Search

This work deals with the ignition of the discharge in the diaphragm configuration generated in water solutions containing supporting NaCl electrolyte. The reactor has volume of 110 ml and it is made of polycarbonate. HV electrodes made of stainless steel are placed in this reactor. Ceramic (Shapal-M (TM)) diaphragm is placed in the barrier separating the cathode and the anode space. An electric power source supplies the reactor by constant DC voltage up to 4 kV and electric current up to 300 mA. The discharge ignition is compared in the reactor with different sizes of diaphragms. Measurements are carried out in electrolyte solutions with the same conductivity. Images of plasma streamers and bubble formation are taken by an ICCD camera iStar 734. Electrical characteristics are measured by an oscilloscope LeCroy LT 374 L in order to determine breakdown moments at different experimental conditions., Práce se zaměřuje na zapálení diafragmového výboje ve vodných roztocích NaCl elektrolytu. Objem polykarbonátového reaktoru byl 110 ml. VN elektrody byly nerezové, diafragma byla vyrobena z keramiky (Shapal-M) a oddělovala katodový a anodový prostor. VN zdroj dával napětí do 4000 V a proud až 300 mA. Zapálení výboje je porovnáváno pro různé parametry otvoru v diafragmě. Všechna měření byla prováděna v roztocích NaCl o identické vodivosti. Obrázky streamerů a vznikajících bublin byly získány pomocí ICCD kamery iStar 734, elektrické charakteristiky systému byly měřeny osciloskopem LeCroy LT 374 L a sloužily ke stanovení okamžiku zapálení výboje.

This paper deals with generation of diaphragm discharge in water solutions of sodium chloride with fixed conductivity of 275 mu S. The photos were recorded by high-speed iCCD camera at defined times synchronized by the current passing through the system. Three different phases in the current-voltage curve were recognized under all conditions. Only electrolysis proceeds during the first phase at the lowest applied voltage (300 - 1200 V depending on the orifice dimensions), while bubbles were created thanks to the intense Joule heating inside the orifice during the second phase. Finally, the discharge was ignited at applied voltages over 1600 V. These facts were confirmed by iCCD images taken during all three phases. We concluded, by comparing current-voltage characteristics of different orifice diameter sizes, that this parameter had an important influence on the bubbles generation phase. On the contrary, the diaphragm thickness played an important role at the discharge breakdown., Příspěvek pojednává o generaci diafragmového výboje v roztoku chloridu sodného s vodivostí 275 microS/cm. Fotografie průběhu zapálení byly pořizovány vysokorychlostní iCCD kamerou, která byla nastavena na spínání pomocí procházejícího proudu. Byly sledovány tři fáze buzení výboje – elektrolýza, generace bublin a samotné zapálení výboje. Výboj byl zapalován v oblasti nad 1 600 V. Na fázi generace bublin měla velký vliv zejména velikost otvoru dírky. Na samotné zapálení výboje měla hlavní vliv zejména tloušťka přepážky.

Thin film chemical vapour deposition technique has been used for more than 50 years. Introducing organosilicones as precursors, e.g. hexamethyldisiloxane (HMDSO) or tetraethylorthosilicate (TEOS), brought new possibilities to this method. Barrier properties of thin films have become an important issue, especially for army and emergency services as well as for food and drink manufacturers. Our work is focused on protective HMDSO thin films for encapsulating cleaned archaeological artefacts, preventing the corrosion from destroying these historical items. Thin films are deposited via plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) technique using low pressure capacitively coupled plasma in flow regime. Oxygen transmission rate (OTR) measurement was chosen as the most important one for characterization of barrier properties of deposited thin films. Lowest OTR reached for 50 nm thin film thickness was 120 cm3 m-2 atm-1 day-1. Samples were also analyzed by Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) to determine their composition. Optical emission spectra and thin film thickness were measured during the deposition process. We optimized the deposition parameters for barrier layers by implementation of pulsed mode of plasma and argon plasma pre-treatment into the process., Chemická depozice z plynné fáze se používá pro přípravu tenkých vrstev už více než 50 let. Použití organokřemičitanů jako prekurzorů, např. hexamethyldisiloxanu (HMDSO) nebo tetraethoxysilanu (TEOS), přineslo této metodě nové možnosti. Bariérové vlastnosti tenkých vrstev se staly velmi aktuálním tématem, zejména pro armádu a bezpečnostní složky stejně tak jako pro výrobce potravin a nápojů. Tato práce je zaměřena na ochranné tenké vrstvy na bázi HMDSO pro zapouzdření očištěných archeologických nálezů. Vrstvy by měly nálezy chránit před korozí, která by mohla tyto artefakty zničit. Tenké vrstvy byly deponovány pomocí chemické depozice z plynné fáze iniciované plazmatem (PECVD) za použití nízkotlakého kapacitně vázaného plazmatu v průtočném režimu. Měření rychlosti prostupu kyslíku (OTR) bylo zvoleno jako nejdůležitější pro charakterizaci bariérových vlastností tenkých vrstev. Nejnižší dosažené OTR pro vrstvy o tloušťce 50 nm bylo 120 cm3 m-2 atm-1 den-1.Vzorky byly rovněž analyzovány infračervenou spektrometrií za účelem zjištění složení tenké vrstev. Optická emisní spektra a tloušťky vrstev byly měřeny v průběhu depozice. Podařilo se nám optimalizovat depoziční proces pro bariérové vrstvy implementací pulzního módu plazmatu a předčištění vzorků před depozicí argonovým plazmatem.

