Search

Práce se zabývá diagnostikou povrchu a optických vlastností tenkých vrstev vytvořených plazmovou polymerizací hexamethyldisiloxanu (HMDSO). Byl studován vliv depozičních podmínek (průtok monomeru, výkon) a posuzován vliv kyslíku jako příměsi na vlastnosti vrstev. Takto vyráběné vrstvy slouží jako ochranné na reflexní vrstvy v reflektorech automobilů. K tvorbě vrstev byla použita průmyslová depoziční komora AluMet 1800V firmy Leybold optics instalovaná ve firmě Zlín Precision. Teoretická část práce se zabývá přehledem metod používaných pro depozici tenkých vrstev, zejména fyzikální a chemickou depozicí. Jsou zde diskutovány podmínky ovlivňující polymerizaci v plazmatu, monomery používané pro plazmovou polymerizaci a také stabilita polymerních vrstev. Dále jsou zde zmíněny nejčastěji využívané metody pro diagnostiku procesů probíhajících v plazmatu a také pro diagnostiku vytvořených vrstev, jako například optická emisní spektroskopie nebo infračervená spektroskopie. Pro zevrubný přehled o procesech probíhajících v plazmatu během depozice byla snímána optické emisní spektra spektrometrem Jobin Yvon Triax 320. Pro vyhodnocení byla použita dvě spektra, kdy depozice probíhala při stejném výkonu 3 kW a průtoku monomeru 100 sccm s tím, že v jedné směsi byl navíc použit kyslík v množství 150 sccm. Porovnáním těchto spekter bylo zjištěno, že přidání kyslíku do depoziční směsi nemá za daných podmínek a rozsahu snímaných vlnových délek žádný podstatný vliv na naměřená spektra. Z každé série vzorků byla část dále podrobena expozici UV zářením (48 hodin při výkonu 0,68 W.m-2 na vlnové délce 340 nm) a část byla vystavena 4 dny působení roztoku NaCl (koncentrace 50 g.l-1). Účelem tohoto postupu bylo simulovat podmínky, které mohou ovlivňovat vlastnosti vrstvy při použití v praxi. Samotný povrch byl zkoumán pomocí měření kontaktního úhlu a následného výpočtu povrchové energie. Bylo zjištěno, že příměs kyslíku snižuje hodnotu kontaktního úhlu vůči vodě po UV stárnutí. Naopak po chemi, This work deals generally with surface diagnostic and optical properties of thin layers which are created by plasma polymerization of hexamethyldisiloxane monomer. The influence of oxygen adittion on thin layers properties was studied, too. This polymer layers are commercially made to protect reflective layers in the headlights. Thin layers were made in deposition chamber AluMet 1800V at Zlin Precision Company. Teoretical part of this work deals with methods which are used for deposition of thin layers, mainly physical (PVD) and chemical (PECVD, CVD) depositions. The conditions which influenced plasma polymerization itself are discussed as well as, monomers which are used for plasma polymerization and stability of thin polymer layers. Also there are mentioned the most frequent plasma processes diagnostic methods applicable during the deposition (optical emission spectroscopy) and methods for thin layers diagnostic (wettability, UV-VIS and infrared spectroscopy). Spectrometer Jobin Yvon Triax 320 was used for emission spectra acquisition during the plasma deposition. There were analyzed only two spectra created at same conditions as power at 3 kW and monomer flow rate at 100 sccm; the first one was in pure monomer, the second was obtained with oxygen addition of 150 sccm into the monomer flow. There was not found any essential differences between these spectra in the range 300 nm to 800 nm. Besides the thin layers analyzes after their formation, the samples were exposed to common aging conditions with respect to their use. One third of the prepared samples was exposed by ultraviolet radiation for 48 hours (exposure power of 0.68 W.m-2 at 340 nm) and the other part of samples was inserted for four days into NaCl solution of 50 g.l-1. The surface properties of layers were studied by their contact angle with three liquids (water, diiodmethane, and glycerol) that allowed their surface energy calculation. Results of this measuring are as following: Oxygen addition decreas

Depozice tenkých vrstev je jednou z nejrozšířenějších aplikací pro změnu povrchových vlastností nejrůznějších materiálů. Tato diplomová práce se zabývá diagnostikou tenkých vrstev, které vznikly technikou PECVD. Pro depozici tenkých vrstev bylo využito kapacitně vázaného RF plazmatu za sníženého tlaku. Jako prekurzor byl použit tetrafluormetan (CF4) s příměsí vodíku (H2). Cílem práce bylo nalézt optimální podmínky pro vytvoření hydrofobní tenké vrstvy na povrchu polymeru NOA. Depozice byly prováděny v kontinuálním i pulzním režimu výboje s různou střídou. Depoziční proces byl monitorován pomocí optické emisní spektroskopie a in situ hmotnostní spektrometrie. Vytvořené tenké vrstvy byly charakterizovány pomocí měření kontaktního úhlu, rentgenové fotoelektronové spektroskopie, infračervené spektroskopie a optické elipsometrie. Byly sledovány vlivy použitého režimu výboje a výkonu a složení směsí reakčních plynů. Kontaktní úhel byl nejvyšší pro depozice v kontinuálním režimu. Pomocí hmotnostní spektrometrie a optické emisní spektrokopie byly sledovány rozkladné procesy uvnitř reaktoru. Rentgenová fotoelektronová spektroskopie poskytla údaje o chemických vazbách zastoupených na povrchu vzorku. Byly to především skupiny C – C/C – H, C – O, O = C – O pro vzorek bez vrstvy. Po depozici se objevily také další vazby a to C – CF, CF2, CF3. Elipsometricky byla zjištěna tloušťka tenké vrstvy okolo 8,2 nm. Zjištěné výsledky lze použít jako základ pro další, rozšířené studium problematiky plazmochemicky připravených tenkých fluorokarbonových vrstev a jejich vlastností., Deposition of thin films is one of the most widespread applications used for the changes of surface properties of various materials. This diploma thesis is focused on diagnosing of thin film generated by a PECVD technique. The capacitively coupled RF discharge at low pressure was used for the thin films deposition using tetrafluoromethane (CF4) with addition of hydrogen (H2) as a precursor. The aim of the work was the search of optimal conditions for a hydrophobic thin layer preparation on the surface of polymer NOA. The depositions were performed in continuous and pulsed mode with different duty cycle. The discharge was monitored using optical emission spectroscopy and in situ mass spectrometry. Thin films structure and properties were characterized using water contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy, infrared spectroscopy and optical ellipsometry. The influence of varying power, gas mixture composition and discharge mode were investigated. Water contact angle was the highest for a deposition in a continuous mode. Decomposition processes inside the reactor were observed by using mass spectrometry and optical emission spektrokopie. X-ray photoelectron spectroscopy provided information about the chemical bonds represented on the surface of sample. These were mainly C – C/C – H, C – O, O = C - O groups for sample without layer. Other chemical bonds were observed after the deposition. These were mainly C – CF, CF2 and CF3 groups. The film thickness of about 8,2 nanometers was measured by optical ellipsometry. The obtained results may be used as a fundament for further more advanced study of plasma chemically prepared thin fluorocarbon films and their properties.

Tato diplomová práce se zabývá působením nízkotlakého nízkoteplotního vodíkového plazmatu na uměle vytvořené korozní vrstvy mosazi. Plazmochemické ošetření kovových artefaktů je poměrně nový způsob, kterým je možné odstranit korozi historických artefaktů. Teplota během ošetření by neměla přesáhnout 150 °C. Mosaz korodovala 2 týdny v atmosféře amoniaku. Analýzou EDS bylo zjištěno povrchové složení zkorodované vrstvy. Korozní vrstva, která byla tvořená uhlíkem, kyslíkem, mědí a olovem, měla modrou barvu, na povrchu byly bílé krystalky. Místy byla na povrchu pozorována hnědá barva. Válcový reaktor, ve kterém bylo buzené vysokofrekvenční plazma o frekvenci 13,54 MHz, byl z křemenného skla s vnějšími měděnými elektrodami. Ve výboji o středním výkonu do 400 W vznikal reaktivní atomární vodík, který reagoval s korozní vrstvou obsahující kyslík, došlo tak ke vzniku nestabilního radikálu OH, který vyzařuje svou energii v oblasti 305–320 nm. Toto záření bylo detekováno optickou emisní spektroskopií a sloužilo k monitorování celého procesu. Na základě získaných dat se vypočítala intenzita OH radikálů a rotační teplota plazmatu. Termočidlem umístěným uvnitř opracovávaných vzorků byla sledována teplota vzorku během měření. Zkorodované vzorky byly ošetřeny v nízkotlakém nízkoteplotním vodíkovém plazmatu. V různých podmínkách bylo ošetřeno 16 vzorků. Výkon generátoru byl 100 W, 200 W, 300 W a 400 W, režim kontinuální i pulzní se střídou 25 %, 50 %, 75 %. Tlak se pohyboval mezi 140 až 160 Pa, průtok vodíku byl 50 sccm. Vzorky po plazmochemické ošetření měly šedou barvu, na povrchu zůstaly bílé krystalky. Korozní vrstvy byly odstraňovány špachtlí. V některých případech byla koroze snadno odstranitelná, u některých vzorků bylo složitější odstranit korozi. Analýza EDS, která byla provedena u 2 vzorků po ošetření (400 W, 50% pulzní režim a 400 W, 75% pulzní režim), ukázala, že kromě prvků, které se vyskytovaly v korozní vrstvě, se u vzorků po ošetření vyskytl i křemík, síra, chlór a fl, The main topic of this Diploma thesis is the application of low-pressure low-temperature hydrogen plasma for the treatment model samples of rusted brass. Plasmachemical treatment of metallic artifacts is a relatively new way how to remove corrosion of artifacts. The temperature of an object should not exceed 150 °C during the treatment. Corrosion layers were prepared in an ammoniac corrosion atmosphere. The corrosion formation took two weeks. Energy Dispersive X-ray Microanalysis has shown that the corrosion layer was formed by carbon, oxygen, copper, zinc, and lead. The corrosion layers were blue-colored with white crystals on the surface. Except those two colors, brown color was observed on corrosion layers, too. The plasma reactor was a quartz tube with outer copper electrodes and supplied by the RF source of 13.54 MHz. The reactive atomic hydrogen was formed in plasma discharge. This atomic hydrogen reacted with the corrosive layer containing oxygen. This reaction created an unstable OH radical, which emitted light in the region of 305–320 nm. This radiation was detected by the optical emission spectroscopy and it was applied as process monitoring quantity. Rotational temperature and intensity of OH radicals were determined from obtained data. The sample temperature was measured by thermocouple installed inside the sample volume. Rusted samples were treated by low-pressure low-temperature hydrogen plasma. 16 samples were treated at different conditions – plasma power was 100 W, 200 W, 300 W, and 400 W at continuous mode and pulse mode with duty cycle of 25 %, 50 %, and 75 %. The pressure was between 140–160 Pa at hydrogen flow rate of 50 sccm. Samples after plasmachemical treatment were grey colored with white crystals on their surface. Corrosion layers were removed by spatula. The corrosion layers of some samples were easy removable, some others were difficult. Energy Dispersive X-ray Microanalysis, which was carried out after the treatment of 2 selected sample

Diplomová práce se zabývala studiem systému PP a částicové plnivo, konkrétně PPH a jako částicové plnivo byl použit komerčně dostupný CaCO3 (SOCAL P3). Tento typ plniva výrobce deklaruje jako plnivo bez povrchové úpravy. Práce měla za cíl především nalezení a odzkoušení vhodné metody a metodiky pro definované ošetření povrchu plniva. Toto je první krok nutný pro systematické studium vlivu různého typu adhesivní vrstvy na mechanické vlastnosti deklarovaného kompozitu. K povrchovému ošetření plniva byl využit plazmový výboj za atmosférického tlaku. Takto ošetřené plnivo bylo dále analyzováno pomocí sedimentační analýzy, infračervené spektroskopie (FT-IR) a rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Kompozity s různým objemovým podílem plniva byly připraveny v PIB a dále studovány krátkodobými testy. Vzhledem k experimentální náročnosti ošetření plniv, nebylo možné v daném časovém období realizovat celý původně zamýšlený program tj. studium vlivu různých typů adhezní vrstvy, včetně vytvoření modelu pomocí MKP. Nicméně nalezení a odzkoušení vhodné metody ošetření povrchu je zcela zásadní pro další studium. Použitá metoda byla poprvé použita na případ ošetření částicového plniva a je tedy možno tento postup považovat za původní., The diploma thesis was dealt with the study of system PP and particular filler, specifically PPH and like a filler was used commercially available CaCO3 (SOCAL P3). This type of filler is declared by the producer as a filler without surface treatment. The submitted thesis had a goal to find and testing the suitable method and methodology for defined surface treatment of the filler. This is the first step for systematic study of influence the various types of adhesive layer on mechanical properties of declared composite. The plasma discharge behind static pressure was used for the surface treatment of the fillers. These fillers were afterwards analyzed by using of sedimentation analysis, infra - red spectroscopy (FT-IR) and scan electron microscopy (SEM). The composites with various volume part of the fillers were prepared in PIB and studied by short-time tests. Regarding to experimental demand there wasn't possible to realize the whole originally intended program i. e. study of influence the different types of adhesive layer, including to form the model for FEM approach. Nevertheless finding and testing the suitable method of surface treatment is completely basic for the others study. The above mentioned method was used in this application for the first time and it is possible to consider this process like an original approach.

Tato diplomová práce se zaměřuje na plazmochemickou redukci modelových korozních vrstev připravených na bronzových vzorcích. Bronz byl hlavním materiálem pro výrobu předmětů v tzv. době bronzové. Nejprve byl velmi vzácný, a proto se používal pouze pro výrobu šperků a dalších ozdobných předmětů. Teprve později se z bronzu začaly vyrábět předměty denní potřeby a zbraně. Tyto předměty jsou nacházeny a je nutné je restaurovat a zachovat tak kulturní dědictví pro příští generace. K tomu přispívá výzkum a optimalizace podmínek plazmochemické redukce modelových korozních vrstev bronzových vzorků. Pro vytvoření definovaného povrchu byla použita metalografická bruska, nejprve s brusným papírem P 280, poté byl papír otočen o 90° a následně byl použit papír P 600. Tím bylo zajištěno sjednocení drsnosti povrchu celého bronzového vzorku, což je důležité pro zajištění stejných podmínek koroze. Obroušené vzorky byly omyty ethanolem a usušeny proudem horkého vzduchu. Aby se zamezilo styku s okolní atmosférou a následným zahájením koroze, byly vzorky uloženy do uzavíratelných polyethylenových sáčků. Následovala příprava modelových korozních vrstev. Jako korozní prostředí byla vybrána kyselina chlorovodíková a kyselina sírová. Petriho miska, umístěná na dně exsikátoru, obsahovala vždy 20 ml dané kyseliny. Vzorky byly uloženy na keramický rošt nad miskou a zde korodovaly (v parách kyseliny chlorovodíkové 34 dnů a v parách kyseliny sírové 27 dnů). Zkorodované vzorky byly ošetřeny v nízkotlakém vodíkovém plazmatu, které bylo buzeno RF generátorem. Vzorky byly vloženy do křemenného válcového reaktoru (délka 90 cm, vnitřní průměr 9,5 cm) s vně umístěnými měděnými elektrodami. Tlak v reaktoru se během experimentu pohyboval kolem 160 Pa, při průtoku vodíku 50 sccm. Ošetření trvalo vždy 90 minut a byl zvolen kontinuální nebo pulzní režim (se střídou 25%, 50% nebo 75%) a výkon 50-300 W. Průběh plazmochemického ošetření byl monitorován optickou emisní spektroskopií OH radikálů s použitím spekt, This diploma thesis is focused to the plasma chemical reduction of model corrosion layers prepared on bronze samples. Bronze was the main material for production of the subjects in Bronze Age. First, it was very rare, and therefore was used only for making jewellery and other decorative subjects. Later, the objects of daily use and weapons were produced of bronze. These objects are found and it is necessary to restore him and preserve the cultural heritage for future generations. The research and the optimalization of plasmochemical reduction of model corrosion layers on bronze samples contributes to this. A metallographic grinder was used to create a defined surface, first with the sandpaper P 280 and then after sample 90 degree rotation with the sandpaper P 600. This ensured uniform surface at all bronze samples that is necessary to provide the same corrosion conditions. The grinded samples were washed by ethanol and dried by hot air stream. To prevent contact with the surrounding atmosphere and successive initiation of corrosion, the samples were stored in lockable polyethylene bags. This step was followed by the preparation of model corrosion layers. Hydrochloric and sulfuric acids were chosen as corrosive environments. Petri dish containing 20 ml of the selected acid was placed at the bottom of the desiccator. Samples were placed to the ceramic grate, over the dish, and they were corroded (in vapours of hydrochloric acid for 34 days and in vapours of sulfuric acid for 27 days). The corroded samples were treated using low-pressure hydrogen plasma excited by RF generator. Treatment of samples was carried out in quartz cylindrical reactor (length of 90 cm, inner diameter 9.5 cm) with copper electrodes placed outside. The pressure in the reactor was ranged around 160 Pa at hydrogen flow rate of 50 sccm during the experiments. The continuous and pulse modes (duty cycle of 25%, 50% or 75%) at peak power of 50–300 watts were used for the treatment of 90 minutes durati

Tématem této bakalářské práce je diagnostika plazmatu během depozice tenkých organosilikonových vrstev. Jako monomer byl použit hexamethyldisiloxan (HMDSO), diagnostickou metodou byla emisní spektroskopie plazmatu. V teoretické části je popsáno plazma a jeho nejdůležitější vlastnosti. Dále je pozornost věnována procesům plazmochemické depozice tenkých vrstev, jejich využití a vlastností. Nakonec jsou uvedeny základy emisní spektroskopie a principy výpočtů vibračních, rotačních a elektronových teplot v plazmatu. Vlastní depozice probíhala jak v pulzním tak i v kontinuálním režimu RF výboje za sníženého tlaku 60 Pa. Kromě depozice v čistém HMDSO byly realizovány i depozice s HMDSO s přídavkem 10 a 25 % kyslíku. Měření probíhalo v rozmezích vlnových délek 320 až 780 nm. V získaných spektrech byly identifikovány jednotlivé čáry atomárního vodíku H-alfa a H-beta, také molekulové pásy CO přechody 0-0, 0-1, 0-2, 0-3 a druhého pozitivního systému N2 přechody 0-0, 0-1. U depozice s přidáním kyslíku byla také identifikována spektrální čára atomárního O. Ze spekter byly vytvořeny grafy, vyjadřující závislost intenzity na výkonu dodávaném do plazmatu. Z atomárních čar vodíku byla zjištěna elektronová teplota, která se pohybovala v rozmezí 2700 - 5500 K v závislosti na depozičních podmínkách. Vibrační ani rotační teplotu nebylo možné stanovit, neboť se pro detekované částice nepodařilo nalézt nezbytné molekulární konstanty. Na základě zjištěných výsledků bylo možno částečně určit složení plazmatu a stanovit některé jeho vlastnosti. Výsledky ukazují, že složení i dodávaná energie významně ovlivňují plazma jako takové a do budoucna bude třeba věnovat pozornost tomu, jak tyto parametry ovlivňují vlastnosti vytvářených tenkých vrstev., This Bachelor thesis deals with plasma diagnostics during deposition of thin organic-silicone layers. Hexamethyldisiloxane (HMDSO) was use as a precursor and emission spectroscopy of plasma was used as diagnostic method. Theoretical part describes plasma and its most important properties. Attention has been also paid to processes of plasma-chemical deposition of thin layers, their use and properties. Finally, principles of emission spectroscopy and calculation procedures of vibrational, rotational and electron temperatures in plasma are described. Deposition itself was realised both in pulse and continuous mode of RF discharge under decreased pressure of 60 Pa. Apart from deposition in pure HMDSO also depositions with HMDSO with addition of 10 and 25 % of oxygen were realised. Measurements were performed in wavelength interval from 320 to 780 nm. Individual lines of atomic hydrogen H-alpha and H-beta were identified in the obtained spectra, as well as molecular bands of CO transitions 0-0, 0-1, 0-2, 0-3 and the second positive nitrogen system transitions 0-0, 0-1. The spectral line of atomic O was identified if oxygen was added into the reaction gas mixture. The dependences of selected bands and lines intensities on the power supplied to plasma were observed. Electron temperature was determined from hydrogen atomic lines, and it was varied within the interval from 2700 to 5500 K in dependence on deposition conditions. It was impossible to determine vibrational and rotational temperatures, since the necessary molecular constants for the detected particles were not found. Based on the obtained results, it was possible to determine partly composition of plasma and to determine some of its properties. Results show that composition and supplied energy influence considerably plasma itself and that in future it will be necessary to investigate relation between these parameters and properties of created thin layers.

