the influence of buffer gasses and pressure on the detection used gasses. In the second part of the work, the controlled experiment is presented, which consisted of the detection of spectral lines of fluorine and potassium, see chapter 5.6 and molecular transitions of calcium fluoride, see chapter 5.10. In a controlled experiment, we established two assumptions. The first assumption is the influence of the inert gas atmosphere, which should significantly improve the detection of fluorine and potassium compared to the air atmosphere. We confirmed this finding only for the argon atmosphere. In contrast, in the helium atmosphere, the detection of none of the elements improved. The second assumption is the effect of reducing the ambient pressure, which in combination with an inert gas should allow the detection of fluorine even at low concentrations in the sample. We consider the measured glass disk in chapter 5.7 to be such a sample. This assumption is not confirmed, as the increased intensity of the fluorine spectral line does not manifest itself in any way when the pressure in the vacuum chamber decreases. Finally, in chapter 7 from the results of individual parts of the experiment, the most suitable conditions for the future detection of the measured substances were proposed: fluorine, potassium and calcium fluoride molecules.
|
|
|
The spectroscopy study of focused short-wavelength laser-matter interactions
Burian, Tomáš ; Juha, Libor (advisor) ; Čuba, Václav (referee) ; Klír, Daniel (referee)
Title: The spectroscopy study of focused short-wavelength laser-matter interactions Author: Tomas Burian Department: Department of Surface and Plasma Science Supervisor: Ing. Libor Juha, CSc., Department of Radiation and Chemical Physics, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences, Prague Abstract: This thesis is focused on processes occurring during and immediately after an interaction of intense short-wavelength laser pulses with matter. Extreme states of matter (warm dense matter - WDM and hot dense matter - HDM), induced by EUV/SXR/X-ray lasers of two kinds, i.e., free-electron lasers (FEL) and plasma-based lasers, were investigated by emission spectroscopy over various spectral ranges and mass spectroscopic techniques. Absorption/transmission experiments revealed an effect of saturable absorption of soft X-ray laser radiation in aluminium WDM. Then, an ionisation potential depression (IPD) in dense plasmas was investigated by means of X-ray emission spectroscopy. Results obtained with the X-ray FEL-produced plasma exhibit very good agreement with computer simulations considering the Ecker-Kröll model. Analysis of optical emission spectra (OES) supports the key role played by fast recombination processes in the ablation plume created by focused short-wavelength laser beams on the solid target...
|
|
|
Characterization of Aerosol Generated by Laser Ablation for Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy.
Holá, M. ; Ondráček, Jakub ; Nováková, H. ; Vojtíšek, M. ; Šperka, J. ; Havlíček, M. ; Kanický, V.
Laser ablation (LA), together with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a detection system, has become a routine method for the direct analysis of various solid samples. The product of laser ablation contains a mixture of vapour, droplets and solid particles. All components are finally transported to a plasma by a carrier gas in form of dry aerosol that includes mainly agglomerates of primary nanoparticles. Dry aerosol can be studied by different offline or online techniques. In general, characterisation of aerosols by their particle size distribution (PSD) represents indispensable tool for fundamental studies of the interaction of laser radiation with various materials. Many works have studied PSD of dry aerosol for different samples, and different ablation conditions (Hola et al., 2010).The laser ablation was performed with nanosecond laser (193 nm) on glass and steel samples using various ablation conditions (spot size, ablation mode, repetition rate, fluence). The aerosol characterization was made first by online PSD monitoring using Engine Exhaust Particle Sizer (EEPS) simultaneously with laser ablation - ICP-MS analysis. Second, the structure of the laser-generated particles was studied off-line using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM).
Fulltext: content.csg -  PDF
Plný tet: SKMBT_C22017103113070 - PDF
|
|
| |
|
|
Application of the laser ablation ICP-MS in the analysis of gem opals
Čimová, Nikoleta ; Strnad, Ladislav (advisor) ; Zachariáš, Jiří (referee)
15 samples of gem opals were analyzed by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA ICP-MS) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). For this study were selected the most representative samples from Slovakia, Australia, Peru, Ethiopia, Mexico, USA and the Czech Republic. These samples were obtained from private collections. The study focuses on the geochemical relationships between various forms of opal originating from igneous and sedimentary environments based on the results from LA ICP-MS and ICP-MS. The major and trace element compositions are unique for each studied opal locality and important for understanding numerous aspects of opal formation. Major element analysis shows that opals are essentially pure SiO2 (77 - 92 wt. %). Al, Fe, Ca, K, Na and Mg are the main elemental impurities. The concentrations of the trace elements vary strongly depending on the opal locality. Differences were found, e.g., in the concentrations of REE and some refractory elements, which might be indicative for determining the provenance of opals. Many studies have been published explaining the origin of luminescence, microstructures and the thermal properties of opals. However, there are very few comprehensive studies comparing gem opals from the most important historical and...
|
guest ::