Plasmachemical process for conservation of metallic objects is a new way of effective and fast treatment of corroded objects. This process consists of two main steps: corrosion removal and deposition of a protecting film. Removal of corrosion products is based on plasmachemical reduction of corrosion layers by radio-frequency (RF) low pressure hydrogen plasma. Chosen barrier films are parylene (poly-para-xylylene) coatings and SiO2- like high density films. Parylene coatings are prepared by a standard chemical vapor deposition (CVD) method. Plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) enables preparation of SiOx based thin films with higher flexibility due to variable incorporated organics groups. The coatings were characterized by various methods in order to obtain information about their chemical structure (FTIR) and barrier properties (OTR). The results from standard corrosion test were compared with those on samples treated by conventional conservation procedures., Plazmochemická konzervace kovových předmětů představuje nový efektivní směr rychlého ošetření korodovaných předmětů. Proces je složen ze dvou základních kroků: Odstranění koroze a depozice ochranných vrstev. Odstraňování koroze je založena na aplikaci RF nízkotlakého vodíkového plazmatu. Jako ochranné bariérové vrstvy byly zvoleny vrstvy vysokohustotního SiOx a parylenu. Parylenové vrstvy byly připraveny standardním CVD procesem. Vrstvy SiOx byly připraveny pomocí PECVD procesu, který umožňuje vysokou flexibilitu díky možnosti ovlivňovat podíl uhlíku ve vrstvách. Povlaky byly charakterizovány různými metodami s cílem zjistit jejich chemickou strukturu (FTIR) a bariérové vlastnosti (OTR). Standardního korozní testy byly provedeny na vzorcích ošetřených běžnými konzervátorskými technikami i parylenovými a SiOx vrstvami.

Our work is about plasmachemical reduction of model corrosion layers. The model corrosion layers were produced on bronze samples with size of 10 x 10 x 5 mm3, containing Cu and Sn. Concentrated hydrochloric acid was used as a corrosive environment. The application of reduction process in low-pressure low-temperature hydrogen plasma followed. A quartz cylindrical reactor with two outer copper electrodes was used. Plasma discharge was generated in pure hydrogen by a RF generator. Each corroded sample was treated in different conditions (supplied power and a continual or pulsed regime with a variable duty cycle mode). Process monitoring was ensured by optical emission spectroscopy. After treatment, samples were analyzed by SEM and EDX., Práce je zaměřena na plazmochemickou redukci modelových korozních vrstev. Modelové korozní vrstvy byly připraveny na bronzových vzorcích o rozměrech 10 x 10 x 5 mm3. Jako korozní prostředí byly použity páry koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Pro redukci byl použit křemenný válcový reaktor s vnějšími měděnými elektrodami, RF výboj byl generován v čistém vodíku. Každý korodovaný vzorek byl v plazmatu ošetřen za odlišných podmínek (výkon, střída), proces byl monitorován optickou emisní spektrometrií. Po opracování byly vzorky analyzovány pomocí SEM a EDX.

Metodika řeší aplikaci nízkotlakého plazmatu pro šetrnější odstraňování vrstev korozních produktů z kovových archeologických nálezů. Jedná se o tzv. „suchou metodu“, to znamená, že samotný předmět není ovlivněn vodou ani rozpouštědly. Aplikace vede k částečné až úplné desalinaci povrchu předmětu a zejména výrazné snížení koncentrace chloridů. Výhodou je aplikovatelnost současně na větší počty předmětů. Aplikací postupu lze dosáhnout i výrazného zrychlení procesu odstraňování korozních vrstev za aplikace nižší síly. Metodu je možné použít i na ošetření předmětů zhotovených z mědi a jejích slitin, kdy je třeba zachovat i vrstvu ušlechtilé patiny. V tomto případě je ale nezbytné pečlivé zvážení aplikace zkušeným konzervátorem, protože je obtížné jasně odlišit neušlechtilou a ušlechtilou patinovou vrstvu.

An application of underwater discharge is one possible way how make the destruction of organic dyes. This contribution presents results of Direct Blue 106 destruction in discharge generated in bubbles. The initial conductivity value of 30 microS/cm was obtained using electrolyte; the starting dye concentration was 20 mg/l. The DC voltage from 1.5 kV to 3.0 kV was applied to generate the discharge at the mean current of 10-30 mA. The system was bubbled through the high voltage capillary electrode by He, Ar and N2 at the constant gas follow of 200 sccm. The dye destruction rate was directly proportional to the applied discharge current, so the highest efficiency was reached at the current of 30 mA. The destruction rate was strongly dependent on the filling gas. While using He and Ar only 4% destruction was obtained during the 20 minutes treatment at 10 mA of discharge current but the decomposition of 52 % was reached if nitrogen was introduced into the high voltage electrode. The destruction efficiency of about 40 % (He, Ar) and over 60 % in nitrogen was reached at discharge current of 30 mA. This enormous difference was probably connected not only to the production of hydrogen peroxide that seems to be usually the main oxidative specie in under water discharges but also atomic and excited nitrogen particles, both atomic and molecular, can have very positive effect in the dye destruction. The detailed study of the kinetic mechanisms leading to the Direct Blue 106 dye destruction will be a subject of the further studies., Jedna z možností, jak odstraňovat organická barviva, je aplikace výboje pod vodou. Tento příspěvek prezentuje výsledky rozkladu Saturnové modři LB (Direct Blue 106) pomocí výboje generovaného v bublinách. Počáteční hodnota vodivosti 30 microS/cm byla nastavena elektrolytem; počáteční koncentrace barviva byla 20 mg/l. Pro generaci výboje bylo použito stejnosměrné napětí od 1,5 do 3 kV při proudu 10-30 mA. Systémem byl probubláván skrze vysokonapěťovou elektrodu ve tvaru kapiláry konstantním proudem plynů (200 sccm) He, Ar a N2. Míra rozkladu barviva byla přímo úměrná aplikovanému výbojovému proudu, takže nejvyšší účinnost byla dosažena při proudu 30 mA. Míra rozkladu byla silně závislá na druhu plynu. Pokud byl použit He nebo Ar, pouze 4 % barviva byly rozloženy během 20 minut při proudu 10 mA, ale až 52 % bylo dosaženo při použití dusíku. Při použití proudu 30 mA bylo dosaženo účinnosti rozkladu okolo 40 % (He, Ar) a přes 60 % u dusíku. Tento enormní rozdíl byl pravděpodobně způsoben nejen produkcí peroxidu vodíku, který se jeví jako hlavní oxidační částice ve výboji pod vodou, ale také atomárními a excitovanými částicemi dusíku. Detailní studie kinetických mechanismů vedoucích k rozkladu barviva Saturnová modř LB bude předmětem dalšího výzkumu.