Tato diplomová práce se zabývá analýzou povrchu a charakterizací optických vlastností tenkých vrstev vytvořených plazmovou polymerací hexamethyldisiloxanu (HMDSO) na křemíkovém podkladě v RF plazmatu v průmyslovém depozičním zařízení. Takto vytvořené vrstvy slouží jako ochranné povlaky na reflexní vrstvy v reflektorech automobilů nebo na solárních panelech. Teoretická část se zabývá plazmatem, jeho výskytem, vlastnostmi, diagnostikou a aplikací. Jsou zde zmiňovány tenké vrstvy, jejich tvorba a charakterizace i teoretické seznámení s monomerem (a skupinou, do které patří), ze kterého se tvoří zkoumaná vrstva. Jsou zde zmíněny i nejčastěji používané metody pro diagnostiku vrstev, jako je infračervená spektroskopie a elipsometrie. Jelikož dochází během používání k degradaci materiálu působením vnějších podmínek, zabýváme se i vlivem stárnutí a degradace vrstev na jejich vlastnosti. K tvorbě vrstev byla použita průmyslová depoziční komora AluMet 1800V firmy Leybold optics instalovaná ve firmě Zlín Precision. Vrstvy byly vytvářeny za různých podmínek, které byly voleny tak, aby byly blízké skutečným podmínkám používaným v technologii. Při depozicích byly použity různé výkony (2-5 kW) a byly realizovány série depozic pro různé průtoky monomeru. Dále byl studován vliv příměsi kyslíku na vytvářené vrstvy. Kvůli kontrole procesů probíhajících v plazmatu byla během depozice snímána optická emisní spektra spektrometrem Jobin Yvon Triax 320. Z každé série vzorků byla část dále podrobena expozici UV zářením (48 hodin při výkonu 0,68 W/m2 na vlnové délce 340 nm) za účelem simulace podmínek, které mohou ovlivňovat vlastnosti vrstev v praxi. Povrch byl zkoumán pomocí měření spektrální intenzity odraženého světla v různých úhlech pozorování. Spektra odraženého světla byla proměřena ve viditelné oblasti pro úhel mezi dopadajícím a odraženým paprskem 40-150° s krokem 10°. Bylo realizováno i měření různých vzorků pod stejným úhlem a zjišťovaly se vlivy podmínek na intenzitu odraženého, This thesis deals with surface analysis and characterization of optical features of thin films created by hexamethyldisiloxane (HMDSO) plasma polymerization on silicon wafers. The RF plasma industrial deposition equipment was used for the thin layers formation. These thin films serve as protective coatings on the reflective layer in the car light or solar panels. Theoretic part gives basic information about plasma, its occurrence, features, diagnostics and applications. Thin layers, their production and characterization are discussed here, too. Theoretic description of monomer material (including the group of other organosilicones) is also presented here. The FTIR spectroscopy and elipsometry are mentioned as the main methods for thin films characterisation. Because material during its practical use degrades due to external conditions, the influence of them on the thin layer properties is studied using the accelerated aging of created films. Industrial deposition chamber AluMet 1800V made by Leybold Optics, Ltd. installed in Zlin Precision company was used for the thin films production. Thin films were created under different conditions that were selelected near to the real conditions used in technology. Various applied powers (2-5 kW) were used for the deposition under different monomer flows. Further, the influence of oxygen addition on the created film properties was investigated. The deposition process was monitored by optical emission spectroscopy. The spectrometer Jobin Yvon Triax 320 with CCD detector was used. The selected part from every samples set was exposed by UV radiation (48 hours at radiation density of 0.68 W/m2 at 340 nm) to simulate the probable conditions during the layers real use. The surface properties were investigated by measurement of reflected light spectral intensity in the visible range at different angles. The angle between incident and reflected beam was varied in the interval of 40 - 150° with 10° step. The influence of sample prepara

Tématem diplomové práce je diagnostika plazmochemických depozičních procesů s využitím organokovových sloučenin. Zástupcem organokovových sloučenin byl zvolen titanium (IV)isopropoxid, jenž je často využíván jako prekurzor pro plazmochemické depozice fotokatalytických vrstev TiO2, které nacházejí široké uplatnění v oblasti environmentálních procesů a technik, zejména k odstraňování různých polutantů. Tenké vrstvy obecně se v poslední době staly jedním z nejvyužívanějších způsobů pro povrchové úpravy materiálů. Jsou využívány jako ochranné nebo funkční vrstvy, používají se pro zlepšení povrchových vlastností materiálů jako je např. modifikace adheze k různým sloučeninám. Struktura plazmových polymerů je odlišná od klasického polymeru. Měření probíhalo na komerčním zařízení Plasmatreater AS 400. V teoretické části je popsán aparát pro studium a diagnostiku plazmochemických procesů a technologií. Jako diagnostická metoda byla zvolena optická emisní spektroskopie, proto jsou zde uvedeny její základní poznatky využité v práci. Pro diagnostiku vytvořených tenkých vrstev byla zvolena infračervená spektroskopie a rentgenová fotoelektronová spektroskopie, které jsou rovněž velmi stručně uvedeny v této části práce. Výsledková část se skládá ze dvou oddílů. První oddíl je věnován diagnostice plazmatu pomocí optické emisní spektroskopie pro výboj generovaný v dusíku a pro výboj generovaný ve vzduchu. Měření bylo prováděno při sedmi odlišných střídách a dvou různých průtocích pro každý z pracovních plynů zvlášť. V obou případech jsme identifikovali pásy dusíku prvního negativního a druhého pozitivního systému, radikálu CN, atomárního kyslíku a čar Cr a Cu pocházejících z materiálu trysky. V případě, že byl přidáván prekurzor, byly rovněž identifikovány čáry titanu a pásy TiO. Z identifikovaných čar chromu byly vypočítány elektronové teploty a sestaveny mapy elektronových teplot výboje pro kontinuální a pulzní režim se střídou 70% pro dusíkové plazma s průtokem prekursoru 500 scc, The aim of this work is diagnostic of plasma chemical deposition thin films based on organometallic precursors. Thin layers have recently become one of the most used methods for surface treatment of materials. They are used as a protective, functional layer, they improve surface properties of materials or increase or reduce the adhesion to various compounds. Plasma polymers are a modern trend in surface treatment technology. Their structure is different from classical polymers. The titanium (IV)isopropoxide was chosen as a monomer example, which is frequently used as a monomer for photocatalytic TiO2 films plasma deposition. These thin films are very promising for the removal of various air and water pollutants and thus they can significantly help in the increase of the environmental quality. Measurements took place on a commercial device Plasmatreater AS 400. The theoretical part describes the background needed for the study and diagnostics of plasma processes and technologies. The optical emission spectroscopy was chosen as a diagnostic method, and thus its principles are outlined in the theoretical part. Infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were applied for the diagnostics of prepared thin films and they are also described in the theoretical part. The experimental part contains two sections. The first section is dedicated to the plasma diagnostics by optical emission spectroscopy. Discharge was generated in nitrogen or in the air. Measurements were performed at seven different duty cycles and at two different flow rates for each of the working gases. The molecular bands of nitrogen first negative and second systems, CN violet bands, and atomic lines of oxygen and nozzle elements (Cu, Cr) were identified in the spectra. The titanium lines, and bands of TiO were determined if the precursor was added. Electron temperature was calculated using chromium lines, and electron temperature maps were obtained for continuous mode and pulse mode with dut

Tématem diplomové práce je diagnostika plazmatu užívaného pro depozice tenkých vrstev na bázi organo-křemíkových sloučenin. Tyto vrstvy mají široké využití jako ochranné povrchy materiálů nebo ochranná fáze při tvorbě vystužení skleněných vláken. V teoretické části jsou uvedeny základy optické emisní spektroskopie a hmotnostní spektroskopie a základy výpočtu rotační, vibrační teploty a elektronové teploty plazmatu. Při depozici byl jako monomer využit tetravinylsilan (TVS) v radiofekvenčním kapacitně buzeném výboji. Jako diagnostická metoda byla použita optická emisní spektroskopie a hmotnostní spektroskopie. Vlastní depozice probíhala v kontinuálním režimu při výkonech 20, 25, 40, 50, 60 a 70W a pulzním režimu s aktivním výbojem v poměru 1:1, 1:4 a 1:9 při výkonu 50 a 10 W. V jednotlivých spektrech byly identifikovány čáry atomárního vodíku Balmerovy série a celá řada rotačních čar odpovídajících molekule vodíku. Dále se podařilo ve spektrech identifikovat molekulární pásy SiH, CH a C2. Z rotačních čar pásu 0-0 molekuly CH byla stanovena rotační teplota, která se pohybovala v rozmezí 600 – 1000 K v závislosti na depozičních podmínkách. Z atomárních čar vodíku byla stanovena teplota elektronů v rozmezí 3600-7500 K. Souběžně s optickými emisními spektry byla snímána i in situ hmotností spektra TVS, která ukázala, že s klesajícím výkonem dodávaným do plazmatu v kontinuálním režimu klesá i fragmentace monomeru. Tyto výsledky potvrzuje i OES v případě radikálu CH a látek obsahujících vodík, jiné částice byly optickou emisní spektroskopií většinou neměřitelné. Stejné výsledky byly pozorovány v závislosti na výkonu dodávaném do aparatury. Dosažené výsledky jasně ukazují, že fragmentace monomeru klesá s klesajícím výkonem dodávaným do plazmatu. Přesné stanovení složení vzniklých vrstev je předmětem dalšího bádání a stejně tak i další popis parametrů plazmatu., The aim of this work is plasma diagnostic during the deposition of thin films based on organosilicone compounds. These layers have a wide range of applications mainly as protective coatings or intermediate phase in composites reinforced by glass fibers. The theoretical part of this work gives a basic fundaments of optical emission spectroscopy and mass spectroscopy and describes procedures for rotational, vibrational, and electron temperature calculations. The RF capacitive coupled discharge in configuration with planar electrodes was used with tetravinylsilane (TVS) organosilicone monomer in this study. The optical emission spectroscopy and mass spectroscopy were applied for the plasma diagnostics. The deposition process was carried out in continuous regime with applied power of 20, 25, 40, 50, 60, and 70 W, some experiments were done also in pulsed regime with duty cycle 1:1, 1:4 and 1:9 at fixed power of 50 W and 10 W when discharge was on. The atomic lines of hydrogen Balmer series and many rotational lines of molecular hydrogen were identified in the spectra. Besides them, the molecular bands of SiH, CH and C2 species were observed. The rotational temperature calculated from 0-0 CH band was in the range of 600 – 1000 K depending on the discharge conditions. The electron temperature in the range of 3600-7500 K was calculated from hydrogen atomic lines. In situ mass spectra collected simultaneously with optical emission spectra showed TVS monomer fragmentation increase with the increase of applied power in continuous regime. This result well correlated with OES in case of CH radical and hydrogen species, the other particles were mainly non-measurable by emission spectroscopy. The same results were also obtained with respect to the duty cycle parameter. The presented results clearly demonstrated the increase of monomer fragmentation with the increase of mean applied discharge power. Determination of prepared layer properties is a subject of other works and their r

Bakalářská práce se zabývá studiem chemických procesů v atmosféře Titanu simulované v laboratorních podmínkách. Abnormální doutnavý výboj jako předstupeň pro klouzavý obloukový výboj byl použit pro vygenerování plazmatu ve směsi dusík-metan, která odpovídá složení atmosféry Titanu. Jako základní diagnostická metoda plazmatu posloužila optická emisní spektrometrie. Teoretická část práce stručně popisuje historii studia atmosféry Titanu včetně posledních dosažených výsledků z průzkumu meziplanetární sondou. Dále jsou uvedeny základní vlastnosti plazmatu včetně jeho diagnostiky. Jednotlivé komponenty stanovené v atmosféře Titanu jsou molekuly N2, CH4, H2, stejně jako řada uhlovodíků s nižší hmotností včetně HCN, C2H2 a C2H4, rovněž byly nalezeny i stopy některých vyšších uhlovodíků a aminokyselin. Zvolená elektrodová konfigurace odpovídala klouzavému elektrickému obloukovému výboji s mezielektrodovou vzdáleností 2 mm, na elektrody bylo přiloženo vysoké napětí s výkonem do 300 W. Plazma bylo vygenerováno za atmosférického tlaku ve směsi dusík - methan (0,5 - 2,5% metanu). Oba plyny byly použity s čistotu až 99,999%, a celá aparatura byla před měřením evakuovány pro potlačení stopových příměsí kyslíku. Optická emisní spektra byla získána v závislosti na dodávaném výkonu a složení plynné směsi. Ve spektrech se podařilo identifikovat molekulární pásy dusíku a radikálu CN, stejně jako atomové čáry vodíku a uhlíku. Vibrační teploty 2300 - 8000 K byly stanoveny ze spekter N2, N2+, CN a C2. Rotační teploty vypočtené z pásů 0-0 druhého pozitivního systému dusíku a CN se pohybovaly v intervalu 1200 - 4800 K v závislosti na experimentálních podmínkách. Výsledky byly využity v článku odeslaném do mezinárodního časopisu. Získané poznatky mohou být použity jako základ pro budoucí studium atmosféry Titanu i s využitím jiných elektrických výbojů., The bachelor’s thesis deals with study of chemical processes in Titan atmosphere simulated under laboratory conditions. The abnormal glow discharge as a for-step for gliding arc discharge was used for the plasma generation in nitrogen-methane gas mixture corresponding to the Titan atmosphere composition. The optical emission spectroscopy was chosen as the basic plasma diagnostic method. The theoretic part of thesis describes briefly history of Titan atmosphere studies including the last space craft obtained results. Later, the fundamental properties of plasmas including their diagnostics are given. The general components determined in Titan atmosphere include N2, CH4, H2 molecules as well as a suite of lower weight hydrocarbons including HCN, C2H2 and C2H4; some traces of higher hydrocarbons and amino acids were determined, too. The electrode configuration corresponding to gliding arc arrangement with interelectrode gap of 2 mm was used with high voltage power supply giving power up to 300 W. Plasma was generated in the nitrogen-methane mixtures (0.5 – 2.5 % of methane) at atmospheric pressure. Both gases had purity better than 99.999% and all system was evacuated before measurement to suppress oxygen traces. Optical emission spectra were taken in dependence of applied power and gas mixture composition. Nitrogen and CN radical spectra as well as atomic lines of hydrogen and carbon were identified in the spectra. The vibrational temperatures of 2300 - 8000 K were determined from the spectra of nitrogen second positive, CN violet and C2 spectral systems. Rotational temperature calculated from nitrogen second positive and CN violet 0-0 bands varied in the interval of 1200 - 4800 K depending on the experimental conditions. The obtained results were submitted as a part of paper into international journal. The obtained results maybe used as a fundament for the future study of Titan atmosphere using also other discharge.

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., This Bachelor Thesis deals on the study of organosilicone monomers in plasma. The dimethylphenylsilane (DMPS) was chosen as the organosilicone example. The theoretical part gives basic overview of plasmachemical processes and technologies used in present world. Some part is reserved for the description of plasma diagnostic basic methods as optical emission spectroscopy and mass spectroscopy. The experimental part is constituted from two different experiments. The first one was done as model experiment of DMPS fragmentation by electron beam of exact energy and it was completed at Faculty of Mathematics, Physics and Informatics in Bratislava. Results of these experiments brought a set of electron energies needed for the creation of various ionic fragments from the original molecule as well as the cross sections for their creation. The second part of the experiments was carried out under the inductively coupled RF low pressure plasma conditions during the deposition of DMPS based thin films. The plasma was monitored by optical emission spectroscopy at different discharge power. Various species were identified in the spectra. The calculation of plasma parameters and their comparision with the model experiment data will be subjects of the further work.

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., The aim of this work is plasma diagnostic during the deposition of thin films based on organosilicone compounds. Tetravinylsilane (TVS) was used in this study; the optical emission spectroscopy was applied for the diagnostics. The theoretical part of this work gives a basic fundaments of optical emission spectroscopy and brings the procedures for rotational, vibrational, and electron temperature calculations. The deposition process was carried out in pulsed regime with duty cycle 1:4 to 1:499. The pure TVS and TVS containing 10, 40 and 80 % with total gas mixture flow rate of 0.5 sccm were used during the deposition. The hydrogen atomic lines and many rotational lines of molecular hydrogen were identified in the spectra. Besides them, the molecular band of SiH, CH and C2 were observed. The atomic oxygen lines and continuum with a maximum at 550 nm were recorded in the case when oxygen was added. The rotational temperature calculated from 0-0 CH band was in the range 1700 - 2100 K depending on the discharge conditions. The electron temperature of about 1800 K was calculated from hydrogen atomic lines. The experimental results showed the partial plasma composition and some plasma basic characteristics were obtained.