Capillary discharge investigated by this work was created in the reactor using positive half-cycle of AC high voltage up to 2 kV. Electric field was created between two electrodes which were separated by the dielectric ceramic barrier with a symmetrical cylindrical hole (diameter of 1 mm, length of 5 mm) in it. When voltage reached the value sufficient for liquid breakdown, the discharge appeared initially in bubbles of evaporated solution in the hole vicinity and spread further into the liquid volume. After the rise of discharge, two kinds of plasma channels (streamers) propagated towards electrodes from the pin-hole: longer positive streamers on the side with the cathode (analogically as in the positive corona discharge) and shorter negative streamers (like negative corona discharge). These streamer kinds differed especially in the energy dissipation originating from different electron velocities in plasma channels due to electron collisions with positive particles accelerating or decelerating electron avalanches and it gave rise of a significant pump effect. The weighing of flowing drops of aqueous solution was provided during the pump effect. Influence of parameters such as initial solution conductivity or input power on this effect as well as diagnostics by optical emission spectroscopy and electrical characteristics have been investigated., Kapilární výboj zkoumaný touto prací byl generován pomocí pozitivního půl-cyklu střídavého napětí do 2 kV. Elektrické pole se tvořilo mezi dvěmi elektrodami, které byly odděleny dielektrickou keramickou bariérou se symetrickým otvorem (průměr 1 mm, délka 5 mm). Když dosáhlo napětí hodnoty dostatečné pro průraz kapaliny, výboj se objevil primárně v bublinách vypařujícího se roztoku poblíž otvoru a dále se šířil do objemu kapaliny. Po zapálení výboje vznikly dva druhy plazmových kanálů, které se šířily z otvoru směrem k elektrodám: delší kladné kanály na straně katody (analogicky jako u pozitivního korónového výboje) a kratší záporné kanály (jako u negativní koróny). Tyto druhy kanálů se lišily zejména v rozdělení energie pocházející z různých rychlostí elektronů v plazmových kanálech. Kolize elektronů s pozitivními částicemi urychlovaly nebo zpomalovaly elektronové laviny, a vznikl tak významný pumpovací efekt. Během tohoto efektu bylo prováděno vážení procházejících kapek vodného roztoku. Zkoumán byl i vliv parametrů typu počáteční vodivost roztoku či vstupní výkon na tento efekt a také byla provedena diagnostika pomocí optické emisní spektroskopie a elektrických charakteristik.

The work presents results obtained during spectroscopic observations of nitrogen DC flowing post-discharges at the total gas pressure of 1000 Pa and at the discharge current of 100 mA. Mercury traces were introduced into the system using auxiliary pure nitrogen flow enriched by mercury vapor. A very low mercury concentration of 3.7 ppb was introduced into the system before the active discharge. The strong quenching of nitrogen pink afterglow was observed but no mercury lines were recorded. Moreover, the vibrational distributions of nitrogen excited states were nearly unchanged. Based on these results, the new experimental set up was created. The introduction point of mercury vapor with higher concentration of 600 ppm was movable during the post discharge up to decay time of 40 ms. Besides three nitrogen spectral systems (first and second positive and first negative), NO-beta and NO-gamma bands, the mercury line at 254 nm was recorded at these conditions. Its intensity was dependent on the mercury vapor introduction position as well as on the mercury concentration. No other mercury lines were observed. The creation of mercury 3P1 state that is the upper state of the observed mercury spectral line is possible by the resonance excitation energy transfer form vibrationally excited nitrogen ground state N2 (X, v = 19). The observed results should form a background for the development of a new titration technique used for the highly vibrationally excited nitrogen ground state molecules determination., Práce prezentuje výsledky získané spektroskopickým pozorováním stejnosměrného dohasínajícího plazmatu v dusíku při celkovém tlaku 1000 Pa a výbojovém proudu 100 mA. Do systému byly přidávány stopy rtuti pomocí proudu čistého dusíku obohaceného o páry rtuti. Velmi nízké koncentrace rtuti (3,7 ppb) byly vpuštěny do systému před aktivním výbojem. Následně bylo pozorováno silné zhášení růžového dosvitu dusíku, ale nebyly zaznamenány žádné čáry rtuti. Navíc se vibrační rozdělení excitovaných stavů dusíku téměř nezměnilo. Na základě těchto výsledků byl vytvořen nový systém. Vstupní bod par rtuti s vyšší koncentrací (600 ppm) se tak mohl pohybovat kolem dohasínajícího výboje až do času 40 ms. Kromě tří spektrálních systémů dusíku (první a druhý pozitivní a první negativní) a pásů NO-beta a NOgamma byla za těchto podmínek zaznamenána i čára rtuti při 254 nm. Její intenzita byla závislá na místě vstupu par rtuti, jakožto i na koncentraci rtuti. Žádné další čáry rtuti nebyly zaznamenány. Tvorba 3P1 stavu rtuti, který je vyšším stavem pozorované spektrální čáry rtuti, je možná rezonančním přechodem excitované energie z vibračně vybuzeného základního stavu dusíku N2 (X, v = 19). Pozorované výsledky by měly tvořit základ pro rozvoj nové titrační techniky používané ke stanovení vysoce vibračně excitovaných základních stavů molekuly dusíku.

Nízkoteplotní vodíkové plazma buzené za sníženého tlaku bylo používáno ke studiu vlivu průběhu a podmínek na odstraňování korozních produktů. Plasma bylo buzeno RF zdrojem v pulsním i kontinuálním režimu při tlacích 100-200 Pa. Průběh procesu byl monitorován pomocí optické emisní spektroskopie. Aby bylo možné porovnání závislostí parametrů procesu odstraňování koroze, byly připraveny modelové zkorodované vzorky jak s tak bez pískové krusty. SEM-EDX analýzy byly provedeny k potvrzení účinnosti odstranění korozních vrstev. Experimentální podmínky byly nastavovány tak, aby nedošlo k poškození kovových archeologických předmětů (železo, bronz, měď a mosaz), zejména vlivem vysoké teploty. Nízkotlaké vodíkové plasma není vhodné pro křehké předměty a nekovové materiály. Vzhledem k této skutečnosti byly skleněné vzorky opracovávány podvodním výbojem. V tomto případě byly použity reálné archeologické artefakty, protože je velice obtížné připravit jednotnou korozi v laboratorních podmínkách., The low temperature low-pressure hydrogen based plasmas were used to study the influence of processes and discharge conditions on corrosion removal. The capacitive coupled RF discharge in the continuous or pulsed regime was used at operating pressure of 100-200 Pa. Plasma treatment was monitored by optical emission spectroscopy. To be able to study influence of various process parameters, the model corroded samples with and without sandy incrustation were prepared. The SEM-EDX analyzes were carried out to verify corrosion removal efficiency. Experimental conditions were optimized for the selected most frequent materials of original metallic archaeological objects (iron, bronze, copper, and brass). A special focus was kept for the samples temperature because it was necessary to avoid any metallographic changes in the material structure. The low pressure hydrogen plasma is not applicable for objects with a very broken structure or for non-metallic objects due to the non-uniform heat stress. Due to this fact, the new developed plasmas generated in liquids were applied on selected glass materials. The original archaeological objects were used in this case because it was very complicated to prepare a uniform artificial corrosion layer at laboratory conditions.

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.

Bakalárska práca je zameraná na vplyv plazmou aktivovanej vody na pôdne mikroorganizmy. V plazmou aktivovanej vode sú prítomné reaktívne druhy kyslíka a dusíka, ktoré sú zodpovedné za jej biologické a chemické vlastnosti. Vďaka svojim unikátnym vlastnostiam sa využíva k terapeutickým účelom či v poľnohospodárstve. Teoretická časť je zameraná na všeobecné informácie o pôde, jej vlastnostiach a mikroorganizmoch sa v nej nachádzajúcich. Ďalej sa zaoberá základnými informáciami o plazme a zdrojoch používaných na jej generovanie. Posledná časť je zameraná na plazmou aktivovanú vodu a jej špecifické vlastnosti. Experimentálna časť sa zaoberá aplikáciou destilovanej vody, plazmou aktivovanej vody a zmesou destilovanej a plazmou aktivovanej vody na pôdu. V jednom prípade išlo o aplikáciu priamo na pôdu, v druhom o aplikáciu na pôdny výluh. Baktérie boli zaočkované na kultivačné médium v koncentráciách 10-2, 10-4 a 10-6. Pozorovaný bol počet narastených kolónií a následne prebehla identifikácia niektorých mikroorganizmov. Na základe výsledkov môžeme tvrdiť, že plazmou aktivovaná voda mala pozitívny vplyv na rast kolónií mikroorganizmov. Avšak predmetom ďalšej práce je určenie či ide o patogénne mikroorganizmy alebo nie., Bachelor thesis is focused on the impact of plasma activated water on soil microorganisms. Reactive spieces of oxygen and nitrogen are present in plasma activated water, which are responsible for its biological and chemical properties. Thanks to its unique features, plasma activated water is used for therapeutic purpose or in agriculture. The theoretical part is concentrated on general information about soil, its properties and microorganisms found in it. Furthermore, it deals with basic information about plasma and sources used for its production. The last part presents the plasma activated water and its specific characteristics. Experimental part deals with the application of distilled water, plasma activated water and a mixture of distilled and plasma activated water on soil. In the first set of experiments, it was an application directly on the soil, the application to the soil extract was in the second set. Bacteria were inoculated on culture medium in concentrations 10-2, 10-4 and 10-6. The number of formed colonies was observed and then some microorganisms has been identified. Based on the results, it can be stated that plasma activated water had a positive effect on the microorganism colonies growth. However, the subject of further work will be to determine whether it is positive for pathogenic microorganisms or not.

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.

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.

Tato bakalářská práce se v teoretické části zabývá vlivem zaváděného plynu na chemické procesy iniciované elektrickým výbojem v kapalinách. Jsou zde popsány možné metody diagnostiky reaktivních částic, které vznikají v systému po plazmatickém ošetření. V praktické části je pozorován vliv různých parametrů na produkci peroxidu vodíku, kterými mohou být polarita napětí, příměs plynu, elektrolyt. Pro srovnání byly vybrány dva plyny o rozdílných vlastnostech, argon a kyslík. Vliv pH byl sledován v roztoku fosforečnanu. Tyto roztoky jsou schopny udržovat stabilní pH v průběhu experimentu a díky této vlastnosti jsou fosforečnany velmi perspektivní v oblasti medicíny., This thesis in the theoretical part focuses on the gas influence on chemical processes initiated by electrical discharge in liquids. This part described the possible diagnostic methods of reactive particles whitch are produced in water solutions after plasma treatment. The influence of different experimental conditions, such as the influence of gas, effect of voltage polarity, effect of electrolyte of hydrogen peroxide formation were studied. The comparison of selected two gases with different property, argon and oxygen, were realized. The effect of pH in phosphate solution was studied. This solutions are able to maintain relatively stable pH during the experiment and due to this property phosphates are very perspektive for medical applications.