Plazmochemické procesy sú jednou z metód, ktoré sa využívajú na čistenie odpadových vôd. Odpadové a úžitkové vody z domácností obsahujú mnoho organických látok, ktoré musia byť odstránené, aby mohla byť voda znovu použitá v domácnostiach alebo priemysle. Cieľom diplomovej práce jerozklad alkaloi¬dov počas plazmového procesu. Teoretická časť je preto zameraná na generáciu elektric¬kého výboja v kva¬palinách a charakteristiku vybraných alka¬loidov. V práci je sledovaný rozklad kofeínu a chinínu v elektrickom výboji, ktorý je genero¬vaný v diafragmovej konfigurácii. Experimenty boli uskutočňované vo vsádzkovom reaktore, ktorý je rozdelený do dvoch častí prostredníctvom diafragmy vyrobenej z keramického mate¬riálu ShapalTM-M (hrúbka 3,0 mm, priemer otvoru 1,0 mm). Boli použité elektródy z nerezo¬vej ocele s rozmerom 5×12 cm. Priemerný elektrický výkon bol nastavený na hodnotu 135 W a doba každého experimentu bola 60 minút. Roztoky kofeínu (celkový objem 4 l) boli pripra¬vené v koncentráciách 10, 25 a 50 ppm a roztoky chinínu v koncentráciách 5, 10 a 15 ppm. Počia¬točná vodivosť roztokov bola upravená pomocou chloridu sodného na tri rôzne hod¬noty – 400, 750 a 1000 µS•cm-1. Experimentálna časť pozostáva taktiež z využitia analytických metód, ktoré boli potrebné na kvantifikáciu pozorovaných látok. Peroxid vodíka produkovaný počas elektrického výboja je stanovený kolorimetrickou metódou, ktorá je založená na tvorbe žlto sfarbeného komplexu z peroxidu vodíka a titánového činidla. Koncentrácia kofeínu bola určená UV spektrometriou pri vlnovej dĺžke 273 nm a následne bola uskutočnená analýza HPLC/MS. Degradácia chi¬nínu bola analyzovaná pomocou UV-VIS spektrometrie a fluorescenčných meraní. Generácia plazmy vo vodných roztokoch zapríčiňuje vznik hydroxylového radikálu, pero¬xidu vodíka, kyslíka, vodíka a iných reaktívnych častíc. Peroxid vodíka, ktorý vzniká v plaz¬me, je následne spotrebovaný na degradáciu organických látok v roztoku. To je vysvet¬lením nameranej nižšej kon, Plasmachemical processes are one of the methods used for wastewater treatment. Sewage and household wastewaters include a variety of organic substances that must be removed to reuse water in industry or households. The aim of this diploma thesisisthe observation of alkaloids decomposition by plasma chemical process. The theoretical part is focused on plasma generation in liquids and characterization of selected alkaloids. The decomposition of caffeine and quinine in direct current electrical discharge in liquid with diaphragm configuration is investigated in this work. The experiments were carried out in a batch reactor divided into two parts by a diaphragm made from ceramic material ShapalTM-M (thickness 3.0 mm, pin-hole diameter 1.0 mm). The stainless steel electrodes of 5×12 cm size were used. The mean electric power was set to 135 W for an operation time of 60 minutes in each experiment. Caffeine solutions (total volume of 4 L) were prepared in concentrations of 10, 25 and 50 ppm, quinine solutions in concentrations of 5, 10 and 15 ppm. The initial conductivity was adjusted by sodium chloride at three different values – 400, 750 or 1000 µS•cm-1. The experimental part consisted also of using analytical methods necessary for compound quantification. Hydrogen peroxide formation during the electrical discharge was determined by colorimetric method based on generation of yellow complex with titanium(IV) sulfate reagent. The caffeine concentration was measured by UV spectrometric method at wavelength 273 nmand thenHPLC/MS analysis was performed. Quinine degradation was monitored by UV-VIS spectrometry and fluorescent measurements. The plasma generation in water solutions induces formation of hydroxyl radical, hydrogen peroxide, oxygen, hydrogen and other reactive species. Hydrogen peroxide is produced and then utilized in degradation of organic compounds and thus lower concentration of H2O2was measured in solution with caffeine and quinine than in solution without alk

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., A plasmachemical reduction of corrosion layers on copper was studied. In this case two series of copper samples were prepared and putted in two corrosive environments for one week. The first corrosive environment contained a concentrated nitric acid and the second environment contained a concentrated sulfuric acid. Samples thus prepared were ready to be plasmachemicaly treated. The plasmachemical reductions took place in low-temperature, low-pressure, non-isothermal, high-frequency-inducted hydrogen plasma on the Faculty of Chemistry in University of Technology in Brno. The discharge was generated in continual or pulse mode with changeable pulse ratio. To monitor the reduction process an optical emission spectroscopy was used. The radiation from plasma discharge was measured by an optical spectrometer in the intervals of 1 to 10 minutes. An object of our concern in collected spectrum was the radiation of OH radicals with electromagnetical wavelenght in a range of 305 – 330 nm, and which were produced in a reaction between the hydrogen radicals and the oxygen atoms, contained in the corosion layers. A rotation temperature of plasma was calculated from the spectrums of OH radicals in a dependence of discharge conditions. Gathered findings will give us a better knowing of this conservation technique, that is used for treatment of the corroded surfaces of the archeological artifacts, and will also allow more provident appliance of this method on a copper historical objects.

Tématem této bakalářské práce je diagnostika plazmatu pro tvorbu tenkých vrstev na bázi organokřemičitanů. Jako prekurzor pro plazmovou depozici byl použit hexamethyldisiloxan za přítomnosti kyslíku a diagnostika byla prováděna pomocí optické emisní spektroskopie. V teoretické části práce jsou shrnuty základní vlastnosti plazmatu, procesy probíhající při plazmové polymeraci a depozici, dále je přiblížena problematika tenkých vrstev a jejich využití při povrchové úpravě materiálů. Poměrně velká část je věnována specifikaci fyzikálně-chemické podstaty použité analytické metody, tj. optické emisní spektroskopie. Nakonec jsou popsány principy využívané pro výpočet rotační, vibrační a elektronové teploty plazmatu. Vlastní depozice probíhala jak v kontinuálním, tak i v pulzním režimu radiofrekvenčně buzeného kapacitně vázaného výboje plazmatu ve zvonovém reaktoru. Byl zkoumán vliv průtoku monomeru, výkonu plazmatu a velikosti střídy na depoziční proces. V jednotlivých spektrech byly identifikovány atomární čáry vodíku Balmerovy série, dále atomární čára kyslíku a molekulové pásy CO, které byly určeny jako Angstromův systém a 3. pozitivní systém. V případě těchto identifikovaných fragmentů byla zjišťována jejich intenzita v závislosti na obsahu monomeru ve směsi, výkonu plazmatu a střídě. Z relativních intenzit atomárních čar vodíků Balmerovy série byla vypočítána elektronová teplota plazmatu. Rotační ani vibrační teplotu nebylo možné určit, protože se ve spektrech nenacházely žádné vhodné fragmenty pro jejich stanovení. Na základě výše uvedených poznatků bylo určeno částečné složení plazmatu a některé jeho vlastnosti. Předmětem následujícího zkoumání bude stanovení přesného složení vzniklé tenké vrstvy a vyšetření dalších charakteristik plazmatu. Plazmová depozice je ovlivňována celou řadou faktorů a hledání jejich optimální kombinace pro co nejefektivnější depoziční proces je naším cílem do budoucna., The aim of this thesis is plasma diagnostic during deposition of thin films based on organosilicones. Hexamethyldisiloxane was used as a precursor for plasma deposition in the presence of oxygen, and the diagnosis was performed by using optical emission spectroscopy. The theoretical part summarizes the basic characteristics of plasma and processes occurred at plasma polymerization and deposition. It also deals with thin films and their use in coating materials. A relatively large part is devoted to the specification of the physical-chemical nature of the used analytical method – optical emission spectroscopy. Finally, the principles of rotational, vibrational and electron temperature calculations are described. The contemporary deposition process was carried out in continuous and pulsed mode of radiofrequently excited capacitively coupled discharge. The effects of monomer flow rate, plasma power and duty cycle on the deposition process were studied. In the individual spectra, atomic hydrogen lines of Balmer’s series as well as an atomic oxygen line were identified. Molecular bands of CO have been identified as Angstrom’s system and 3. positive system. In the case of the identified fragments, the intensity dependencies on the monomer concentration in mixture, plasma power and duty cycle were detected. Electron temperature of plasma was also calculated using the relative intensities of atomic hydrogen lines of Balmer’s series. Vibrational and rotational temperature could not have been determined because no suitable fragments for their determination were found in the spectrum. Based on findings mentioned above, partial composition of plasma and some of its properties were estimated. The subject of the further research will be determination of the exact content and structure of the thin films and investigation of other plasma characteristics. Plasma deposition is influenced by many factors, and the study of their optimal combination for the most efficient deposition pro

V této dizertační práci byla řešena problematika aplikace nízkotlakého nízkoteplotního plazmatu na vrstvy korozních produktů na bronzu. Vrstvy korozních produktů na vzorcích byly připravovány uměle. Díky tomu měly stejné složení a mohly být během experimentů nevratně zničeny, což by u reálných archeologických artefaktů nebylo možné. Vzorky byly nařezány z bronzu, slitiny mědi a cínu, s ohledem na velikost plazmochemické aparatury. Pomocí XRF bylo zjištěno složení bronzu. Každý vzorek byl před uložením do korozně aktivního prostředí omyt etanolem a osušen proudem teplého vzduchu. Až do této fáze byl postup pro všechny vzorky stejný. Při tvorbě vrstev korozních produktů bylo potřeba zohlednit dva faktory: časové možnosti a reálnost korozně aktivního prostředí. Díky kladení důrazu na jeden či druhý faktor vzniklo několik skupin vzorků s různě degradovanými povrchy. Nejrychlejším způsobem bylo umístění vzorků do korozní komory, kde na ně působil roztok chloridu sodného za zvýšené teploty. Vzorky zkorodovaly během několika dnů. Delším, ale z hlediska kompaktnosti lepším způsobem, se ukázal postup, kdy byly vzorky uzavřeny do exsikátoru. Na jeho dně se nacházela Petriho miska s anorganickou kyselinou, v našem případě kyselinou chlorovodíkovou. Tímto způsobem zkorodovaly vzorky během jednoho měsíce. Nejdelším, ale nejrealističtějším, postupem bylo zakopání vzorků do půdy respektive do kompostu. Tento postup však prodloužil délku tvorby vrstev korozních produktů na dva roky. Po vytažení vzorků z kteréhokoliv korozního prostředí, byly vzorky vysušeny za sníženého tlaku a následně byly uloženy do bariérové folie společně s absorbéry vlhkosti a kyslíku. Vzorky s takto připraveným vrstvami korozních produktů byly ošetřeny v nízkotlakém nízkoteplotním plazmatu. Ošetření probíhalo v aparatuře, jejímž základem byl reaktor – válec z křemenného skla o průměru 100 mm a délce 900 mm. Do reaktoru byl přiváděn pracovní plyn nebo směs pracovních plynů o celkovém průtoku 50 sccm. V našem, The thesis deal with applying low-pressure low-temperature plasma to corrosion products layers on bronze. Layers of corrosion products on samples were artificially prepared. As a result, they had the same composition and could be irreversibly destroyed during experiments, which would not be possible with real archeological artifacts. Bronze, copper and tin alloy, samples were cut with respect to the size of the plasma-chemical device. XRF was used to determine the bronze composition. Before being corroded by the active medium, each sample was washed with ethanol and dried with a hot air stream. Until now, the procedure was the same for all samples. During formation of corrosion products layers, two factors have to be taken into account: the time consumption and the corrosiveness of the active environment. By focusing on one or the other factor, several groups of samples with differently degraded surfaces were created. The fastest way was to place samples in a corrosion chamber where sodium chloride solution was applied at the elevated temperature. The samples were corroded within a few days there. Longer, but in terms of corrosion products layers compactness better way proved procedure where the samples were sealed in the desiccator. At the desiccator bottom the Petri dish with an inorganic acid was placed, in our case, with hydrochloric acid inside. This method corroded the samples within one month. The longest but the most closed to the real live method was the burial of samples into soil or compost. However, this method corroded the samples within two years. Final step after the samples were removed from any corrosive environment, were dried under low pressure and were placed in a barrier film made bag together with moisture and oxygen absorbers. So prepared samples with layers of corrosion products have been treated in a low-pressure low-temperature plasma. Treatment was carried out in the apparatus which is based on the reactor: cylinder of quartz glass having

Přesný mechanizmus samotného zapálení výboje v roztocích není dosud znám, ačkoli v posledních několika letech došlo k velkému pokroku a přiblížením, z nichž některá jsou nastíněna v teoretické části práce. Tato práce je rozdělena na dvě experimentální části. První část se zabývá diagnostikou diafragmového výboje v roztocích elektrolytů a druhá část je zaměřena na jeho využití k rozpadu aglomerátů (vyšší homogenizaci distribuce) uhlíkových nanotrubek v roztocích. V experimentu 1 se k diagnostice diafragmového výboje v roztocích elektrolytu používaly tři různě velké reaktory (4 l, 100 ml, 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Diagnostika probíhala pomocí časových záznamů proudu a napětí s doplněním synchronizovaných snímků z ICCD kamery, které byly zapojeny do čtyřkanálového osciloskopu. V-A charakteristiku lze popsat pomocí tří dějů probíhajících v roztoku elektrolytu za postupného zvyšování napětí. Za postupného zvyšování napětí v roztoku dochází nejdříve k elektrolýze. Další fáze je tvorba mikrobublin či bublin, která je na křivce charakteristická mírným poklesem nárůstu procházejícího proudu. Prudkým nárůstem procházejícího proudu je zase charakteristická poslední fáze a to výbojová fáze. Vzdálenost elektrod od diafragmy nijak významně neovlivňuje V-A charakteristiku. S vyšším průměrem dírky prochází vyšší proud, což však nemá vliv na počátek generace bublin či zápalné napětí. Čím je tloušťka diafragmy vyšší, tím je potřeba vyšší napětí k počátku generace bublin a následně i k zapálení výboje. Porovnáním napětí počátku generace bublin a zápalných napětí pro PET diafragmy a diafragmy z keramiky nebyl zjištěn žádný zásadní rozdíl. Jedním z nejdůležitějších parametrů je vodivost roztoku elektrolytu. Čím vyšší je vodivost roztoku, tím je potřeba nižší napětí pro počátek generace bublin a také dochází ke generaci výboje při nižším zápalném napětí. Druhá experimentální část je zaměřena na zkoumání vlivu diafragmového výboje na uhlíkové nanotrubky. Pro úpravu uhlíkových nan, The exact mechanism of the discharge in liquids ignition is not sufficiently known up to now. Although during the last years was achieved the great progress and overloading which some of them are written in this theoretical part of thesis. This thesis is divided into two experimental parts. When the first part deals with diagnostics of diaphragm discharge in electrolyte solutions and the second part is focused on its use for uncoiling (higher homogenization) of carbon nanotubes in solutions. In experiment 1, three different sized (4 l, 100 ml, 50 ml) diaphragm discharge configurations were used to diagnose diaphragm discharge in electrolyte solutions. Diagnostics is done through current and voltage waveforms with the addition of synchronized ICCD camera images that have been connected to a four-channel oscilloscope. The V-A characteristic can be described by three events occurring in the electrolyte solution with a gradual increase in voltage. Slowly increasing of the voltage in the solution leads first to electrolysis. The next phase is the formation of microbubbles or bubbles, which is characteristic of the curve by a slight decrease in the increase of the current passing between electrodes. The sudden increase in the current flow is characteristic of the last phase, namely the discharge phase. The distance of the electrodes from the diaphragm does not significantly affect the V-A characteristic. The higher diameter of the pin hole, therefore, has a higher voltage, but this does not affect the origin of bubble generation or breakdown. The higher thickness of diaphragm, the higher voltage is needed to the beginning of the bubbles generation, and consequently the discharge breakdown. Comparison of the voltage of the start generation of the bubbles and breakdown for PET diaphragms and diaphragms from the ceramic there was no mark able difference. One of the most important parameters is the conductivity of the electrolyte solution. The lower voltage is needed for the

Předmětem dizertační práce bylo studium sterilizačních účinků dielektrického bariérového výboje pracujícího za atmosférického tlaku. Jako modelové mikroorganismy byly při studiu použity plíseň Aspergillus niger, grampozitivní bakterie Bacillus subtilis a částečně také gramnegativní bakterie Escherichia coli. Vzorky mikroorganismů byly naneseny na papír Whatman 1 nebo PET folii a vystaveny účinkům plazmatu. Plazma bylo generováno v prostředí argonu, dusíku, suchého a vlhkého vzduchu s frekvencí do 10 kHz a hustotou výkonu dle použitého plynu 1,2-2,9 W/cm3. Sterilizační účinky dielektrického bariérového výboje byly hodnoceny z hlediska vlivu procesního plynu, hustoty výkonu dodávaného do plazmatu, délky expoziční doby, typu mikroorganismu a materiálu nosiče. Část této studie byla zaměřena na zhodnocení příspěvku jednotlivých mechanismů (UV, teplota a reaktivní částice) k inaktivaci v jednotlivých procesních plynech a vlivu vlhkosti procesního plynu na průběh sterilizačního procesu. Plazma bylo diagnostikováno pomocí optické emisní spektroskopie, teplota byla monitorována termočlánkem. Mimoto bylo pomocí rastrovací elektronové mikroskopie zhodnoceno mechanické poškození buněčného materiálu a případný vliv plazmového opracování na nosný materiál. Na základě dosažených výsledků lze říci, že s nárůstem expoziční doby klesal počet životaschopných mikroorganismů. Obdobně s nárůstem hustoty výkonu dodávaného do plazmatu docházelo k nárůstu rychlosti inaktivace. Při sterilizaci vzorků spor A. niger v plazmatu generovaném v jednotlivých procesních plynech klesaly sterilizační účinky plazmatu dle použitého plynu v pořadí argon, vlhký vzduch, dusík a suchý vzduch. Výsledky sterilizace dalších modelových mikroorganismů v prostředí argonu ukázaly, že citlivost vegetativních buněk resp. spor mikroorganismů vůči účinkům DBD klesala v pořadí: spory A. niger, vegetativní buňky B. subtilis, vegetativní buňky E. coli a spory B. subtilis. Současně porovnáním výsledků získaným při sterili, The overall goal of the presented dissertation thesis was to study the sterilization efficiency of dielectric barrier discharge operated at atmospheric pressure. The fungi Aspergillus niger, gram-positive bacteria Bacillus subtilis and in some experiments also gram-negative bacteria Escherichia coli were used as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. The samples of microorganism were placed on paper Whatman 1 or PET foil and exposed to plasma. The plasma was generated in argon, nitrogen, synthetic dry/humid air with frequency up to 10 kHz and plasma power density in the range of 1,2-2,9 W/cm3 (according to the process gas). The influence of process gas, plasma power density, plasma exposition time, type of microorganism and material of the substrate on the sterilization effect of dielectric barrier discharge was evaluated. Furthermore the contribution of each single mechanism (UV radiation, temperature and reactive species) to the sterilization effect of plasma and influence of gas humidity was evaluated. The DBD was analysed by means of optical emission spectroscopy, thermocouple was used to measure temperature during a sterilization process. In order to verify the mechanical damage of the microbial cell or the substrates during the plasma process the samples were studied by scanning electron microscopy. Generally, on the basis of experimental results, at increasing treatment times, the remaining number of spores (CFU) decreased. Similarly at increasing the plasma power input, the sterilization rate increased. When sterilising the spores of A. niger in plasma using different process gasses, the efficiency of plasma sterilization decreased as follows: argon, humid synthetic air, nitrogen and dry synthetic air. The results observed in argon plasma using different microorganism demonstrated that the sensitivity of vegetative cells resp. spores to DBD decreased as follows: A. niger spores, B. subtilis vegetative cells