Tato bakalářská práce se zabývá analýzou distribuce kadmia v rostlinné matrici pomocí metody spektroskopie laserem buzeného plazmatu (LIBS). Jako vzorky byly použity rostliny technického konopí, které byly vypěstovány v půdě s různou koncentrací kadmia. Teoretická část je zaměřena na metodu LIBS z hlediska základních principů, popisu doprovodných jevů při měření a instrumentace. Jsou zde také popsány výhody a nevýhody oproti ostatním analytickým technikám a také využití v praxi. Dále je zde popsána problematika kadmia v životním prostředí, výskyt a využití v lidské činnosti. V experimentální části je popsána metodika pro přípravu vzorků pro LIBS a ICP-OES analýzu. Cílem této práce je sledovat vliv kadmia na růst rostlin, které byly postupně sklízeny po jednom týdnu až do čtvrtého týdne. Následně byly vzorky rostlin i půdy připraveny na měření na LIBS a ICP-OES a byly vyhodnoceny výsledky. ICP-OES analýza vedla ke stanovení obsahu jednotlivých prvků. Metoda LIBS poskytla informace o plošné distribuci prvků (spektrální mapy), díky které je vidět, ve kterých částech rostliny se stanovovaný prvek nachází. Z výsledků experimentální části je jasné, že metoda LIBS je velmi výhodná a efektivní při analýze prvků v biologických matricích, a to jak biogenních, tak i toxických., This bachelor thesis deals with the analysis of cadmium distribution in the plant matrix using laser - induced breakdown spectroscopy (LIBS). Technical hemp plants grown in soil with different cadmium concentrations were used as samples. The theoretical part focuses on LIBS methods in terms of basic principles, description of accompanying phenomena during measurements and instrumentation. Advantages and disadvantages over other analytical techniques as well as practical applications are also described. In addition, the issue of cadmium in the environment, its occurrence and use in human activities is described. In the experimental part, the methodology for sample preparation for LIBS and ICP-OES analysis is described. The aim of this work is to observe the effect of cadmium on the growth of plants that were successively harvested weekly until the fourth week. Subsequently, plant and soil samples were prepared for LIBS and ICP-OES measurements and the results were evaluated. ICP-OES analysis led to the determination of each element content. The LIBS method provided information on the areal distribution of the elements (spectral maps), allowing to see in which plants part the determined element is located. It is clear from the results of the experimental part that the LIBS method is very advantageous and efficient in the analysis of elements in biological matrices, both biogenic and toxic.

Předmětem této bakalářské práce je studium účinku nízkoteplotního mikrovlnného plazmatu na kvasinky. Pro tyto účely byla vybrána kvasinka Candida Glabrata. Sledovány jsou tři parametry, které mají různý vliv na velikost inhibičních zón a jejich časovou stabilitu. Je zkoumán vliv počáteční koncentrace kvasinek, délka ošetření a velikost výkonu (9 W a 12 W). Je používán mikrovlnný pochodňový výboj. Pracovním plynem je argon a po celý experiment byl udržován konstantní průtok 5,0 Slm. Viditelný konec výboje je při experimentu v kontaktu s povrchem vzorku. V experimentální části bylo zjištěno, že ačkoli je použitý mikrovlnný pochodňový výboj nestabilní, byl prokázán jeho sterilizační účinek na kvasinky., This bachelor thesis subject is the study of low temperature microwave plasma torch on yeasts. For this purpose, the yeast Candida Glabrata was selected. Three parameters, which have different effects on the size of the inhibition zones and their time stability, are monitored. The effect of sample concentration, exposure time, and applied power (9 W and 12 W) are investigated. A microwave torch discharge at atmospheric pressure is used. The working gas is argon and a constant flow rate of 5.0 Slm was maintained throughout the experiment. The visible end of the discharge is in direct contact with the sample surface during the experiment. In the experimental part, although the microwave torch discharge used was found to be unstable, its sterilizing effect on yeast was demonstrated.

Podstatou bakalářské práce bylo zkoumat plazmochemické procesy iniciované elektrickými výboji v atmosféře měsíce Titanu, což je největší měsíc planety Saturn. Právě tento měsíc se v celém solárním systému, i přes velké teplotní rozdíly a další podmínky životního prostředí, nejvíce podobá svými rysy zmrzlé planetě Zemi před miliardami let. V té době totiž do atmosféry Země ještě nepronikl kyslík. Objevení vysokomolárních látek v horních vrstvách atmosféry způsobilo z pohledu astrobiologie velký zájem o planetu Titan. V atmosféře bohaté na složky dusíku, uhlíku a vodíku se tvoří organické aerosoly, které mohou být zdrojem prebiotických molekul., This bachelor thesis is focused on plasma-chemical processes which are initiated by electrical discharges in the atmosphere of Titan, that is the Saturn's biggest moon. Although Titan has large temperature differences and different environmental conditions, it is still the most similar planetary body to Earth. Titan reflects what Earth would have been like billions of years ago when it was still a frozen planet and before there was oxygen in the Earth's atmosphere Discovery of weight molecules in upper atmosphere of Titan caused a great astrobiological interest. This was due to its atmosphere being rich in nitrogen, carbon and hydrogen which could be the source of organic aerosols that in turn could lead to being the source of prebiotic molecules.

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

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.

Jednou z významných etap historie lidstva je bezesporu doba bronzová, na našem území datována 1900 – 800 př. n. l. V této době bylo vyráběno mnoho předmětů z bronzu, např. meče, kopí, dýky, ozdoby, šperky. Tyto artefakty jsou dnes nacházeny archeology při vykopávkách po celém světě. V průběhu let docházelo k působení rozmanitých druhů látek a prostředí a výsledkem je rozsáhlá koroze použitého materiálu. Abychom mohli lépe pochopit kulturu a zvyky našich předků, je nezbytné důkladné odstranění koroze a prozkoumání těchto předmětů. V této bakalářské práci se zabýváme odstraňováním modelových korozních vrstev bronzu redukcí nízkoteplotním vodíkovým plazmatem. Metoda plazmochemické redukce se vyvinula v osmdesátých letech minulého století a v současnosti se dále rychle rozvíjí. Bohužel mechanismus procesu není doposud přesně znám. Příprava modelové korozní vrstvy probíhala následujícím způsobem: bronzové kvádry (hmotnost cca 80 g) byly obroušeny na elektrické brusce (byl použit brusný papír 280 a poté 600). Takto ošetřené vzorky byly opláchnuty ethanolem, osušeny fénem a vloženy do uzavíratelných igelitových pytlíků. Na dno exsikátoru byla umístěna Petriho miska a do ní bylo nalito 20 ml kyseliny chlorovodíkové. Nad miskou se nacházel děrovaný keramický rošt, na který byly umístěny vzorky. Uzavřený exsikátor se během korodování nacházel ve tmě při laboratorní teplotě. Pro urychlení korozního procesu byly vzorky v exsikátoru ještě přímo pokapány kyselinou chlorovodíkovou. Plazmochemické ošetření probíhalo ve válcovém reaktoru z křemenného skla s vně umístěnými měděnými elektrodami. Byl použit RF (13,54 MHz) nízkotlaký výboj ve vodíku. Pro každý vzorek byly voleny jiné podmínky: výkon (50 – 300 W), pulzní (střídá 10 - 25 %) nebo kontinuální režim. Během redukce byla pomocí optické emisní spektroskopie sledována závislost intenzity záření OH- radikálu na čase. Pokles na 1/10 maximální hodnoty byl impulsem k ukončení experimentu. V závislosti na tomto kritériu byla doba oše, One of the important stages of the human history is certainly Bronze Age, on our territory dated 1900 - 800 BC. At that times, it was produced many objects of bronze, such as swords, spears, daggers, ornaments, jewelry. These artifacts are now found by archaeologists in excavations around the whole world. During the years there was an exposure to various types of substances and the environment and result in extensive corrosion of the used materials. To better understand the culture and traditions of our ancestors, it is necessary to carefully eliminate the corrosion and thorough inspection of these subjects. In this work, we consider the model corrosion layers removal by reduction in low-temperature hydrogen plasma. Plasma chemical reduction method was developed during the eighties years of last century and currently is further rapidly improved. Unfortunately, the process mechanism is not yet precisely known. Preparation of model corrosion layers were as follows: bronze blocks (weight approximately 80 g) were sharpend by electrical grinding machine (used paper 280 and then 600). Thus treated samples were rinsed in ethanol, dryed by hot dryer and stored in plastic bags. A Petri dish was placed at the bottom of the desiccator and it was poured by 20 ml of concentrated hydrochloric acid. Above the bowl has punched ceramic grid, on which the samples were placed. Closed desiccator was placed in darkness at the ambient laboratory temperature. To accelerate the samples corrosion process in a desiccator, the samples were sprinkled with acid. Plasma chemical treatment was carried out in a cylindrical reactor of quartz glass with outer copper electrodes. The RF (13.54 MHz) capacitivelly coupled plasma was used for the samples treatment. For each sample have been selected specific conditions: power (50 - 300 W), pulse (duty cycle of 10 – 25 %) or continuous mode. The optical emission spectroscopy monitored dependence of OH- intensity during the reduction. The decrease to the 1

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.

Bakalářská práce se zabývá optickou emisní spektroskopií dohasínajícího dusíkového plazmatu se stopovou příměsí kovů. Zkoumaným vzorkem zaváděným do nízkoteplotního plazmatu byl zinek a chlorid cíničitý. Jako diagnostická metoda byla zvolena optická emisní spektroskopie, jako jedna z nejjednodušších metod diagnostiky plazmatu. Teoretická část je zaměřena na informace o plazmatu a procesech v něm probíhajících. Rovněž je diskutována problematika dohasínajícího plazmatu a optické emisní spektroskopie. Samotné měření je provedeno v proudícím režimu využívajícího stejnosměrného doutnavého výboje za sníženého tlaku. Intenzity vybraných dusíkových pásů a atomárních čar jsou pozorovány v závislosti na příměsi kovu. Byl navržen jednoduchý mechanismus vysvětlující pozorované závislosti. Jsou ukázány možné mechanismy excitace atomů během dohasínání., The bachelor´s thesis deals with the optical emission spectroscopy of the nitrogen post-discharge with metal trace impurity. The analysed sample introduced to the low-temperature plasma was zinc vapor and stannic chloride. As a diagnostic method was choosen optical emission spectroscopy as one of the simplest plasma diagnostic methods. The teoretical part is aimed to information about plasma and processes in the plasma. The special focus is deald for post-discharged plasma and the optical emission spectroscopy. Measurement itself is implemented in flowing regime of DC post-discharge under low pressure. The intensities of selected nitrogen bands and atomic lines are observed as a function of metal vapor presence. The simplified mechanism of the observed phenomen is presented. The possible excitation mechanisms are shown of metallic atoms during the post-discharge.