Každý rok je objeveno značné množství archeologických nálezů. Ze země vyzvednuté předměty je potřeba zdokumentovat a zakonzervovat. Archeologové a konzervátoři však nezvládají příliv nově nalezených předmětů zpracovávat. Tato práce nabízí alternativní přístup ke standardním konzervátorským technikám, za současného navýšení procesní kapacity a snížení nákladů na konzervaci předmětů. Studovanou alternativou pro ochranu zejména železných archeologických nálezů jsou tenké vrstvy na bázi parylenu a organokřemičitanů. Vrstvy byly připravovány na dvou experimentálních aparaturách. Parylenové vrstvy se deponovaly metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD). Produktem byly vrstvy parylenu C. Organokřemičitanové vrstvy byly nanášeny pomocí plazmatem iniciované chemické depozice z plynné fáze (PECVD). Aparatura pro PECVD využívá kapacitně vázané radiofrekvenčně buzené plazma. Jako prekurzor sloužil hexamethyldisiloxan. Výsledné vrstvy jsou pro svou podobnost s oxidem křemičitým označovány SiOx. Připravené vrstvy byly charakterizovány řadou metod a srovnány se standardními konzervátorskými vrstvami – s tanátovou vrstvou, akrylovým lakem Paraloid B72 a mikrokrystalickým voskem Revax 30. Na železném substrátu vykazovaly parylenové vrstvy výbornou kompaktnost a odolnost vůči korozi. Prvotní známky koroze byly pozorovány po 24 hodinách v solné mlze u vrstev o tloušťce 5 µm. U vrstev SiOx se koroze prudce šířila už během 1. hodiny korozního testu. Pravděpodobná příčina tkví v procesu nanášení, kdy teplota dosahuje 80-100 °C. Vrstva SiOx má jinou teplotní roztažnost než železný substrát a během chladnutí dochází k praskání tenké vrstvy. U standardních vrstev se koroze objevila po 1-3 hodinách testu. Měření rychlosti prostupu kyslíku (OTR) na polypropylénovém substrátu potvrdila dobré bariérové vlastnosti parylenu C. Nejlepší parylenové vrstvy měly OTR 170 cm3•m-2•atm-1•den-1. Vrstvy SiOx dosáhly také dobrých výsledků s OTR přibližně 300 cm3•m-2•atm-1•den-1 v porovnání s čistým subs, Every year, many archeological findings are discovered. It is necessary to document and conserve these items dug up from the ground. However, archeologists and conservators cannot handle such a big amount of newly found items. This work offers an alternative approach to standard conservation techniques, increasing the processing capacity and lowering the cost on items’ conservation. Studied alternative, mainly for protection of metallic artefacts, includes thin films based on parylene and organosilicons. Thin films were prepared on two experimental apparatuses. Parylene films were deposited by chemical vapour deposition (CVD). Final product was a thin film of parylene C. Organosilicon thin films were deposited via plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD). PECVD apparatus operates with capacitively coupled radiofrequently initiated plasma. Using hexamethyldisiloxane, thin films very similar to silicon dioxide were produced, thus called SiOx. Thin films were characterized by several methods and compared to standard treatment used by conservators – tannate layer, acrylic furnish Paraloid B72 and microcrystalline wax Revax 30. Parylene films showed excellent conformity and resistance to corrosion on iron substrate. First signs of corrosion were observed on layer of 5 µm thickness after 24 hours in salt fog. On samples coated by SiOx films, corrosion was spreading wide even during 1st hour of the corrosion test. Most probable cause was that SiOx film has thermal expansion coefficient different from iron substrate and due to this fact cracking occurs during cooling down of the treated substrate. On samples coated by standard treatment, corrosion occurred after 1-3 hours of the test. Oxygen transmission rate (OTR) measurements (performed on polypropylene substrate) confirmed good barrier properties of parylene C. Best parylene thin films had OTR approximately 170 cm3•m-2•atm-1•day-1. SiOx films reached good results with OTR 300 cm3•m-2•atm-1•day-1, compared to cl

Pro konzervaci kovových artefaktů jsou v dnešní době nejčastěji využívány kombinace různých akrylových pryskyřic a mikrokrystalických vosků, jejichž vlastnosti však nejsou v mnoha ohledech dostačující a vyhovující. Cílem této dizertační práce je proto vyvinout konzervační systém zohledňující nové poznatky na poli pokročilých materiálů a technologií posledních let. Nejslibněji se jeví založit konzervační povlak na tenké bariérové vrstvě, která musí splňovat následující požadavky: dobrá bariérová funkce vůči kyslíku, vlhkosti a dalším korozním činitelům; transparentnost kvůli zachování barevného vzhledu předmětu; dlouhodobá stabilita, ale zároveň jednoduchá odstranitelnost; možnost nanášení na více předmětů zároveň a přijatelná finanční náročnost aplikačního procesu. Jako materiál vhodný pro tento účel je vybrán polymer parylen C, který je připravován modifikovanou chemickou depozicí z plynné fáze. Odstranitelnost parylenu je zajištěna rozpustnou mezivrstvou ze silikon-akrylátového laku Laksilu, jež je nanášena mezi chráněný kov a vrstvu parylenu. V rámci práce je nejprve optimalizován proces nanášení dvouvrstvy Laksil/parylen a posléze jsou stanovovány její fyzikálně-chemické charakteristiky, které jsou poté srovnány s konvenčním konzervátorským povlakem složeným z akrylátového laku Paraloid B72 a mikrokrystalického vosku Revax. S ohledem na nároky kladené na konzervační povlak nás u dvouvrstvy Laksil/parylen zajímají zejména její bariérové vlastnosti, optické vlastnosti, morfologie povrchu a do jaké míry je možné ji odstranit. Nejužitečnější metodou pro popis bariérových vlastností povlaků bylo korozní testování. V rámci korozních testů byly povlakované kovové vzorky vystaveny vysoce korozivní atmosféře solné mlhy o koncentraci 50 g•l–1, teplotě 35 °C a 100% vlhkosti (ČSN EN ISO 9227). Dvouvrstva Laksil/parylen prokázala vynikající bariérové schopnosti, kdy se na takto povlakovaných vzorcích objevily první známky koroze po více než třech měsících korozního testování, Combinations of different acrylic resins and microcrystalline waxes are most often used for the conservation and preservation of metallic archaeological artefacts these days. However, their properties are not sufficient and satisfactory in many ways. Therefore, the aim of this doctoral thesis is to develop a conservation system which will draw on the new knowledge gained in the field of advanced materials and technologies during last years. A conservation coating based on a thin barrier film appears the most promising. The conservation coating must fulfil particularly following rather contradictory requirements: good barrier function against oxygen, humidity and other corrosive agents; transparency because of colour appearance preservation; long term stability and easy removability; possibility to apply to more objects at the same time and reasonable financial requirements of a deposition process. Parylene C polymer was chosen as suitable material for this purpose. It was prepared via modified chemical vapour deposition. Parylene removability was ensured through the soluble interlayer made of Laksil silicone-acrylic lacquer which was applied between the protected metallic object and the parylene thin film. Initially, the deposition process of Laksil/parylene bilayer was optimized, then its physical and chemical characteristics were determined and eventually, they were compared with the conventional conservation coating composed of Paraloid B72 acrylic resin and Revax microcrystalline wax. Regarding to the demands of the conservation coating, we were interested especially in barrier properties, optical properties, surface morphology and removability of Laksil/parylene bilayer. The most useful method for description of coating barrier properties was corrosion testing in which coated metallic samples were exposed to highly corrosive environment of salt spray (made of 50 g•l–1 brine), 100% humidity and temperature of 35 °C (ISO 9227). The Laksil/parylene bilayer showed

Cílem disertační práce je studium plazmochemických procesů a syntéza organických sloučenin vznikajících v elektrickém výboji plynné směsi odpovídající složení atmosféry Saturnova největšího měsíce Titanu. Atmosféra Titanu je svým chemickým složením velmi podobná atmosféře Země v době jejího vzniku. Látky obsažení v atmosféře jsou převážně dusík a metan s malý obsahem organických látek. Dosud byla publikována celá řada prací zabývajících se jak teoretickým-modelovým výzkumem, tak i laboratorními experimenty, v poslední době je snaha o jejich propojení. Hlavním cílem práce je identifikace plynných organických, amino, imino a kyano sloučenin promocí různých analytických metod jako jsou PTR-MS, FTIR a GC-MS. K získání vybraných parametrů plazmatu pak bylo využito OES. Ke studiu generace plynných produktů a radikálů bylo využito výboje generovaného ve směsích N2-CH4 (podíl metanu byl 0,5 až 5 %) za atmosférického tlaku v průtočném režimu při celkových průtocích 50 až 200 sccm a výbojovém proudu v rozmezí 15 až 40 mA. Část měření se rovněž zaměřila na studium vlivu příměsí vodíku a oxidu uhličitého. První část výsledků měření předložených v této práci byla získána z OES za vybraných podmínek (složení plynné směsi, dodávaný výkon). V naměřených spektrech byly identifikovány první negativní a druhý pozitivní systém dusíku, fialový systém radikálu CN a Swanův systém C2. Kromě nich byly rovněž detekovány čáry vodíku H, H a ve spektru druhého řádu i čára atomárního uhlíku. Tato spektra pak byla využita pro výpočet rotačních a vibračních teplot plazmatu. In situ analýzy plynných produktů pomocí FTIR ukázaly ve všech experimentech přítomnost různých nitrilů a uhlovodíků. Jako hlavní produkty generované výbojem byly identifikovány HCN, C2H2, NH3, přičemž jejich koncentrace odpovídaly relaci HCN > NH3 > C2H2. Tato relace byla potvrzena v závislosti na různých experimentálních parametrech. Další část práce byla zaměřena na studium vlivu příměsi CO2 na reaktivitu výše zmíněných plyn, The aim of this work is the study of plasma processes and the synthesis of organic compounds due to electric discharge generated in gas mixture corresponding to the composition of the atmosphere of Saturn's largest moon Titan. This study focuses on the mimic of Titan's atmosphere at atmospheric pressure and ambient laboratory temperature. The chemical composition of Titan's atmosphere is very similar to atmosphere of prehistoric Earth. Many articles have been published with theoretical model-research, and laboratory experiments are the pursuit of their interconnection. The main aim of thesis is the identification of synthesized gaseous organic, amino, imino and cyano compounds by use to various analytical methods such as the PTR-MS, FTIR and GC-MS. The OES and electric measurements were applied to the determination of selected electric discharge parameters. The gaseous products and radicals formed in an atmospheric discharge fed by different mixtures of N2:CH4 (0,5 up to 5 % of CH4) operated in a flowing regime at the total gas mixture flows from 50 to 200 sccm at different discharge currents from 15 up to 40 mA were determined. A part of experiments was carried out with admixtures of CO2 and hydrogen. This first part of results has been obtained using OES in dependence on the gas mixture composition and supplied power. The bands of the nitrogen second positive and the first negative systems, CN violet system and Swan system of C2 were recorded. Besides them, atomic lines H, H, and C (in the second order) were also observed. These spectra allowed calculation of rotational and vibrational temperatures. FTIR in situ analysis of the gaseous products showed presence of various nitrile compounds and hydrocarbons in all experiments. The HCN, C2H2, NH3 were the main products generated in our system. The dependences of their concentrations on various experimental parameters were measured. The other part of this work was devoted to estimate the influence of CO2 traces additi

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, The plasmachemical removal process of corrosion layers is based on a reduction effect of RF hydrogen low-pressure plasma, and it is used for archaeological objects. Incrustation layers on artifact surface become brittle and porous due to plasma processing. The structure and composition of corrosion layers is changed. Therefore, it is much easier to recover the original surface of the plasma treated artifacts in contrary to those treated by conventional ways. Moreover, we can save time on invasive and thus dangerous mechanical removal of corrosion layers as for example sanding is. After plasma treatment, we can observe fine details of the original surface and memory of tools used during its manufacturing. These details are important information on the origin and manufacturing methods of the artifacts. The plasma reduction process leads to the removal of impurities from cavities as well, and a function of mechanical components of archaeological object can be restored. Moreover, chlorides can be easily removed from the corrosion layers and thus any significant post-corrosion is protected. Each archaeological object is original and it has its own “corrosion history”. First, the object had been exposed to the atmosphere for a long time. Then, it had been often placed in a tomb or grave or it otherwise got into the soil or sea. Thus, each archaeological object was exposed to different corrosion stress (humidity, composition of corrosive environment, etc.). Due to these facts, any universal way of a corroded object treatment is very difficult or even impossible to propose. In this work, the problem was solved using model samples of common metals which were treated at various plasma treatment conditions. Archaeological objects made of iron are the most common artifacts, and the typical corrosion products on iron are akaganeite, rokuhnite, and szomolnokite. These three corrosion products were created on the model samples in laboratory and then, the plasmachemical reduction w

Tato práce pojednává o odstranění vrstev korozních produktů, které se mohou vyskytovat na archeologických nálezech. K redukci korozních vrstev bylo použité nízkotlaké nízkoteplotní plazma. Experimenty byly provedeny na mosazných vzorcích. Modelové korozní vrstvy byly připravené dvěma různými způsoby. Některé sady vzorků byly připravené v laboratorních podmínkách ve dvou různých korozních prostředích, a to v prostředí amoniaku a parách kyseliny chlorovodíkové. Tyto vzorky korodovaly v exsikátoru. Několik vzorků bylo připraveno s inkrustací přidáním malého množství písku na povrch vzorku. Vzorky obvykle korodovaly 4 týdny. Druhý způsob, který byl použitý k přípravě vrstev korozních produktů, bylo zakopání vzorků do půdy nebo do kompostu. V tomto případě korodovaly vzorky přibližně dva roky. Vzorky byly ošetřené v nízkotlakém plazmatu (150 Pa) ve válcovém reaktoru z křemenného skla (90 cm dlouhý a 9,5 cm v průměru). Na vnější straně reaktoru byly připevněné dvě měděné elektrody připojené přes přizpůsobovací člen k radiofrekvenčnímu generátoru (13,56 MHz). Průtoky pracovních plynů byly regulovány na sobě nezávislými regulátory hmotnostního průtoku. Mezi rotační olejovou vývěvu, kterou byl systém kontinuálně čerpán, a reaktor byla umístěná vymrazovačka s kapalným dusíkem a hliníkovými pilinami, kde byly zachytávány nečistoty. Vzorek byl během ošetření umístěn na střed skleněného držáku v reaktoru. Plazma bylo generováno buď v čistém vodíku, nebo ve směsi vodík-argon. Celkový průtok pracovního plynu byl 50 sccm. Byly testovány různé poměry směsi vodík-argon, optimální byl poměr průtoků 30 sccm vodíku a 20 sccm argonu. Radiofrekvenční výboj byl použitý v kontinuálním a pulzním režimu s proměnlivou střídou při frekvenci 1000 Hz. Teplota ošetřovaného předmětu byla měřená dvěma způsoby. V prvním případě byla teplota měřená termočlánkem typu K, který byl umístěn uvnitř vzorku. Ve druhém případě byla teplota průběžně monitorovaná teploměrem s optickým přenosem dat připevněným k, This thesis presents results of the corrosion layers removal which could be found on the archaeological artefact surfaces. The low pressure low temperature plasma reduction was used for this purpose. Brass samples were chosen for this study. Two different ways have been used to form model corrosion layers. Several sets of corrosion layers were prepared in laboratory in two different corrosion atmospheres, namely ammonia atmosphere and atmosphere of hydrochloric acid. These samples were placed into desiccator. Small quantities of sand were added to some sets of samples so samples with sandy incrustation were prepared. The corrosion layers had been usually formed during four weeks. The second way, which was used to prepare model corrosion layer, was the natural corrosion in soil or compost. In this case, the corrosion layers had been formed approximately 2 years. The samples were treated in the low pressure (150 Pa) cylindrical Quartz reactor (90 cm long and 9.5 cm in diameter) with a pair of external copper electrodes connected via the matching network to a radiofrequency generator (13.56 MHz). The flows of working gases were set by independent mass flow controllers. Whole system was continuously pumped by the rotary oil pump which was separated from the discharge reactor by liquid nitrogen trap with aluminium chips eliminating dust and reactive species from the gas flow. Each sample was placed on a glass holder at the reactor center. Plasma was generated in pure hydrogen or in mixture of hydrogen and argon. Total flow of working gas was 50 sccm. Different ratios of gas mixture were tested, the ratio 30 sccm hydrogen and 20 sccm argon flows was the best. RF discharge was used in a continuous and pulsed regime. Pulsed mode was carried out with various duty cycle at the frequency of 1000 Hz. There were two ways of temperature monitoring. The sample temperature during the treatment was monitored by a K-type thermocouple installed inside the sample in the first case. The

Cílem disertační práce je studium plazmochemických procesů a syntéza organických sloučenin vznikajících v elektrickém výboji plynné směsi odpovídající složení atmosféry Saturnova největšího měsíce Titanu. Atmosféra Titanu je svým chemickým složením velmi podobná atmosféře Země v době jejího vzniku. Látky obsažení v atmosféře jsou převážně dusík a metan s malý obsahem organických látek. Dosud byla publikována celá řada prací zabývajících se jak teoretickým-modelovým výzkumem, tak i laboratorními experimenty, v poslední době je snaha o jejich propojení. Hlavním cílem práce je identifikace plynných organických, amino, imino a kyano sloučenin promocí různých analytických metod jako jsou PTR-MS, FTIR a GC-MS. K získání vybraných parametrů plazmatu pak bylo využito OES. Ke studiu generace plynných produktů a radikálů bylo využito výboje generovaného ve směsích N2-CH4 (podíl metanu byl 0,5 až 5 %) za atmosférického tlaku v průtočném režimu při celkových průtocích 50 až 200 sccm a výbojovém proudu v rozmezí 15 až 40 mA. Část měření se rovněž zaměřila na studium vlivu příměsí vodíku a oxidu uhličitého. První část výsledků měření předložených v této práci byla získána z OES za vybraných podmínek (složení plynné směsi, dodávaný výkon). V naměřených spektrech byly identifikovány první negativní a druhý pozitivní systém dusíku, fialový systém radikálu CN a Swanův systém C2. Kromě nich byly rovněž detekovány čáry vodíku H, H a ve spektru druhého řádu i čára atomárního uhlíku. Tato spektra pak byla využita pro výpočet rotačních a vibračních teplot plazmatu. In situ analýzy plynných produktů pomocí FTIR ukázaly ve všech experimentech přítomnost různých nitrilů a uhlovodíků. Jako hlavní produkty generované výbojem byly identifikovány HCN, C2H2, NH3, přičemž jejich koncentrace odpovídaly relaci HCN > NH3 > C2H2. Tato relace byla potvrzena v závislosti na různých experimentálních parametrech. Další část práce byla zaměřena na studium vlivu příměsi CO2 na reaktivitu výše zmíněných plyn, The aim of this work is the study of plasma processes and the synthesis of organic compounds due to electric discharge generated in gas mixture corresponding to the composition of the atmosphere of Saturn's largest moon Titan. This study focuses on the mimic of Titan's atmosphere at atmospheric pressure and ambient laboratory temperature. The chemical composition of Titan's atmosphere is very similar to atmosphere of prehistoric Earth. Many articles have been published with theoretical model-research, and laboratory experiments are the pursuit of their interconnection. The main aim of thesis is the identification of synthesized gaseous organic, amino, imino and cyano compounds by use to various analytical methods such as the PTR-MS, FTIR and GC-MS. The OES and electric measurements were applied to the determination of selected electric discharge parameters. The gaseous products and radicals formed in an atmospheric discharge fed by different mixtures of N2:CH4 (0,5 up to 5 % of CH4) operated in a flowing regime at the total gas mixture flows from 50 to 200 sccm at different discharge currents from 15 up to 40 mA were determined. A part of experiments was carried out with admixtures of CO2 and hydrogen. This first part of results has been obtained using OES in dependence on the gas mixture composition and supplied power. The bands of the nitrogen second positive and the first negative systems, CN violet system and Swan system of C2 were recorded. Besides them, atomic lines H, H, and C (in the second order) were also observed. These spectra allowed calculation of rotational and vibrational temperatures. FTIR in situ analysis of the gaseous products showed presence of various nitrile compounds and hydrocarbons in all experiments. The HCN, C2H2, NH3 were the main products generated in our system. The dependences of their concentrations on various experimental parameters were measured. The other part of this work was devoted to estimate the influence of CO2 traces additi

Přesný mechanizmus samotného zapálení výboje v roztocích není dosud znám, ačkoli v posledních několika letech došlo k velkému pokroku a přiblížením, z nichž některá jsou nastíněna v teoretické části práce. Tato práce je rozdělena na dvě experimentální části. První část se zabývá diagnostikou diafragmového výboje v roztocích elektrolytů a druhá část je zaměřena na jeho využití k rozpadu aglomerátů (vyšší homogenizaci distribuce) uhlíkových nanotrubek v roztocích. V experimentu 1 se k diagnostice diafragmového výboje v roztocích elektrolytu používaly tři různě velké reaktory (4 l, 100 ml, 50 ml) s diafragmovou konfigurací. Diagnostika probíhala pomocí časových záznamů proudu a napětí s doplněním synchronizovaných snímků z ICCD kamery, které byly zapojeny do čtyřkanálového osciloskopu. V-A charakteristiku lze popsat pomocí tří dějů probíhajících v roztoku elektrolytu za postupného zvyšování napětí. Za postupného zvyšování napětí v roztoku dochází nejdříve k elektrolýze. Další fáze je tvorba mikrobublin či bublin, která je na křivce charakteristická mírným poklesem nárůstu procházejícího proudu. Prudkým nárůstem procházejícího proudu je zase charakteristická poslední fáze a to výbojová fáze. Vzdálenost elektrod od diafragmy nijak významně neovlivňuje V-A charakteristiku. S vyšším průměrem dírky prochází vyšší proud, což však nemá vliv na počátek generace bublin či zápalné napětí. Čím je tloušťka diafragmy vyšší, tím je potřeba vyšší napětí k počátku generace bublin a následně i k zapálení výboje. Porovnáním napětí počátku generace bublin a zápalných napětí pro PET diafragmy a diafragmy z keramiky nebyl zjištěn žádný zásadní rozdíl. Jedním z nejdůležitějších parametrů je vodivost roztoku elektrolytu. Čím vyšší je vodivost roztoku, tím je potřeba nižší napětí pro počátek generace bublin a také dochází ke generaci výboje při nižším zápalném napětí. Druhá experimentální část je zaměřena na zkoumání vlivu diafragmového výboje na uhlíkové nanotrubky. Pro úpravu uhlíkových nan, The exact mechanism of the discharge in liquids ignition is not sufficiently known up to now. Although during the last years was achieved the great progress and overloading which some of them are written in this theoretical part of thesis. This thesis is divided into two experimental parts. When the first part deals with diagnostics of diaphragm discharge in electrolyte solutions and the second part is focused on its use for uncoiling (higher homogenization) of carbon nanotubes in solutions. In experiment 1, three different sized (4 l, 100 ml, 50 ml) diaphragm discharge configurations were used to diagnose diaphragm discharge in electrolyte solutions. Diagnostics is done through current and voltage waveforms with the addition of synchronized ICCD camera images that have been connected to a four-channel oscilloscope. The V-A characteristic can be described by three events occurring in the electrolyte solution with a gradual increase in voltage. Slowly increasing of the voltage in the solution leads first to electrolysis. The next phase is the formation of microbubbles or bubbles, which is characteristic of the curve by a slight decrease in the increase of the current passing between electrodes. The sudden increase in the current flow is characteristic of the last phase, namely the discharge phase. The distance of the electrodes from the diaphragm does not significantly affect the V-A characteristic. The higher diameter of the pin hole, therefore, has a higher voltage, but this does not affect the origin of bubble generation or breakdown. The higher thickness of diaphragm, the higher voltage is needed to the beginning of the bubbles generation, and consequently the discharge breakdown. Comparison of the voltage of the start generation of the bubbles and breakdown for PET diaphragms and diaphragms from the ceramic there was no mark able difference. One of the most important parameters is the conductivity of the electrolyte solution. The lower voltage is needed for the

V této dizertační práci byla řešena problematika aplikace nízkotlakého nízkoteplotního plazmatu na vrstvy korozních produktů na bronzu. Vrstvy korozních produktů na vzorcích byly připravovány uměle. Díky tomu měly stejné složení a mohly být během experimentů nevratně zničeny, což by u reálných archeologických artefaktů nebylo možné. Vzorky byly nařezány z bronzu, slitiny mědi a cínu, s ohledem na velikost plazmochemické aparatury. Pomocí XRF bylo zjištěno složení bronzu. Každý vzorek byl před uložením do korozně aktivního prostředí omyt etanolem a osušen proudem teplého vzduchu. Až do této fáze byl postup pro všechny vzorky stejný. Při tvorbě vrstev korozních produktů bylo potřeba zohlednit dva faktory: časové možnosti a reálnost korozně aktivního prostředí. Díky kladení důrazu na jeden či druhý faktor vzniklo několik skupin vzorků s různě degradovanými povrchy. Nejrychlejším způsobem bylo umístění vzorků do korozní komory, kde na ně působil roztok chloridu sodného za zvýšené teploty. Vzorky zkorodovaly během několika dnů. Delším, ale z hlediska kompaktnosti lepším způsobem, se ukázal postup, kdy byly vzorky uzavřeny do exsikátoru. Na jeho dně se nacházela Petriho miska s anorganickou kyselinou, v našem případě kyselinou chlorovodíkovou. Tímto způsobem zkorodovaly vzorky během jednoho měsíce. Nejdelším, ale nejrealističtějším, postupem bylo zakopání vzorků do půdy respektive do kompostu. Tento postup však prodloužil délku tvorby vrstev korozních produktů na dva roky. Po vytažení vzorků z kteréhokoliv korozního prostředí, byly vzorky vysušeny za sníženého tlaku a následně byly uloženy do bariérové folie společně s absorbéry vlhkosti a kyslíku. Vzorky s takto připraveným vrstvami korozních produktů byly ošetřeny v nízkotlakém nízkoteplotním plazmatu. Ošetření probíhalo v aparatuře, jejímž základem byl reaktor – válec z křemenného skla o průměru 100 mm a délce 900 mm. Do reaktoru byl přiváděn pracovní plyn nebo směs pracovních plynů o celkovém průtoku 50 sccm. V našem, The thesis deal with applying low-pressure low-temperature plasma to corrosion products layers on bronze. Layers of corrosion products on samples were artificially prepared. As a result, they had the same composition and could be irreversibly destroyed during experiments, which would not be possible with real archeological artifacts. Bronze, copper and tin alloy, samples were cut with respect to the size of the plasma-chemical device. XRF was used to determine the bronze composition. Before being corroded by the active medium, each sample was washed with ethanol and dried with a hot air stream. Until now, the procedure was the same for all samples. During formation of corrosion products layers, two factors have to be taken into account: the time consumption and the corrosiveness of the active environment. By focusing on one or the other factor, several groups of samples with differently degraded surfaces were created. The fastest way was to place samples in a corrosion chamber where sodium chloride solution was applied at the elevated temperature. The samples were corroded within a few days there. Longer, but in terms of corrosion products layers compactness better way proved procedure where the samples were sealed in the desiccator. At the desiccator bottom the Petri dish with an inorganic acid was placed, in our case, with hydrochloric acid inside. This method corroded the samples within one month. The longest but the most closed to the real live method was the burial of samples into soil or compost. However, this method corroded the samples within two years. Final step after the samples were removed from any corrosive environment, were dried under low pressure and were placed in a barrier film made bag together with moisture and oxygen absorbers. So prepared samples with layers of corrosion products have been treated in a low-pressure low-temperature plasma. Treatment was carried out in the apparatus which is based on the reactor: cylinder of quartz glass having

Táto práca sa zaoberá vplyvom prímesi dusíka na nízkoteplotnú mikrovlnnú plazmatickú trysku generovanú v argóne pri atmosférickom tlaku. Nízkoteplotná plazma má využitie v mnohých biomedicínskych aplikáciách ako je liečba rakoviny, koagulácia krvi, sterilizácia a podobne. Je dôležité vedieť k akým zmenám zloženia a parametrov plazmy dochádza v závislosti na koncentrácii dusíka, aby sa zabránilo potenciálnemu poškodeniu ošetrovaného tkaniva. Plazmatická tryska bola charakterizovaná pozdĺž osi výboja pomocou optickej emisnej spektroskopie. Z intenzít vybraných spektrálnych čiar a pásov plazmou generovaných častíc vyžarujúcich svetlo boli vypočítané elektrónové, vibračné a rotačné teploty. Výsledky merania preukázali zvýšenú koncentráciu oxidu dustaného a taktiež zvýšenie UVC žiarenia. Bol preukázaný aj nárast teploty neutrálneho plynu, avšak nie príliš vysoký, takže plazmatická tryska s prídavkom dusíka je stále použiteľná pre ošetrenie termosensitívnych materiálov akým je ľudské tkanivo. Štúdium sterilizačného účinku mikrovlnnej plazmy generovanej v zmesi argón-dusík naďalej prebieha. Niektoré z výsledkov získaných počas tejto práce boli zahrnuté v článku odborného časopisu Journal of Physics D: Applied Physics., 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.

Předmětem této bakalářské práce je optická diagnostika mikrovlnné plazmové trysky pracující na frekvenci 2,45 GHz. Mikrovlnné plazma je generované pomocí surfatronového rezonátoru v argonu s příměsí kyslíku (max. 1,7 %) při konstantním průtoku argonu (3 Slm). Teoretická část je zaměřena na základní informace o plazmatu a procesech v něm probíhajících. Plazma generuje řadu aktivních částic, jako jsou hydroxylové radikály, radikály oxidů dusíku, excitovaných molekul dusíku, atomárního dusíku, argonu a kyslíku. Všechny tyto částice společně s fotony generovanými plazmatem jsou využitelné v biomedicínských aplikacích, jejich přehled je v teoretické části také uveden. Experimentální část je zaměřena na vizuální pozorování vlivu příměsi kyslíku na výboj a na stanovení přítomnosti aktivních částic podél osy aktivního výboje i jeho dohasínání pomocí optické emisní spektroskopie. Na tomto základě pak byly určeny i vybrané parametry samotného plazmatu – teplota elektronů, rotační a vibrační teplota., The optical diagnostics of microwave plasma torch operating at the frequency of 2,45 GHz is a subject of this bachelor thesis. Microwave plasma is generated using the surfatron resonator in argon with oxygen admixture (up to 1,7 %) at the constant argon flow of 3 Slm. The theoretical part gives the basic information about plasma and processes running under plasma conditions. Various active particles such as hydroxyl radicals, nitric oxides, excited nitrogen molecules, nitrogen, argon and oxygen atoms are generated in the discharge. All these particles together with the plasma generated photons can be used in biomedical applications that are briefly reviewed in the theoretical part, too. The visual observation of oxygen admixture on the discharge and the optical emission spectroscopy based determination of the active particles presence along the discharge and post-discharge axis is the subject of experimental part. Based on it, the selected plasma parameters like electron, rotational and vibrational temperatures were calculated.

Tato bakalářská práce je zaměřena na plazmatické ošetření vzorků historické keramiky s využitím nízkoteplotních elektrických výbojů ve vodných roztocích. Byly vybrány čtyři vzorky – dva z období Kultury lužických popelnicových polí a dva z Novokřtěnecké fajáns. Čištění probíhalo při minimálním výkonu zdroje napětí. Pro tvorbu výboje využívajícího audiofrekvenční zdroj byla použita nerezová elektroda a speciálně vyrobený elektrodový systém s wolframovým drátem v kapiláře z křemenného skla. Před a po čištění byla provedena prvková analýza elektronovou mikroskopií (SEM) a hodnoty byly porovnány s analýzou jádra materiálu. Vzorky Kultury lužických popelnicových polí byly vyčištěny bez poškození povrchu. Jeden ze vzorků Novokřtěnecké fajáns byl poškozen. Pro zjištění příčiny se pokus zopakoval na skle. Došlo se k závěru, že poškození bylo způsobeno termálním stresem. Druhý vzorek z tohoto období byl vyčištěn již bez poškození. Následující výzkum se bude věnovat přesnému stanovení podmínek přístroje a modifikaci roztoku a povrchu vzorků pro nejefektivnější čištění historické keramiky., This bachelor thesis is focused on the plasma surface treatment of historical ceramics by low temperature electrical discharges in water solution. Four samples were chosen - two of the Lusatian Urnfields Culture and two of Anabaptist Faience. The treatment was done at minimum power of the power supply. Stainless steel electrode and a specially designed electrode system with wolfram wire in the quartz glass capillary were used for generation of discharge using an audio frequency power supply. Elemental analysis by scanning electron microscopy (SEM) was done before and after the treatment and values were compared with the elemental analysis of material’s core. Samples of the Lusatian Urnfields Culture were successfully treated without any surface damage. The first one of samples of Anabaptist Faience was damaged. The experiment was repeated on the glass to determine the cause. It was find out that damage was probably caused by thermal stress. The second one of Anabaptist Faience was already treated without damage. Next research will be focused on determining specific conditions of the power supply, modification of water solution and modification of sample’s surface for the most efficient ancient ceramics cleaning.

Tato bakalářská práce se zabývá vhodnými metodami k přípravě plazmatem aktivované vody. Teoretická část je zaměřena na seznámení se s plazmatem aktivovanou vodu a metodami k její přípravě. V experimentální části této práce byly charakterizovány vybrané fyzikálně chemické vlastnosti, a to vodivost, hodnota pH a stabilita peroxidu vodíku. Důležitým aspektem této práce bylo zjištění vhodných skladovacích podmínek pro plazmatem aktivovanou vodu. Cílem této práce bylo vygenerování PAW pomocí různých metod se stabilními vlastnostmi, kterou lze snadno skladovat. Bylo zjištěno, že při přípravě pomocí diafragmového výboje je nejlepší skladovat PAW ve tmě, kdy má stabilní vlastnosti. PAW připravená v systému trysky v kapalině je vhodná ke skladování v lednici, kdy dochází k pomalému rozkladu peroxidu vodíku. Míra účinnost mikrovlnné trysky na generaci PAW je zapříčiněna zaváděním plynu, jako je například argon., This bachelor thesis deals with suitable methods for plasma activated water preparation. The plasma activated water is a new way of the indirect plasma application for the treatment of biological materials like food or even for the direct application for therapeutic purposes. The theoretical part is focused on getting acquainted with plasma activated water and methods for its preparation, using various plasma systems. The detailed description of the plasma-liquid systems used during this thesis is given later. The selected physical chemical properties, namely conductivity, pH value and stability of hydrogen peroxide are presented in the results part. An important aspect of this work was to find suitable storage conditions for plasma activated water.

Táto bakalárska práca sa zaoberá štúdiom nízkoteplotného nerovnovážneho plazmatu elektrických výbojov k sterilizácií biopolymérnych materiálov pre medicínske aplikácie. Bol využitý dielektrický bariérový výboj pri atmosferickom tlaku v plynných zmesiach na báze vzduchu. Ako dielektrikum boli použité sklenené platne, čo zaisťovalo výboj v móde atmosférického tlecieho výboja. Bol skúmaný účinok rôznych fyzikálnych parametrov plazmy ako aj stresových faktorov na účinnosť sterilizácie. Ako modelové mikroorganizmy boli pri štúdiu použité grampozitívne baktérie Micrococcus Luteus a gramnegatívne baktérie Serratia Marcesceus. Vzorky mikroorganizmov boli nanášané na štandardný papier Whatman 1 a na biopolymérne vlákna P3HB (obchodná značka Hydal) od spoločnosti Nafigate Corporation, ktoré boli následne vystavené účinkom plazmatu. Experimentálne výsledky sú vyhodnotené pomocou dostupných mikrobiologických analytických metód. Na základe experimentálnych výsledkov môžeme potvrdiť, že plazmová sterilizácia bola úspešná, pričom najlepších výsledkov sa dosiahlo sterilizáciou pomocou DBD generovaného vo vlhkom vzduchu obohatenom o kyslík. V detailnejšom bližšom skúmaní sterilizácie pomocou nízkoteplotnej nerovnovážnej plazmy budeme pokračovať v nadväzujúcej diplomovej práci., This thesis is dialled to studying the plasma sterilization of biopolymers using lowtemperature non-equilibrium plasma of electrical discharges for the medical applications. The dielectric barrier discharge was generated in atmospheric gases based mixtures at atmospheric pressure. The sodium glass plates were used as dielectric to ensure the discharge operation in the atmospheric pressure glow mode. The effect of various physical parameters of the plasma as well as the stress factors on the sterilization efficiency were studied. The gram-positive bacteria Micrococcus Luteus and gram-negative bacteria Serratia Marcesceus were used as the model organisms under the current study. The bacterial samples were deposited on the Whatman 1 paper as well as on the biopolymer fibres made of P3HB (trade mark Hydal of company Nafigate Corporation). and then exposed to the plasma. The experimental results are evaluated by the available microbiological analysis methods. The samples were after exposed directly to the plasma. Experimental results were evaluated by the accessible microbiologic techniques. The results confirmed the plasma sterilization success; the best results were obtained using sterilization by DBD generated in wet air enriched by oxygen. The detailed research of sterilization using the low temperature non-equilibrium plasma will be a subject of consequent master Thesis.