Cieľom predkladanej práce je štúdium chemických procesov v mimozemských atmosférach a syntéza organických zlúčenín vznikajúcich v elektrických výbojoch v plynnej zmesi. Táto štúdia je zameraná najmä na simuláciu atmosféry Titanu. Najčastejšie zloženie plynnej zmesi bolo metán (1-4 sccm) v 200 sccm dusíku. Prebiehali tiež merania so stopovým množstvom kyslíku a oxidu uhličitého. Okrem zloženia plynnej zmesi sa menila aj velkosť dodávaného elektrického výkonu od 2 W – 12 W. Merania prebiehali za laboratórnej teploty ale aj pri teplote kvapalného dusíka, čím sa experiment výrazne priblížil reálnym podmienkam na Titane. Identifikácia syntetizovaných plynných produktov v reaktore prebiehala väčšinou pomocou hmotnostnej spektrometrie s protónovou ionizáciou. Ďalej prebehli aj merania pomocou iónovej mobilnej spektrometrie a infračervenej spektrometrie s Fourierovou transformáciou. Samotný výboj bol charakterizovaný pomocou optickej emisnej spektrometrie, ktorá potvrdzuje prítomnosť aktívnych foriem dusíka a radikálov vznikajúcich z metánu. Okrem toho boli v nameraných spektrách identifikované aj prvý negatívny a druhý pozitívny systém dusíku a tiež fialový systém radikálu CN. Z druhého pozitívneho systému dusíka bola stanovená rotačná teplota na približnú hodnotu 2300-2400 K. Vibračná teplota bola stanovená tiež z tohto systému v závislosti na zložení plynnej zmesi od 3100-3400 K. Ďalej bola vibračná teplota vypočítaná z prvého negatívneho systému dusíka, ktorá ale s koncentráciou metánu mierne klesala a rástla s výkonom v intervale od 3950-4350 K. Veľmi podobnú závislosť mala aj vibračná teplota získaná pre fialový spektrálny systém CN, ktorej hodnota sa nachádzala v intervale od 5900 do 7700 K. Pomocou hmotnostného spektrometra s protónovou ionizáciou bolo detegovaných za laboratórnej teploty množstvo alifatických uhľovodíkov, niektoré aromatické uhľovodíky a tiež amino či kyano zlúčeniny. Najvyššie molekulové hmotnosti za laboratórnej teploty boli do 150 g.mol-1 pri čo, The aim of this work is study of chemical processes in extraterrestrial atmospheres and the synthesis of organic compounds formed in electrical discharges in gaseous mixtures. Presented study focuses on the simulation of the atmosphere of Titan. The most common composition of the gaseous mixture was methane (1-4 sccm) in 200 sccm of nitrogen. Measurements with trace amounts of oxygen and carbon dioxide were also performed. In addition to the composition of the gas mixture, the experiments also varied the value of the electrical power delivered from 2 W - 12 W. The measurements were carried out at laboratory temperature but also at liquid nitrogen temperature, which made the experiment closer to the real conditions on Titan. Identification of the synthesized gaseous products in the reactor was carried out mainly by proton ionization mass spectrometry. Further measurements were using ion mobility spectrometry and Fourier transform infrared spectrometry. The discharge itself was characterised by optical emission spectrometry, confirming the presence of active nitrogen species and radicals arising from methane. In addition, the first negative and nitrogen second positive systems as well as the violet CN radical system were identified in the measured spectra. From the nitrogen second positive system, the rotational temperature was determined to be 2300 2400 K. The vibrational temperature was also determined from this system depending on the concentration of the gas mixture composition from 3100-3400 K. The vibrational temperature was calculated from the nitrogen first negative system, but it decreased slightly with methane concentration and increased with power in the interval from 3950-4350 K. The vibrational temperature obtained for the violet spectral CN system had similar dependence, with values ranging from 5900-7700 K. A number of aliphatic hydrocarbons, some aromatic hydrocarbons and also amino or cyano compounds were detected at laboratory temperature using a PTR

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

Tato práce je zaměřena na studium interakce plazmatu s bakteriemi za účelem zvýšení podpory hojení ran. Nejprve je popsán průběh hojení ran, dále nízkoteplotní plazma, jeho působení na bakteriální buňky a využití v biomedicíně. Experimentální část se zabývá aplikací nízkoteplotního plazmatu generovaného mikrovlnným jetem na vybrané mikroorganismy a vlivem experimentálních podmínek na antimikrobiální účinek plazmatu. Jako zástupci mikroorganismů vyskytujících se v ránách byl vybrán jeden zástupce grampozitivních bakterií a gramnegativních bakterií, a to Staphylococcus epidermidis a Escherichia coli. Pomocí získaných výsledků byl potvrzen antimikrobiální účinek plazmatu generovaného pomocí mikrovlnného jetu v argonu. Míra antimikrobiální účinku souvisí s koncentrací mikroorganismů, časem opracování a jedná-li se o grampozitivní či gramnegativní bakterie., This thesis focuses on the study of the interaction of plasma with bacteria to enhance the promotion of wound healing. Firstly, the wound healing process is described, followed by low temperature plasma, its effect on bacterial cells and its use in biomedicine. The experimental part deals with the application of low-temperature plasma generated by microwave jet on selected microorganisms and the influence of experimental conditions on the antimicrobial effect of the plasma. One representative of the microorganisms occurring in the wounds was selected as representatives of Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, namely Staphylococcus epidermidis and Escherichia coli. Using the results obtained, the antimicrobial effect of plasma generated by microwave jet in argon was confirmed. The degree of antimicrobial effect is related to the concentration of the microorganisms, the time of treatment and whether the bacteria are Gram-positive or Gram-negative.

Práce se zabývala elektrickým výbojem v organických roztocích. Teoretická část byla zaměřena na plazmový výboj v kapalinách a také diagnostiku plazmatu. V praktické části byl sledován vliv experimentálních podmínek na zapálení výboje v roztocích alkoholů. Konkrétně vliv polarity vkládaného napětí, koncentrace a vodivosti roztoku. Dále bylo pomocí kolorimetrického stanovení zjišťováno množství vygenerovaného peroxidu vodíku v roztocích etanolu a také v roztocích elektrolytu o dvou různých vodivostech. Ve výsledcích byly porovnány závislosti proudu a napětí na čase během samotného výboje a fází, které mu předcházely. Jednalo se tedy o tvorbu bublin, občasné zapálení výboje a stabilní výboj. Ze zaznamenaných průměrných hodnot proudů a napětí byly sestrojeny volt-ampérové charakteristiky. Bylo zjištěno, že se zvyšující se vodivostí roztoku dochází k dřívějšímu výboji. Stejně tak při záporné polaritě napětí vkládaného na hlavní elektrodu docházelo k dřívějšímu průrazu než při kladné polaritě. Napětí potřebné ke vzniku výboje bylo nižší až o několik set voltů. Například u roztoku o 95 obj. % etanolu a vodivosti 200 S byl stanoven bod zapálení pro kladnou polaritu na 1650 V, ale při záporné polaritě toto napětí dosahovalo pouze 1250 V. Zároveň byl zkoumán vliv koncentrace roztoku etanolu na zapálení výboje, k výraznému ovlivnění bodu zapálení ale nedocházelo. Co se týče generace peroxidu vodíku, jeho množství rostlo lineárně s časem. V roztoku elektrolytu se peroxidu vodíku tvořilo značně víc v porovnání s roztokem etanolu., This work deals with electrical discharge in organic solutions. The theoretical part was focused on plasma discharge in liquids and also plasma diagnostics. In the experimental part the influence of experimental conditions on the ignition of the discharge in alcohols was observed. Especially, the polarity of the applied voltage, concentration and conductivity of the solution was studied. Moreover, the amount of generated hydrogen peroxide in the ethanol solutions as well as the electrolyte solution of two different conductivities was determined. The results compared the current-voltage characteristic curve during the stable discharge and the phases that preceded it. These phases were the creation of bubbles, occasional ignition and stable discharge. From the recorded average values of current and voltage, current-voltage characteristics were constructed. It was found, that the increasing conductivity of the solution leads to an earlier discharge. In case of negative polarity of the voltage input on the main electrode, there was an earlier discharge than in the positive polarity. Voltage value necessary for the discharge ignition was lower by several hundred volts in the negative polarity. For example, for a solution of 95 vol. % ethanol and conductivity of 200 S, the breakdown voltage for a positive polarity was determinated as 1650 V but at negative polarity this voltage was only 1250 V. Moreover the influence of ethanol concentration on the ignition of the discharge was found, but there was no significant effect. Amount of generated hydrogen peroxide grew linearly with time. In the electrolyte solution, hydrogen peroxide was formed significantly more in comparison to the ethanol solution.