Každý rok je objeveno značné množství archeologických nálezů. Ze země vyzvednuté předměty je potřeba zdokumentovat a zakonzervovat. Archeologové a konzervátoři však nezvládají příliv nově nalezených předmětů zpracovávat. Tato práce nabízí alternativní přístup ke standardním konzervátorským technikám, za současného navýšení procesní kapacity a snížení nákladů na konzervaci předmětů. Studovanou alternativou pro ochranu zejména železných archeologických nálezů jsou tenké vrstvy na bázi parylenu a organokřemičitanů. Vrstvy byly připravovány na dvou experimentálních aparaturách. Parylenové vrstvy se deponovaly metodou chemické depozice z plynné fáze (CVD). Produktem byly vrstvy parylenu C. Organokřemičitanové vrstvy byly nanášeny pomocí plazmatem iniciované chemické depozice z plynné fáze (PECVD). Aparatura pro PECVD využívá kapacitně vázané radiofrekvenčně buzené plazma. Jako prekurzor sloužil hexamethyldisiloxan. Výsledné vrstvy jsou pro svou podobnost s oxidem křemičitým označovány SiOx. Připravené vrstvy byly charakterizovány řadou metod a srovnány se standardními konzervátorskými vrstvami – s tanátovou vrstvou, akrylovým lakem Paraloid B72 a mikrokrystalickým voskem Revax 30. Na železném substrátu vykazovaly parylenové vrstvy výbornou kompaktnost a odolnost vůči korozi. Prvotní známky koroze byly pozorovány po 24 hodinách v solné mlze u vrstev o tloušťce 5 µm. U vrstev SiOx se koroze prudce šířila už během 1. hodiny korozního testu. Pravděpodobná příčina tkví v procesu nanášení, kdy teplota dosahuje 80-100 °C. Vrstva SiOx má jinou teplotní roztažnost než železný substrát a během chladnutí dochází k praskání tenké vrstvy. U standardních vrstev se koroze objevila po 1-3 hodinách testu. Měření rychlosti prostupu kyslíku (OTR) na polypropylénovém substrátu potvrdila dobré bariérové vlastnosti parylenu C. Nejlepší parylenové vrstvy měly OTR 170 cm3•m-2•atm-1•den-1. Vrstvy SiOx dosáhly také dobrých výsledků s OTR přibližně 300 cm3•m-2•atm-1•den-1 v porovnání s čistým subs, Every year, many archeological findings are discovered. It is necessary to document and conserve these items dug up from the ground. However, archeologists and conservators cannot handle such a big amount of newly found items. This work offers an alternative approach to standard conservation techniques, increasing the processing capacity and lowering the cost on items’ conservation. Studied alternative, mainly for protection of metallic artefacts, includes thin films based on parylene and organosilicons. Thin films were prepared on two experimental apparatuses. Parylene films were deposited by chemical vapour deposition (CVD). Final product was a thin film of parylene C. Organosilicon thin films were deposited via plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD). PECVD apparatus operates with capacitively coupled radiofrequently initiated plasma. Using hexamethyldisiloxane, thin films very similar to silicon dioxide were produced, thus called SiOx. Thin films were characterized by several methods and compared to standard treatment used by conservators – tannate layer, acrylic furnish Paraloid B72 and microcrystalline wax Revax 30. Parylene films showed excellent conformity and resistance to corrosion on iron substrate. First signs of corrosion were observed on layer of 5 µm thickness after 24 hours in salt fog. On samples coated by SiOx films, corrosion was spreading wide even during 1st hour of the corrosion test. Most probable cause was that SiOx film has thermal expansion coefficient different from iron substrate and due to this fact cracking occurs during cooling down of the treated substrate. On samples coated by standard treatment, corrosion occurred after 1-3 hours of the test. Oxygen transmission rate (OTR) measurements (performed on polypropylene substrate) confirmed good barrier properties of parylene C. Best parylene thin films had OTR approximately 170 cm3•m-2•atm-1•day-1. SiOx films reached good results with OTR 300 cm3•m-2•atm-1•day-1, compared to cl

V predkladanej práci bol generovaný abnormálny dútnavý výboj pri atmosférickom tlaku, v plynnej zmesi metánu (1 až 5 %) v dusíku, pre simuláciu atmosféry mesiaca Titan. Výboj bol charakterizovaný pomocou optickej emisnej spektrometrie, ktorá potvrdzuje prítomnosť aktívnych foriem dusíka a radikálov vznikajúcich z metánu. Okrem toho boli tiež pozorované spektrálne pásy CN radikálu. Intenzity vybraných spektrálnych systémov boli študované v závislosti na prúde dodávanom do výboja a zmene v zložení plynnej zmesi. Rotačná teplota bola stanovená z druhého pozitívneho systému dusíka na hodnotu približne 2000 K. Z rovnakého systému bola stanovená aj vibračná teplota v závislosti na koncentrácii plynnej zmesi od 3000 K (1 % CH4) do 3600 K (5 % CH4). Vibračná teplota prvého negatívneho systému dusíka rástla s výkonom a klesala s koncentráciou metánu v intervale od 3700 K do 4200 K. Rovnakú závislosť mala vibračná teplota vypočítaná pre fialový spektrálny systém CN, ktorej hodnota bola 4600 až 5800 K. Stabilné produkty vznikajúce v reaktore boli analyzované pomocou hmotnostného spektrometra s protónovou ionizáciou a s analyzátorom doby letu. Detegovaných bolo množstvo alifatických uhľovodíkov, niektoré aromatické uhľovodíky a tiež pomerne veľa amino či kyano zlúčenín. So vzrastajúcou koncentráciou metánu vznikalo viac látok s vyššou molekulovou hmotnosťou a menej jednoduchých látok, ktoré sa pravdepodobne spotrebúvali na zložitejšie látky. Ich relatívne intenzity boli stanovené za rovnakých podmienok, ako boli namerané optické emisné spektrá., In the present work, the abnormal glow discharge at atmospheric pressure was generated in the nitrogen-methane (1 to 5 %) gaseous mixtures related to the atmosphere of Titan. The discharge itself was monitored by optical emission spectrometry that confirmed presence of active nitrogen species and various radicals formed from methane. Besides them, the CN spectral bands were observed. Intensities of all light emitting species were studied in the dependence on applied power and composition of nitrogen-methane mixture. The rotational temperature of about 2000 K was calculated from the second positive nitrogen system. The vibrational temperature also obtained from neutral nitrogen molecule increased nearly directly with methane from 3000 K (1 % CH4) to 3600 K (5 % CH4). In the contrary, vibrational temperature obtained from nitrogen molecular ion decreased with methane in the gaseous mixture and increased with applied discharge power from 3700 K to 4200 K. The same trend showed the vibrational temperature calculated from violet system of CN with value from 4600 K to 5800 K. The stable discharge products were analysed by proton transfer time of flight mass spectrometry of the exhausting gas. Presence of many aliphatic and some aromatic hydrocarbons was confirmed as well as quite a lot of amino and cyano compounds. Increasing concentrations of methane have produced more substances with higher molecular weight and less simple substances that were likely to be consumed on more complex substances. Their relative intensities were determined under the same conditions as optical emission spectra were collected.

Za posledních padesát až šedesát let byla provedena celá řada experimentů v oblasti dohasínajícího dusíkového plazmatu a uveřejněno velké množství teoretických prací. Některé práce se zabývaly studiem dusíku v aktivním výboji, samotným dohasínáním nebo se zaměřily převážně na probíhající kinetické procesy v dohasínajícím plazmatu. Metodou uvedenou v práci bylo vyhodnoceno, jak ovlivní titrace kyslíku dohasínající dusíkové plazma v proudícím režimu. Experimentální výsledky byly získány za pomoci optické emisní spektroskopie. Získaná spektra byla změřena v rozsahu 300 - 700 nm. Všechna měření se prováděla za laboratorní teploty 300 K. Proud, byl udržován na konstantní hodnotě 120 mA, a to odpovídá výkonu 145 W. Tlak, byl po celou dobu měření také konstantní o hodnotě 1000 Pa. Průtok dusíku o čistotě 99,9999 %, dále dočišťovaného pomocí kolony Oxycler, aktivním výbojem byl 0,8 l/min. Průtok kyslíku čistoty 99,95 % titrační trubicí zaváděnou proti směru proudění dohasínajícího plazmatu byl udržován na hodnotě 4 ml/min. Oba průtoky byly nastaveny pomocí regulátorů hmotnostního průtoku. K detekci záření sloužil optický spektrometr Jobin Yvon TRIAX 550 s mřížkou 300 čar/mm a CCD detektorem chlazeným kapalným dusíkem. Při všech měřeních byla použita integrační doba 1s. Poloha titrační trubice zaváděné proti směru proudění plynu byla vzhledem ke konci aktivního výboje nastavována po 1 cm od 5 cm do 25 cm. Optická spektra pak byla snímána v polohách 3 - 29 cm od konce aktivního výboje. Ve spektrech byly identifikovány tyto spektrální systémy: 1. pozitivní, 1. negativní a 2. negativní systém dusíku. Kromě nich bylo nalezeno i několik spektrálních pásů odpovídajících spektrálnímu systému NO-beta .Z experimentálních dat pak byly stanoveny průběhy intenzit jednotlivých spektrálních pásů a změny ve vibračních rozděleních horních elektronových stavů výše uvedených spektrálních systémů., A huge number of experiments were carried out in the field of nitrogen post-discharges during the last 50 or 60 years and they were supported by many published theoretical works. Some papers were focused also on the nitrogen active discharge, post-discharge itself, or they focused mainly on the kinetic processes running during the post-discharge period. This experimental work shows how oxygen titration into post-discharge will influence nitrogen flowing post-discharge. Experimental data were obtained by optical emission spectrometry, Spectra were measured in the range 300 - 700 nm at laboratory temperature of 300K. Discharge current was kept constant at the value of 120 mA relating to the total discharge power of 145 W. Pressure was kept constant, too, at the value of 1000 Pa. The nitrogen of 99.9999 % purity (further purified by Oxiclear column) flow was adjusted at 0.8 l/min. Flow of oxygen (99.95 % purity) through he titration capillary introduced to post-discharge from down stream direction, was kept at 4 ml/min. Both gas flows were controlled by mass flow controllers. The optical emission spectrometer Jobin Yvon TRIAX 550 with 300 gr/mm grating equipped by liquid nitrogen cooled CCD detector was used for the spectra acquisition. The integration time of 1 s was used at all experiments. The position of titration tube end introduced into post discharge from the down stream side was set from 5 to 25 cm with respect to the end of the active discharge; the step of 1 cm was used. The optical emission spectra were measured at positions from 3 to 29 cm with respect to the active discharge end. The following nitrogen spectral systems were identified in the spectra: 1st positive, 1st negative and 2nd positive. Besides them, some bands of NO-beta system were found. The intensity profiles along the post discharge were obtained for selected vibrational spectral bands of these spectral systems and changes in the vibrational distributions of upper electronic states of these sp

Teoretická časť je zameraná na význam kvasiniek, ich role v pivovarníctve, a potreby spoľahlivého a ekonomicky výhodného pasterizačného kroku, ktorý by spĺňal moderné požiadavky. Rovnako je v tejto časti definovaná plazma, jej výskyt a použitie pre povrchové úpravy skla použitého v praktickej časti. Bakalárska práca sa v prvej časti experimentálnej práce zaoberá účinkom plazmy ako prostriedku na pasterizáciu. Do plazmatického výboja boli vložené kvasinky druhu Saccharomyces cerevisiae. Postupne bola menená doba expozície kvasiniek v plazmatickom výboji a sledované množstvo živých a mŕtvych buniek. Na identifikáciu životaschopnosti kvasiniek bolo použité farbivo metylénová modrá. Po zafarbení boli kvasinky sledované pod mikroskopom a spočítané. Na určenie počtu kvasiniek bola použitá Bürkerova komôrka. Experimentom bola preukázaná účinnosť plazmy ako sterilizačného kroku, vzhľadom na znižujúci sa počet živých buniek a zvyšujúci sa počet v mŕtvych buniek vo vzorke s obsahom kvasiniek. V druhej časti bol povrch skla aktivovaný v plazmatickom výboji. Takto pripravené sklo bolo ponorené do kultivačného média po dobu 24 hodín do vytvorenia vrstvy kultivačného média na povrchu skla. Potom boli odstránené zbytky kultivačného média a na povrch bolo napipetované malé množstvo kvasiniek v destilačnej vode. Po 24 hodinách boli kvasinky počítané na Bürkerovej komôrke, zhodnotený prírastok počtu kvasiniek a vyhodnotený účinok plazmatického výboja na aktiváciu a vytvorenie vrstvy. Na potvrdenie účinku plazmy na povrch skla bola použitá metóda kontaktných uhlov. V tejto časti sme dokázali vplyv účinku plazmy na povrch skla i tvorbu tenkej vrstvy živného média, ktorá zásobovala kvasinky potrebnými látkami pre rozmnožovanie., The theoretical part focuses on the importance of yeast, its role in brewing, the need for a reliable and economically beneficial pasteurization step that would meet modern requirements. Also in this part is defined plasma, its occurrence and the use of the glass structure used in the practical part. In the first part of the experimental work, the bachelor thesis deals with the action of plasma as a means of pasteurization. Saccharomyces cerevisiae yeast was introduced into the plasma. Gradually, the period of exposure of the yeast to the plasma discharge was determined and the number of survived and dead cells monitored. The methylene blue dye was used to identify yeast viability. After staining, the yeast was monitored under a microscope and calculated. Bürker's cell was used to determine the number of yeast cells. The experiment demonstrated plasma activity as a sterilization step, due to the decreasing number of living cells and the increase in the number of dead cells in the yeast-containing sample. In the 2nd part the surface was activated in the plasma discharge. The glass thus prepared was immersed in the culture medium for 24 hours to form a layer of culture medium on the surface of the glass. The remainders of the culture medium were then discharged and a small amount of yeast in the distilled water was pipetted. After 24 hours the yeast was counted on the Bürker's cell, the yeast growth was evaluated and the plasma activation efficiency was evaluated for activation and layer formation. The method of contact angles was used to confirm the effect of plasma on the surface of the glass. In this section, we demonstrated the effect of plasma on the surface of the glass and the formation of a thin layer of nutrient medium that supplied the yeast with the necessary substances for reproduction.

Bakalářská práce v teoretické části shrnuje problematiku využití plazmatu pro povrchovou úpravu materiálů využitelných pro biomedicínské aplikace, a to zejméma materiálů polymerních. Praktická část se zaměřuje na konkrétní povrchovou úpravu. Jejím cílem je získat z původně hydrofobního povrchu povrch hydrofilní pomocí plazmochemické úpravy a optimalizovat danou metodu. Hydrofility je docíleno opracováním vzorku v nízkoteplotním nízkotlakém plazmatu generovaném ve směsích plynů na bázi vzduchu.Charakterizace povrchové úpravy je realizována pomocí měření průsaku vody materiálem. Strukturní změny povrchu materiálu pak jsou potvrzeny pomocí rentgenové fotoelektronové spektroskopie., The theoretical part of bacalor thesis summarizes a plasma application for surface modification of materials used for biomedical applications. The main focus is on polymeric materials. Practical part focuses on specific surface modifications. An aim is to obtain from the initially hydrophobic surface hydrophilic by plasma chemical surface treatment and to optimize the method. Hydrophilicity is achieved by treating the sample in low temperature low pressure plasma generated in air based gaseous mixtures. The surface treatment efficiency is characterizad by water leak through the material. Structural changes of material surface are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy.

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., Thin films have been used to modify surface properties of various materials for many years. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) is one of the possible methods for their preparation and this technique is applied in this work as well. An organosilicone – hexamethyldisiloxane – is used as precursor. Thin films are created on the surface of the substrate using mixture of precursor and oxygen in radiofrequently excited capacitively coupled plasma. The aim of the thesis is to find the optimal deposition conditions for production of transparent thin layers with good barrier capabilities, low oxygen transmission rate especially. Thin film depositions were realized for different compositions of the deposition mixture in continuous and pulsed mode of plasma with varying supplied power and duty cycle values. The deposition process itself was monitored in situ by optical emission spectroscopy. Thin film coatings were analyzed to determine their physical chemical properties (infrared spectroscopy, surface energy) and barrier properties. Using optical emission spectroscopy, important particles were identified in the deposition plasma. Vibrational, rotational and electron temperatures were determined from relative intensities of chosen fragments. Composition of thin films was studied by infrared spectroscopy. The best results of oxygen transmission rate were achieved with layers prepared from deposition mixture with high oxygen content. It was possible to improve barrier properties by performing deposition in pulsed plasma mode with 20–30% duty cycle. In this diploma thesis, optimal deposition conditions of thin films from hexamethyldisiloxane with low oxygen transmission rate were determined. It is possible to use these results in practical applications, such as corrosion inhibitors for archaeological objects. Optionally, they can be used in various industry branches where it is desirable and feasible to prevent oxygen access to the material by deposition of barrier

Cílem této práce je studium procesů probíhajících během depozice organokřemičitanových tenkých vrstev formou plazmové polymerace. Tenké vrstvy se v poslední době staly nejrozšířenějším způsobem povrchových úprav materiálů. Používají se jako ochranné a funkční vrstvy, mohou zvyšovat nebo snižovat adhezi k různým sloučeninám (např. k vodě), nebo jen zlepšit mechanické vlastnosti silnějších materiálů. Plazmové polymery, které nejsou známy moc dlouho, jsou moderním trendem ve vývoji depozice tenkých vrstev. Vykazují perfektní adhezi k substrátu a jsou vysoce odolné vůči většině chemikálií. Jejich struktura je poměrně odlišná od struktury klasických polymerů. V poslední době se jako prekurzory plazmových polymerů začaly používat organokřemičitany, protože křemík zabudovaný v jejich struktuře umožňuje depozici tenkých vrstev na skleněný substrát a organická část monomeru nám nabízí nekonečné možnosti modifikací. V našem případě jsme jako monomer použili dimethylfenylsilan (DMPS). Diagnostiku plazmatu jsme prováděli optickou emisní spektrometrií indukčně vázaného plazmatu a v jednom případě i kapacitně vázaného plazmatu. Touto metodou je možno stanovit složení plazmatu během depozičního procesu. A tím můžeme podle vstupních parametrů předpovědět i složení deponované tenké vrstvy. Z relativních populací jednotlivých fragmentů jsme schopni zjistit optimální nastavení pro depoziční proces. Je také možno spočítat teploty částic v plazmatu, což nám podá informace o energiích těchto částic. První část této studie se zabývá identifikací částic (fragmentů), které vznikly při fragmentaci monomeru v prostředí plazmatu. Ve spektrech jsme úspěšně identifikovali atomární čáry vodíku Balmerovy série. Byla detekována rovněž řada rotačních čar molekulového vodíku. Atomární uhlík se objevil pouze v malém množství. Daleko více uhlíku bylo zjištěno ve formě CH radikálu. Byly zachyceny i slabé čáry atomárního křemíku. Při použití směsi DMPS s kyslíkem byly ve spektrech přítomny i OH radikál a, The aim of this thesis is a study of processes during organosilicone thin film deposition via plasma polymerization. Recently, thin films are the most expanding way of surface modification of materials. They are used as protective coatings, functional layers, they can increase or decrease adhesion to different compounds (e.g. water), or just improve mechanical properties of bulk materials. Plasma polymers, which are not known so long, are a modern trend in evolution of thin film deposition. They have perfect adhesion to the substrate and they are highly resistant against most of chemical compounds. Their structure is quite different from the structure of classical polymers. Recently, organosilicon compounds are used as precursors for plasma polymers because silicon built in the structure of plasma polymer allows thin film deposition on glass substrate and the organic part of monomer gives us infinite possibilities of modification. In our case dimethylphenylsilane (DMPS) was used as a monomer. Various RF low pressure discharges were used during this study. Plasma diagnostic was performed by optical emission spectroscopy of inductive coupled plasma. This method allows us to determine plasma composition during the deposition process. Thus we can predict the composition of deposited thin film according to input parameters. From relative populations of fragments we are able to find out optimal conditions for deposition process. We can also calculate temperature of particles in plasma which gives us some information about particle energies. The first part of the study deals with the identification of particles (fragments) created by fragmentation of monomer in plasma environment. We successfully identified hydrogen atomic lines of Balmer’s series in the spectra. Many rotational lines of hydrogen molecule were also detected. Atomic carbon occurred only in small amount. Much more carbon was detected in the form of CH radical. We also found some weak lines connected to atomi

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 mo, The aim of this master thesis is to study the influence of metallic atoms on nitrogen post-discharge. Pure nitrogen post-discharge is a subject study of many works dealing with kinetic processes in plasma. Unfortunately, there are only a few published works that present influence of various traces on nitrogen post-discharge kinetics. This master thesis deals with problems of nitrogen post-discharge containing mercury traces. All experimental data were obtained using optical emission spectroscopy of a DC discharge in a flowing mode, which can achieve appropriate temporal resolution in the order of milliseconds. Spectra emitted during the post-discharge were recorded in the range of 320-780 nm and the following molecular spectral systems were identified: • 1. positive system of nitrogen: N2(B) -> N2(A), • 2. positive system of nitrogen: N2(C) -> N2(B), • 1. negative system of nitrogen: N2+(C) -> N2+(X), • NO-beta system: NO(B) -> NO(X). Besides them we were able to record the mercury line at 254 nm, only (in the spectrum of the first as well as in the second order); no other mercury lines were observed. The mercury vapor was introduced into the system at selected post-discharge time. Dependence of selected molecular band head intensities as well as mercury line intensity on experimental conditions (pressure, discharge power, wall temperature, time of mercury vapor introduction) were observed in time evaluation. The data obtained in pure nitrogen were used as a reference. The obtained results showed very high sensitivity of kinetic processes on mercury atoms presence. If mercury was introduced into the post-discharge the mercury line was observable around the site where mercury vapor was introduced into the discharge. The experimental data showed that mercury line intensity was directly proportional to the mercury atoms concentration and saturation effect could be observed. The energy level diagram demonstrates that the observed mercury line can be excited by collision

Tématem diplomové práce je diagnostika plazmatu užívaného pro depozice tenkých vrstev na bázi organo-křemíkových sloučenin. Tyto vrstvy mají široké využití jako ochranné povrchy materiálů nebo ochranná fáze při tvorbě vystužení skleněných vláken. V teoretické části jsou uvedeny základy optické emisní spektroskopie a hmotnostní spektroskopie a základy výpočtu rotační, vibrační teploty a elektronové teploty plazmatu. Při depozici byl jako monomer využit tetravinylsilan (TVS) v radiofekvenčním kapacitně buzeném výboji. Jako diagnostická metoda byla použita optická emisní spektroskopie a hmotnostní spektroskopie. Vlastní depozice probíhala v kontinuálním režimu při výkonech 20, 25, 40, 50, 60 a 70W a pulzním režimu s aktivním výbojem v poměru 1:1, 1:4 a 1:9 při výkonu 50 a 10 W. V jednotlivých spektrech byly identifikovány čáry atomárního vodíku Balmerovy série a celá řada rotačních čar odpovídajících molekule vodíku. Dále se podařilo ve spektrech identifikovat molekulární pásy SiH, CH a C2. Z rotačních čar pásu 0-0 molekuly CH byla stanovena rotační teplota, která se pohybovala v rozmezí 600 – 1000 K v závislosti na depozičních podmínkách. Z atomárních čar vodíku byla stanovena teplota elektronů v rozmezí 3600-7500 K. Souběžně s optickými emisními spektry byla snímána i in situ hmotností spektra TVS, která ukázala, že s klesajícím výkonem dodávaným do plazmatu v kontinuálním režimu klesá i fragmentace monomeru. Tyto výsledky potvrzuje i OES v případě radikálu CH a látek obsahujících vodík, jiné částice byly optickou emisní spektroskopií většinou neměřitelné. Stejné výsledky byly pozorovány v závislosti na výkonu dodávaném do aparatury. Dosažené výsledky jasně ukazují, že fragmentace monomeru klesá s klesajícím výkonem dodávaným do plazmatu. Přesné stanovení složení vzniklých vrstev je předmětem dalšího bádání a stejně tak i další popis parametrů plazmatu., The aim of this work is plasma diagnostic during the deposition of thin films based on organosilicone compounds. These layers have a wide range of applications mainly as protective coatings or intermediate phase in composites reinforced by glass fibers. The theoretical part of this work gives a basic fundaments of optical emission spectroscopy and mass spectroscopy and describes procedures for rotational, vibrational, and electron temperature calculations. The RF capacitive coupled discharge in configuration with planar electrodes was used with tetravinylsilane (TVS) organosilicone monomer in this study. The optical emission spectroscopy and mass spectroscopy were applied for the plasma diagnostics. The deposition process was carried out in continuous regime with applied power of 20, 25, 40, 50, 60, and 70 W, some experiments were done also in pulsed regime with duty cycle 1:1, 1:4 and 1:9 at fixed power of 50 W and 10 W when discharge was on. The atomic lines of hydrogen Balmer series and many rotational lines of molecular hydrogen were identified in the spectra. Besides them, the molecular bands of SiH, CH and C2 species were observed. The rotational temperature calculated from 0-0 CH band was in the range of 600 – 1000 K depending on the discharge conditions. The electron temperature in the range of 3600-7500 K was calculated from hydrogen atomic lines. In situ mass spectra collected simultaneously with optical emission spectra showed TVS monomer fragmentation increase with the increase of applied power in continuous regime. This result well correlated with OES in case of CH radical and hydrogen species, the other particles were mainly non-measurable by emission spectroscopy. The same results were also obtained with respect to the duty cycle parameter. The presented results clearly demonstrated the increase of monomer fragmentation with the increase of mean applied discharge power. Determination of prepared layer properties is a subject of other works and their r

V této práci bylo studováno dohasínající plazma pomocí optické emisní spektroskopie. Výboj v proudícím režimu byl vytvářen stejnosměrným proudem 45 až 200 mA v Pyrexové a křemenné trubici. Emise tří spektrálních systémů dusíku (1. a 2. pozitivní a 1. negativní) byly studovány v časovém vývoji s ms rozlišením pro různé tlaky 500 až 5 000 Pa; za normální a kapalným dusíkem chlazené teploty stěny (za chlazení bylo v dohasínajícím plazmatu 150 K). Výsledky ukázaly, že všechny tři dusíkové systémy (respektive jejich horní stavy N2(B, v), N2(C, v) a N2+(B, v)) mají maximální hodnoty v dohasínání v tzv. „pink-afterglow“. Tato maxima klesala s rostoucím tlakem a posouvala se k pozdějším časům dohasínání. Maxima rostla s výbojovým proudem (respektive výkonem) a posouvala se ke kratším časům dohasínání. Intenzity a z nich vypočtené vibrační populace za teploty 150 K byly určovány v experimentálním zařízení od 17 ms, a proto nebylo pozorováno maximum „pink-afterglow“ (jen při 5 000 Pa se objevil jeho náznak). Populace byly menší za 150 K než populace měřené za laboratorní teploty v časech okolo 50-100 ms. Za nížšího tlaku a v pozdním čase (přes 120 ms) byly populace vyšší za nižší teploty. V křemenné trubici byly oba posuny maxim populací výraznější než v Pyrexové trubici. Kromě populací byly také stanoveny rotační teploty těchto vybraných pásů všech tří měřených spektrálních systémů (pro 1. negativní systém pás 0-0, pro 1. pozitivní systém pás 2-0 a pro 2. pozitivní systém pás 0-2). Rotační teploty byly monitorovány z předpokladu, že tento druh teploty je roven teplotě neutrálního plynu (za podmínky lokální termodynamické rovnováhy). Výsledky pro 1. negativní a 1. pozitivní systém ukazují, že na začátku dohasínání (do cca 10 ms) dochází k prudkému poklesu rotačních teplot, pak teploty byly konstantní do 20 ms a poté teploty rostly. Tento průběh byl tedy v podstatě opačný než průběh intenzit u těchto spektrálních systémů. Rotační teploty podle očekávání mírně rostly s rostoucí, The decaying plasma was studied by the optical emission spectroscopy. DC discharge created at 45 – 200 mA in Pyrex and Quartz tubes in flowing regime was used. The emission of three nitrogen spectral systems (1st and 2nd positive and 1st negative) were studied in time evolution for pressures of 500 – 5 000 Pa at two wall temperatures – ambient and liquid nitrogen (150 K inside the decaying plasma). Results showed that all three nitrogen systems (respectively N2(B, v), N2(C, v) and N2+(B, v) states as their origins) had their population maxima called pink-afterglow in the afterglow part. These maxima decreased with the increase of pressure for all systems, and moved to the later decay time. Maxima increased with discharge current (respectively power) and moved to shorter time. Populations at temperature of 150 K were measured due to the experimental arrangement from 17 ms, only, and thus pink aftergow maximum wasn’t observed (only at 5 000 Pa some maximum was recognized). Populations were smaller at 150 K that populations measured at laboratory temperature at the middle decay time (50-100 ms). At the late time, the populations were higher at lower temperature at lower pressure. Higher shifts (in intensity and decaytime) of pink afterglow maxima were observed in Quartz tube in comparison with their values in Pyrex tube. Besides the populations, rotational temperatures of selected bands of three observed spetral systems (for 1st negative 0-0 band, 1st positive 2-0 band and for 2nd positive 0-2 band) were measured. Rotational temperatures were monitored from presumption that this kind of temperature is equal to temperature of neutral gas (at local thermodynamic equilibrium). Results from 1st negative and 1st positive system showed strong decreasing of rotational temperatures up to about 10 ms at post-discharge begin, then temperatures were constant up to 20 ms of decay time and after that they grew up. Temperatures increased with the increase of current. The part with d

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.

Cílem disertační práce je studium kinetických procesů v dohasínajícím plazmatu dusíku s příměsí kyslíku a dusíku ve směsi s argonem. Výsledky měření předložené v této práci jsou získány z optické emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu. Ve všech měřeních byl dobře identifikovatelný jev tzv. pink afterlow (maximální intenzita vyzařování) a vliv příměsí na tento jev. Pro měření byl vzhledem k našim experimentálním možnostem zvolen stejnosměrný výboj v proudícím režimu, kdy je možno dosáhnout časového rozlišení v řádově ms, což je pro studované jevy dostatečné. Měření bylo provedeno v rozsahu vlnových délek 300-800 nm. V naměřených spektrech byly identifikovány první pozitivní, druhy pozitivní a první negativní spektrální systémy dusíku a systémy NO beta a NO gama.Experimenty byly provedeny ve dvou konfiguracích aparatury, pro měření dohasínajícího plazmatu dusíku s příměsí kyslíku a pro měření dohasínajícího plazmatu ve směsi dusíku s argonem. V případě měření dusíku s příměsí kyslíku (koncentrace kyslíku do 0,2 %) byly k dispozici dvě výbojové trubice z různých materiálů – sklo PYREX a sklo QUARTZ. Aby bylo možno posoudit vliv teploty na procesy probíhající během dohasínání, byly provedeny dva typy měření za různých teplotních podmínek. Pro obě trubice bylo měření provedeno pro laboratorní teplotu 300 K a pro chlazení tekutým dusíkem (77 K) v místě spektroskopického měření. Celkový tlak byl při těchto experimentech 1 000 Pa a proud 200 mA. V naměřených spektrálních systémech byly identifikovány jednotlivé spektrální přechody a byly sestrojeny závislosti jejich intenzit na čase dohasínání. Dále byly vypočteny relativní vibrační populace jednotlivých stavů v závislosti na koncentraci kyslíku. Z relativních populací byla sestrojena i vibrační rozdělení pro jednotlivé stavy dusíku. Z výsledků obecně vyplývá, že s rostoucí koncentrací kyslíku lze pozorovat mírný nárůst populací molekulárního dusíku, ale koncentrace molekulárního iontu dusíku rapidně klesá. Při snížen, Presented thesis gives results obtained during the spectroscopic observations of post –discharges of the pure nitrogen plasma with small oxygen admixture and in the nitrogen – argon mixture and the effect of the pink afterglow in it. The DC discharge in the flowing regime has been used for the plasma generation. The decaying plasma was study by optical emission spectroscopy, mainly in the range of 300–800 nm. The first positive, second positive, first negative nitrogen spectral system and NO spectral systems were observed in measured spectra. The band head intensities of these bands have been studied in the dependencies on experimental conditions. Simultaneously, the relative vibrational populations on the given nitrogen states have been calculated. Two discharge tubes made from different materials (PYREX glass and QUARTZ glass) were used in the case of nitrogen plasma containing low oxygen traces (up to 0.2 %). These experiments have been carried out at two wall temperatures for the determination of the temperature effect on the post-discharge. The discharge tube around the observation point was kept at the ambient temperature (300 K) or it was cooled down to 77 K by liquid nitrogen vapor. The total gas pressure of 1 000 Pa and the discharge current of 200 mA were conserved for all these experiments. The relative populations of electronic states were calculated in the dependence on the post-discharge time. The dependencies on oxygen concentration were given, too. The results showed no simple dependence of vibrational populations on oxygen concentration. Generally, slight increase of neutral nitrogen states populations was observed with the increase of oxygen concentration. These observations were well visible due to the intensity of nitrogen pink afterglow effect that was well visible at all oxygen concentrations. The pink afterglow maximal intensity was reached at about 5–10 ms at the wall temperature of 300 K in the PYREX tube. The molecular ion emission was stro

Plazmochemické procesy sú jednou z metód, ktoré sa využívajú na čistenie odpadových vôd. Odpadové a úžitkové vody z domácností obsahujú mnoho organických látok, ktoré musia byť odstránené, aby mohla byť voda znovu použitá v domácnostiach alebo priemysle. Cieľom diplomovej práce jerozklad alkaloi¬dov počas plazmového procesu. Teoretická časť je preto zameraná na generáciu elektric¬kého výboja v kva¬palinách a charakteristiku vybraných alka¬loidov. V práci je sledovaný rozklad kofeínu a chinínu v elektrickom výboji, ktorý je genero¬vaný v diafragmovej konfigurácii. Experimenty boli uskutočňované vo vsádzkovom reaktore, ktorý je rozdelený do dvoch častí prostredníctvom diafragmy vyrobenej z keramického mate¬riálu ShapalTM-M (hrúbka 3,0 mm, priemer otvoru 1,0 mm). Boli použité elektródy z nerezo¬vej ocele s rozmerom 5×12 cm. Priemerný elektrický výkon bol nastavený na hodnotu 135 W a doba každého experimentu bola 60 minút. Roztoky kofeínu (celkový objem 4 l) boli pripra¬vené v koncentráciách 10, 25 a 50 ppm a roztoky chinínu v koncentráciách 5, 10 a 15 ppm. Počia¬točná vodivosť roztokov bola upravená pomocou chloridu sodného na tri rôzne hod¬noty – 400, 750 a 1000 µS•cm-1. Experimentálna časť pozostáva taktiež z využitia analytických metód, ktoré boli potrebné na kvantifikáciu pozorovaných látok. Peroxid vodíka produkovaný počas elektrického výboja je stanovený kolorimetrickou metódou, ktorá je založená na tvorbe žlto sfarbeného komplexu z peroxidu vodíka a titánového činidla. Koncentrácia kofeínu bola určená UV spektrometriou pri vlnovej dĺžke 273 nm a následne bola uskutočnená analýza HPLC/MS. Degradácia chi¬nínu bola analyzovaná pomocou UV-VIS spektrometrie a fluorescenčných meraní. Generácia plazmy vo vodných roztokoch zapríčiňuje vznik hydroxylového radikálu, pero¬xidu vodíka, kyslíka, vodíka a iných reaktívnych častíc. Peroxid vodíka, ktorý vzniká v plaz¬me, je následne spotrebovaný na degradáciu organických látok v roztoku. To je vysvet¬lením nameranej nižšej kon, Plasmachemical processes are one of the methods used for wastewater treatment. Sewage and household wastewaters include a variety of organic substances that must be removed to reuse water in industry or households. The aim of this diploma thesisisthe observation of alkaloids decomposition by plasma chemical process. The theoretical part is focused on plasma generation in liquids and characterization of selected alkaloids. The decomposition of caffeine and quinine in direct current electrical discharge in liquid with diaphragm configuration is investigated in this work. The experiments were carried out in a batch reactor divided into two parts by a diaphragm made from ceramic material ShapalTM-M (thickness 3.0 mm, pin-hole diameter 1.0 mm). The stainless steel electrodes of 5×12 cm size were used. The mean electric power was set to 135 W for an operation time of 60 minutes in each experiment. Caffeine solutions (total volume of 4 L) were prepared in concentrations of 10, 25 and 50 ppm, quinine solutions in concentrations of 5, 10 and 15 ppm. The initial conductivity was adjusted by sodium chloride at three different values – 400, 750 or 1000 µS•cm-1. The experimental part consisted also of using analytical methods necessary for compound quantification. Hydrogen peroxide formation during the electrical discharge was determined by colorimetric method based on generation of yellow complex with titanium(IV) sulfate reagent. The caffeine concentration was measured by UV spectrometric method at wavelength 273 nmand thenHPLC/MS analysis was performed. Quinine degradation was monitored by UV-VIS spectrometry and fluorescent measurements. The plasma generation in water solutions induces formation of hydroxyl radical, hydrogen peroxide, oxygen, hydrogen and other reactive species. Hydrogen peroxide is produced and then utilized in degradation of organic compounds and thus lower concentration of H2O2was measured in solution with caffeine and quinine than in solution without alk

Diplomová práce se zabývala studiem systému PP a částicové plnivo, konkrétně PPH a jako částicové plnivo byl použit komerčně dostupný CaCO3 (SOCAL P3). Tento typ plniva výrobce deklaruje jako plnivo bez povrchové úpravy. Práce měla za cíl především nalezení a odzkoušení vhodné metody a metodiky pro definované ošetření povrchu plniva. Toto je první krok nutný pro systematické studium vlivu různého typu adhesivní vrstvy na mechanické vlastnosti deklarovaného kompozitu. K povrchovému ošetření plniva byl využit plazmový výboj za atmosférického tlaku. Takto ošetřené plnivo bylo dále analyzováno pomocí sedimentační analýzy, infračervené spektroskopie (FT-IR) a rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Kompozity s různým objemovým podílem plniva byly připraveny v PIB a dále studovány krátkodobými testy. Vzhledem k experimentální náročnosti ošetření plniv, nebylo možné v daném časovém období realizovat celý původně zamýšlený program tj. studium vlivu různých typů adhezní vrstvy, včetně vytvoření modelu pomocí MKP. Nicméně nalezení a odzkoušení vhodné metody ošetření povrchu je zcela zásadní pro další studium. Použitá metoda byla poprvé použita na případ ošetření částicového plniva a je tedy možno tento postup považovat za původní., The diploma thesis was dealt with the study of system PP and particular filler, specifically PPH and like a filler was used commercially available CaCO3 (SOCAL P3). This type of filler is declared by the producer as a filler without surface treatment. The submitted thesis had a goal to find and testing the suitable method and methodology for defined surface treatment of the filler. This is the first step for systematic study of influence the various types of adhesive layer on mechanical properties of declared composite. The plasma discharge behind static pressure was used for the surface treatment of the fillers. These fillers were afterwards analyzed by using of sedimentation analysis, infra - red spectroscopy (FT-IR) and scan electron microscopy (SEM). The composites with various volume part of the fillers were prepared in PIB and studied by short-time tests. Regarding to experimental demand there wasn't possible to realize the whole originally intended program i. e. study of influence the different types of adhesive layer, including to form the model for FEM approach. Nevertheless finding and testing the suitable method of surface treatment is completely basic for the others study. The above mentioned method was used in this application for the first time and it is possible to consider this process like an original approach.