Podstatou bakalářské práce bylo zkoumat plazmochemické procesy iniciované elektrickými výboji v atmosféře měsíce Titanu, což je největší měsíc planety Saturn. Právě tento měsíc se v celém solárním systému, i přes velké teplotní rozdíly a další podmínky životního prostředí, nejvíce podobá svými rysy zmrzlé planetě Zemi před miliardami let. V té době totiž do atmosféry Země ještě nepronikl kyslík. Objevení vysokomolárních látek v horních vrstvách atmosféry způsobilo z pohledu astrobiologie velký zájem o planetu Titan. V atmosféře bohaté na složky dusíku, uhlíku a vodíku se tvoří organické aerosoly, které mohou být zdrojem prebiotických molekul., This bachelor thesis is focused on plasma-chemical processes which are initiated by electrical discharges in the atmosphere of Titan, that is the Saturn's biggest moon. Although Titan has large temperature differences and different environmental conditions, it is still the most similar planetary body to Earth. Titan reflects what Earth would have been like billions of years ago when it was still a frozen planet and before there was oxygen in the Earth's atmosphere Discovery of weight molecules in upper atmosphere of Titan caused a great astrobiological interest. This was due to its atmosphere being rich in nitrogen, carbon and hydrogen which could be the source of organic aerosols that in turn could lead to being the source of prebiotic molecules.

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.

Předmětem této bakalářské práce je studium účinku nízkoteplotního mikrovlnného plazmatu na kvasinky. Pro tyto účely byla vybrána kvasinka Candida Glabrata. Sledovány jsou tři parametry, které mají různý vliv na velikost inhibičních zón a jejich časovou stabilitu. Je zkoumán vliv počáteční koncentrace kvasinek, délka ošetření a velikost výkonu (9 W a 12 W). Je používán mikrovlnný pochodňový výboj. Pracovním plynem je argon a po celý experiment byl udržován konstantní průtok 5,0 Slm. Viditelný konec výboje je při experimentu v kontaktu s povrchem vzorku. V experimentální části bylo zjištěno, že ačkoli je použitý mikrovlnný pochodňový výboj nestabilní, byl prokázán jeho sterilizační účinek na kvasinky., This bachelor thesis subject is the study of low temperature microwave plasma torch on yeasts. For this purpose, the yeast Candida Glabrata was selected. Three parameters, which have different effects on the size of the inhibition zones and their time stability, are monitored. The effect of sample concentration, exposure time, and applied power (9 W and 12 W) are investigated. A microwave torch discharge at atmospheric pressure is used. The working gas is argon and a constant flow rate of 5.0 Slm was maintained throughout the experiment. The visible end of the discharge is in direct contact with the sample surface during the experiment. In the experimental part, although the microwave torch discharge used was found to be unstable, its sterilizing effect on yeast was demonstrated.

Diplomová práce se v teoretické části zaměřuje na obecnou problematiku koroze a možnosti korozní ochrany. Podrobněji je v rámci úpravy kovových materiálů popsána metoda fosfátování a následného elektrostatického lakování, které jsou využity v experimentální části diplomové práce. Dále se práce zaměřuje na testování korozní odolnosti kovových materiálů v umělých atmosférách a jejich následné vyhodnocení. Praktická část se zaměřuje na konkrétní povrchovou úpravu a je vytvořena ve spolupráci soukromé firmy IDEAL-Trade Service, spol. s r.o. Jejím cílem je na základě požádavků jejich zákazníků optimalizovat proces Zr-fosfátovací předúpravy za účelem zvýšení korozní odolnosti materiálu. Na počátku byla provedena rentgenová difrakční analýza (XRD) vzorku z lakovací linky, ve které byl využit zmiňovaný Zr-fosfátovací proces. Dále byl sestaven jednoduchý laboratorní model uvedeného procesu. Na jednotlivých vzorcích, na kterých byla prováděna povrchová úprava, byla vždy změněna koncentrace lázně a její pH. Dále bylo do přípravku přidáno aditivum a sledován vliv na výsledné vlastnosti. Pro výběr aditiva byla provedena prvková analýza metodou induktivně vázaného plazmatu (ICP) staré a nové fosfátovací lázně, která byla používána v lakovací lince., The theoretical part of this master thesis summarizes the issue of surface treatment of metallic material with a focus on corrosion protection. It describes corrosion and divides the corrosion protection possibilities, focusing primarily on the way of creating protective surfaces, which is currently the most widespread method. From this category, the phosphating and electrostatic coating are described in more detail, because these methods are used later in the experimental part. It also deals with the methodology of corrosion testing and evaluation of corrosion. The practical part focuses on specific and selected surface treatment and is based on the requirements of private company IDEAL-Trade Service, spol. s r.o. Its goal is to optimize Zr-phosphate chemical pretreatment to increase the corrosion resistance of the material. In the begging, the X-ray diffraction analysis (XRD) of sample from coating line was performed using aforementioned Zr-phospating process. Then, a simple laboratory model of the process was constructed. For individual treated samples, the concentration of the bath and its pH were always altered. Furthermore, the preparation solution was enhanced by additives and the effect on the resulting properties was monitored. For the selection of the additive, the elemental analysis by inductively coupled plasma (IPC) of the old and new phosphating bath in the coating line was used.

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.