Tato diplomová práce se zaměřuje na plazmochemickou redukci modelových korozních vrstev připravených na bronzových vzorcích. Bronz byl hlavním materiálem pro výrobu předmětů v tzv. době bronzové. Nejprve byl velmi vzácný, a proto se používal pouze pro výrobu šperků a dalších ozdobných předmětů. Teprve později se z bronzu začaly vyrábět předměty denní potřeby a zbraně. Tyto předměty jsou nacházeny a je nutné je restaurovat a zachovat tak kulturní dědictví pro příští generace. K tomu přispívá výzkum a optimalizace podmínek plazmochemické redukce modelových korozních vrstev bronzových vzorků. Pro vytvoření definovaného povrchu byla použita metalografická bruska, nejprve s brusným papírem P 280, poté byl papír otočen o 90° a následně byl použit papír P 600. Tím bylo zajištěno sjednocení drsnosti povrchu celého bronzového vzorku, což je důležité pro zajištění stejných podmínek koroze. Obroušené vzorky byly omyty ethanolem a usušeny proudem horkého vzduchu. Aby se zamezilo styku s okolní atmosférou a následným zahájením koroze, byly vzorky uloženy do uzavíratelných polyethylenových sáčků. Následovala příprava modelových korozních vrstev. Jako korozní prostředí byla vybrána kyselina chlorovodíková a kyselina sírová. Petriho miska, umístěná na dně exsikátoru, obsahovala vždy 20 ml dané kyseliny. Vzorky byly uloženy na keramický rošt nad miskou a zde korodovaly (v parách kyseliny chlorovodíkové 34 dnů a v parách kyseliny sírové 27 dnů). Zkorodované vzorky byly ošetřeny v nízkotlakém vodíkovém plazmatu, které bylo buzeno RF generátorem. Vzorky byly vloženy do křemenného válcového reaktoru (délka 90 cm, vnitřní průměr 9,5 cm) s vně umístěnými měděnými elektrodami. Tlak v reaktoru se během experimentu pohyboval kolem 160 Pa, při průtoku vodíku 50 sccm. Ošetření trvalo vždy 90 minut a byl zvolen kontinuální nebo pulzní režim (se střídou 25%, 50% nebo 75%) a výkon 50-300 W. Průběh plazmochemického ošetření byl monitorován optickou emisní spektroskopií OH radikálů s použitím spekt, This diploma thesis is focused to the plasma chemical reduction of model corrosion layers prepared on bronze samples. Bronze was the main material for production of the subjects in Bronze Age. First, it was very rare, and therefore was used only for making jewellery and other decorative subjects. Later, the objects of daily use and weapons were produced of bronze. These objects are found and it is necessary to restore him and preserve the cultural heritage for future generations. The research and the optimalization of plasmochemical reduction of model corrosion layers on bronze samples contributes to this. A metallographic grinder was used to create a defined surface, first with the sandpaper P 280 and then after sample 90 degree rotation with the sandpaper P 600. This ensured uniform surface at all bronze samples that is necessary to provide the same corrosion conditions. The grinded samples were washed by ethanol and dried by hot air stream. To prevent contact with the surrounding atmosphere and successive initiation of corrosion, the samples were stored in lockable polyethylene bags. This step was followed by the preparation of model corrosion layers. Hydrochloric and sulfuric acids were chosen as corrosive environments. Petri dish containing 20 ml of the selected acid was placed at the bottom of the desiccator. Samples were placed to the ceramic grate, over the dish, and they were corroded (in vapours of hydrochloric acid for 34 days and in vapours of sulfuric acid for 27 days). The corroded samples were treated using low-pressure hydrogen plasma excited by RF generator. Treatment of samples was carried out in quartz cylindrical reactor (length of 90 cm, inner diameter 9.5 cm) with copper electrodes placed outside. The pressure in the reactor was ranged around 160 Pa at hydrogen flow rate of 50 sccm during the experiments. The continuous and pulse modes (duty cycle of 25%, 50% or 75%) at peak power of 50–300 watts were used for the treatment of 90 minutes durati

Tématem diplomové práce je diagnostika plazmochemických depozičních procesů s využitím organokovových sloučenin. Zástupcem organokovových sloučenin byl zvolen titanium (IV)isopropoxid, jenž je často využíván jako prekurzor pro plazmochemické depozice fotokatalytických vrstev TiO2, které nacházejí široké uplatnění v oblasti environmentálních procesů a technik, zejména k odstraňování různých polutantů. Tenké vrstvy obecně se v poslední době staly jedním z nejvyužívanějších způsobů pro povrchové úpravy materiálů. Jsou využívány jako ochranné nebo funkční vrstvy, používají se pro zlepšení povrchových vlastností materiálů jako je např. modifikace adheze k různým sloučeninám. Struktura plazmových polymerů je odlišná od klasického polymeru. Měření probíhalo na komerčním zařízení Plasmatreater AS 400. V teoretické části je popsán aparát pro studium a diagnostiku plazmochemických procesů a technologií. Jako diagnostická metoda byla zvolena optická emisní spektroskopie, proto jsou zde uvedeny její základní poznatky využité v práci. Pro diagnostiku vytvořených tenkých vrstev byla zvolena infračervená spektroskopie a rentgenová fotoelektronová spektroskopie, které jsou rovněž velmi stručně uvedeny v této části práce. Výsledková část se skládá ze dvou oddílů. První oddíl je věnován diagnostice plazmatu pomocí optické emisní spektroskopie pro výboj generovaný v dusíku a pro výboj generovaný ve vzduchu. Měření bylo prováděno při sedmi odlišných střídách a dvou různých průtocích pro každý z pracovních plynů zvlášť. V obou případech jsme identifikovali pásy dusíku prvního negativního a druhého pozitivního systému, radikálu CN, atomárního kyslíku a čar Cr a Cu pocházejících z materiálu trysky. V případě, že byl přidáván prekurzor, byly rovněž identifikovány čáry titanu a pásy TiO. Z identifikovaných čar chromu byly vypočítány elektronové teploty a sestaveny mapy elektronových teplot výboje pro kontinuální a pulzní režim se střídou 70% pro dusíkové plazma s průtokem prekursoru 500 scc, The aim of this work is diagnostic of plasma chemical deposition thin films based on organometallic precursors. Thin layers have recently become one of the most used methods for surface treatment of materials. They are used as a protective, functional layer, they improve surface properties of materials or increase or reduce the adhesion to various compounds. Plasma polymers are a modern trend in surface treatment technology. Their structure is different from classical polymers. The titanium (IV)isopropoxide was chosen as a monomer example, which is frequently used as a monomer for photocatalytic TiO2 films plasma deposition. These thin films are very promising for the removal of various air and water pollutants and thus they can significantly help in the increase of the environmental quality. Measurements took place on a commercial device Plasmatreater AS 400. The theoretical part describes the background needed for the study and diagnostics of plasma processes and technologies. The optical emission spectroscopy was chosen as a diagnostic method, and thus its principles are outlined in the theoretical part. Infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were applied for the diagnostics of prepared thin films and they are also described in the theoretical part. The experimental part contains two sections. The first section is dedicated to the plasma diagnostics by optical emission spectroscopy. Discharge was generated in nitrogen or in the air. Measurements were performed at seven different duty cycles and at two different flow rates for each of the working gases. The molecular bands of nitrogen first negative and second systems, CN violet bands, and atomic lines of oxygen and nozzle elements (Cu, Cr) were identified in the spectra. The titanium lines, and bands of TiO were determined if the precursor was added. Electron temperature was calculated using chromium lines, and electron temperature maps were obtained for continuous mode and pulse mode with dut

Tato diplomová práce se zabývá působením nízkotlakého nízkoteplotního vodíkového plazmatu na uměle vytvořené korozní vrstvy mosazi. Plazmochemické ošetření kovových artefaktů je poměrně nový způsob, kterým je možné odstranit korozi historických artefaktů. Teplota během ošetření by neměla přesáhnout 150 °C. Mosaz korodovala 2 týdny v atmosféře amoniaku. Analýzou EDS bylo zjištěno povrchové složení zkorodované vrstvy. Korozní vrstva, která byla tvořená uhlíkem, kyslíkem, mědí a olovem, měla modrou barvu, na povrchu byly bílé krystalky. Místy byla na povrchu pozorována hnědá barva. Válcový reaktor, ve kterém bylo buzené vysokofrekvenční plazma o frekvenci 13,54 MHz, byl z křemenného skla s vnějšími měděnými elektrodami. Ve výboji o středním výkonu do 400 W vznikal reaktivní atomární vodík, který reagoval s korozní vrstvou obsahující kyslík, došlo tak ke vzniku nestabilního radikálu OH, který vyzařuje svou energii v oblasti 305–320 nm. Toto záření bylo detekováno optickou emisní spektroskopií a sloužilo k monitorování celého procesu. Na základě získaných dat se vypočítala intenzita OH radikálů a rotační teplota plazmatu. Termočidlem umístěným uvnitř opracovávaných vzorků byla sledována teplota vzorku během měření. Zkorodované vzorky byly ošetřeny v nízkotlakém nízkoteplotním vodíkovém plazmatu. V různých podmínkách bylo ošetřeno 16 vzorků. Výkon generátoru byl 100 W, 200 W, 300 W a 400 W, režim kontinuální i pulzní se střídou 25 %, 50 %, 75 %. Tlak se pohyboval mezi 140 až 160 Pa, průtok vodíku byl 50 sccm. Vzorky po plazmochemické ošetření měly šedou barvu, na povrchu zůstaly bílé krystalky. Korozní vrstvy byly odstraňovány špachtlí. V některých případech byla koroze snadno odstranitelná, u některých vzorků bylo složitější odstranit korozi. Analýza EDS, která byla provedena u 2 vzorků po ošetření (400 W, 50% pulzní režim a 400 W, 75% pulzní režim), ukázala, že kromě prvků, které se vyskytovaly v korozní vrstvě, se u vzorků po ošetření vyskytl i křemík, síra, chlór a fl, The main topic of this Diploma thesis is the application of low-pressure low-temperature hydrogen plasma for the treatment model samples of rusted brass. Plasmachemical treatment of metallic artifacts is a relatively new way how to remove corrosion of artifacts. The temperature of an object should not exceed 150 °C during the treatment. Corrosion layers were prepared in an ammoniac corrosion atmosphere. The corrosion formation took two weeks. Energy Dispersive X-ray Microanalysis has shown that the corrosion layer was formed by carbon, oxygen, copper, zinc, and lead. The corrosion layers were blue-colored with white crystals on the surface. Except those two colors, brown color was observed on corrosion layers, too. The plasma reactor was a quartz tube with outer copper electrodes and supplied by the RF source of 13.54 MHz. The reactive atomic hydrogen was formed in plasma discharge. This atomic hydrogen reacted with the corrosive layer containing oxygen. This reaction created an unstable OH radical, which emitted light in the region of 305–320 nm. This radiation was detected by the optical emission spectroscopy and it was applied as process monitoring quantity. Rotational temperature and intensity of OH radicals were determined from obtained data. The sample temperature was measured by thermocouple installed inside the sample volume. Rusted samples were treated by low-pressure low-temperature hydrogen plasma. 16 samples were treated at different conditions – plasma power was 100 W, 200 W, 300 W, and 400 W at continuous mode and pulse mode with duty cycle of 25 %, 50 %, and 75 %. The pressure was between 140–160 Pa at hydrogen flow rate of 50 sccm. Samples after plasmachemical treatment were grey colored with white crystals on their surface. Corrosion layers were removed by spatula. The corrosion layers of some samples were easy removable, some others were difficult. Energy Dispersive X-ray Microanalysis, which was carried out after the treatment of 2 selected sample

Tato diplomová práce se zaměřuje na optickou emisní spektroskopii dohasínajícího plazmatu vytvářeného ve směsích dusíku s vodíkem. Plazma bylo generováno v proudícím režimu v Pyrexové trubici pomocí stejnosměrného proudu o velikosti 100 mA za tlaku 1 kPa. Optická spektra byla snímána v časech dohasínání do 50 ms ve směsích obsahujících 0 – 92 % vodíku. Objem plynné směsi, a tedy i rychlost proudění plynu trubicí, byly konstantní pro všechny směsi obou plynů. Experimenty byly realizovány za dvou teplot stěny výbojové trubice v okolí bodu snímání spekter – za laboratorní teploty a za teploty kapalného dusíku, v tomto případě byla teplota uvnitř plazmatu přibližně 150 K. Byla identifikována spektra prvního a druhého pozitivního a prvního negativního systému dusíku stejně jako byly pozorovány spektrální čáry atomárního vodíku Balmerovy série. Záření molekulárního vodíku nebylo během dohasínání zjištěno. Mimo to byly ve spektrech nalezeny dva pásy (okolo vlnových délek 690 a 780 nm, které nebyly spolehlivě identifikovány, ale s největší pravděpodobností patří k Hermanovu infračervenému systému dusíku. Intenzity všech spektrálních pásů klesají exponenciálně, případě rychleji než exponenciálně, s časem v dohasínání. Experimentální data ukazují, že dochází k silné nezářivé deexcitaci všech dusíkových zářivý stavů již při přidání několika procent vodíku do reakční směsi. Průběh intenzit vybraných dusíkových pásů během dohasínání, i jejich závislost na koncentraci vodíku je zhruba stejná pro stavy N2(C) a N2+(B), závislosti pro stav N2(B) se od nich odlišují. Záření atomárního vodíku je na koncentraci vodíku v podstatě nezávislé až do koncentrace vodíku okolo 50%, další nárůst koncentrace vodíku zapříčiňuje mírný nárůst intenzit vodíkových čar. Výsledky získané za snížené teploty stěny výbojové trubice jsou obdobné, pouze intenzity všech dusíkových spekter vzrostly zhrub třikrát, v případě vibračních hladin obsazovaných převážně rekombinací atomů pak zhruba pětkrát. Intenzita, The presented Thesis deals on the nitrogen-hydrogen DC post-discharge observations by optical emission spectroscopy. The plasma was generated in Pyrex tube in flowing regime at pressure of 1 kPa at discharge current of 100 mA. The optical emission spectra were recovered at discharge times up to 50 ms in nitrogen containing 0 – 92 % of hydrogen; the gas mixture volume, i.e. the gas speed in the system was conserved for all mixtures. The experiments were carried out at two reactor wall temperatures at the spectra collecting point – at ambient temperature and at the wall temperature of liquid nitrogen (temperature in plasma was about 150 K). The nitrogen first and second positive and first negative spectral systems were identified in the spectra, the hydrogen atomic Balmer series lines were recorded, too. No molecular hydrogen emission was determined during the post-discharge. Some non-identified bands (but with high probability bands of nitrogen Herman infrared system) at 690 and 780 nm were detected, too, mainly at low temperature. The intensities of all determined radiating species decreased exponentially or more than exponentially with the decay time. The experimental data showed strong quenching of all nitrogen radiative states even at very a few percent hydrogen additions. The shape of the selected intensity dependencies on both hydrogen concentration, and the decay time are nearly the same for N2(C) and N2+(B) states, dependencies for N2(B) levels differs of them. The hydrogen line emission was nearly independent on the hydrogen content in the gas mixture up to about 50%, at highest hydrogen concentrations it slightly increased. The results obtained at the decreased wall temperature were very similar, only intensities of all nitrogen spectra increased by the factor about 3, the intensities of levels populated by the recombination of nitrogen atoms increased by factor about five. The atomic hydrogen alpha line (at 656 nm) was the most sensitive on temperature dec

Depozice tenkých vrstev je jednou z nejrozšířenějších aplikací pro změnu povrchových vlastností nejrůznějších materiálů. Tato diplomová práce se zabývá diagnostikou tenkých vrstev, které vznikly technikou PECVD. Pro depozici tenkých vrstev bylo využito kapacitně vázaného RF plazmatu za sníženého tlaku. Jako prekurzor byl použit tetrafluormetan (CF4) s příměsí vodíku (H2). Cílem práce bylo nalézt optimální podmínky pro vytvoření hydrofobní tenké vrstvy na povrchu polymeru NOA. Depozice byly prováděny v kontinuálním i pulzním režimu výboje s různou střídou. Depoziční proces byl monitorován pomocí optické emisní spektroskopie a in situ hmotnostní spektrometrie. Vytvořené tenké vrstvy byly charakterizovány pomocí měření kontaktního úhlu, rentgenové fotoelektronové spektroskopie, infračervené spektroskopie a optické elipsometrie. Byly sledovány vlivy použitého režimu výboje a výkonu a složení směsí reakčních plynů. Kontaktní úhel byl nejvyšší pro depozice v kontinuálním režimu. Pomocí hmotnostní spektrometrie a optické emisní spektrokopie byly sledovány rozkladné procesy uvnitř reaktoru. Rentgenová fotoelektronová spektroskopie poskytla údaje o chemických vazbách zastoupených na povrchu vzorku. Byly to především skupiny C – C/C – H, C – O, O = C – O pro vzorek bez vrstvy. Po depozici se objevily také další vazby a to C – CF, CF2, CF3. Elipsometricky byla zjištěna tloušťka tenké vrstvy okolo 8,2 nm. Zjištěné výsledky lze použít jako základ pro další, rozšířené studium problematiky plazmochemicky připravených tenkých fluorokarbonových vrstev a jejich vlastností., Deposition of thin films is one of the most widespread applications used for the changes of surface properties of various materials. This diploma thesis is focused on diagnosing of thin film generated by a PECVD technique. The capacitively coupled RF discharge at low pressure was used for the thin films deposition using tetrafluoromethane (CF4) with addition of hydrogen (H2) as a precursor. The aim of the work was the search of optimal conditions for a hydrophobic thin layer preparation on the surface of polymer NOA. The depositions were performed in continuous and pulsed mode with different duty cycle. The discharge was monitored using optical emission spectroscopy and in situ mass spectrometry. Thin films structure and properties were characterized using water contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy, infrared spectroscopy and optical ellipsometry. The influence of varying power, gas mixture composition and discharge mode were investigated. Water contact angle was the highest for a deposition in a continuous mode. Decomposition processes inside the reactor were observed by using mass spectrometry and optical emission spektrokopie. X-ray photoelectron spectroscopy provided information about the chemical bonds represented on the surface of sample. These were mainly C – C/C – H, C – O, O = C - O groups for sample without layer. Other chemical bonds were observed after the deposition. These were mainly C – CF, CF2 and CF3 groups. The film thickness of about 8,2 nanometers was measured by optical ellipsometry. The obtained results may be used as a fundament for further more advanced study of plasma chemically prepared thin fluorocarbon films and their properties.