ONDRA, Z. Monitorování plazmochemického procesu s využitím hmotnostní spektrometrie [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2020.

Posudek vedoucího

Čech, Vladimír

Z práce je patrné, že student měl problémy dostatečně porozumět studované problematice. Důvodem může být studijní literatura v angličtině, jejíž texty použité v teoretické části se mu nedařilo dostatečně kvalitně přeložit do jazyka českého, viz text bakalářské práce. Možná by pomohlo, kdyby odbornou problematiku více konzultoval s konzultantem a vedoucím práce. Domnívám se také, že student nevěnoval práci dostatečný čas a to především díky mnoha zkouškám, které opakoval a na které se musel připravovat v době, kterou měl věnovat bakalářské práci. S těmito okolnostmi zřejmě také souvisí měření spekter, která neměl čas zopakovat, a nedostatečný čas věnovaný vyhodnocení spekter a návrhu jejich interpretace. Přesto oceňuji, že student i za těchto nepříznivých okolností ve své práci vytrval a dovedl ji do finální formy.

Posudek oponenta

Čáslavský, Josef

Bakalářská práce se zabývá problematikou plazmochemické depozice z plynné fáze a využití hmotnostní spektrometrie při tomto procesu. Práce má standardní strukturu (Úvod, Teoretická část, Experimentální část, Výsledky a diskuse, Závěr, Seznam použitých zdrojů a Seznam zkratek) a má přiměřený rozsah 43 stran. Seznam použitých zdrojů obsahuje 24 položek, vesměs monografií, skript, manuálů, odkazů na webové stránky a jednu diplomovou práci, ale není zde ani jediný odkaz na aktuální časopiseckou publikaci, což je udivující; při zadání hesla „plasma chemical vapor deposition“ na Webu of Science vypadne 28 168 odkazů. Z jazykového hlediska mám jednu připomínku vztahující se k celému textu: Termín „plazma“ (případně „plasma“ pro staromilce) má v češtině dva významy: Jednak je to v bakalářské práci diskutované 4. skupenství hmoty, jednak je to tekutá složka krve. Rozlišuje se to rodem; zatímco krevní plazma je rodu ženského, fyzikální plazma je rodu středního. Takže v blescích při bouřkách se s plazmou setkat nelze (to by bylo možné pouze tehdy, pokud by blesk zasáhl nějakého obratlovce). Pokud je na konci věty odkaz na citovanou literaturu, pak tečka by měla být až za ním, neboť i ten je součástí věty. Dalším častým problémem je kladení čárek ve větách a vyšinutí z větné vazby. Rovněž by v práci měly být používány jednotky SI soustavy (např. v Tabulce 1 na str. 9 se lze setkat s milibary, Torry a Pascaly, na str. 14 s ngströmy). Práce je psána v češtině, proto by i popisky obrázků měly být v tomto jazyce, rovněž i tabulky, ve kterých se nadto využívá jak desetinné tečky, tak i desetinné čárky. A stejně tak i seznam použitých zkratek na poslední straně by měl být v češtině, nikoliv v angličtině. V Seznamu použitých zdrojů není důsledně dodržován formát citací podle ISO-690. Z pohledu celkové koncepce nemám připomínek, ve všech kapitolách bakalářské práce je víceméně to, co by tam mělo být. Jako nedostatek vidím frekventované používání nesprávné terminologie – např. na str. 6: „Reakční složky … jsou vlivem elektronové nárazové disociace fragmentovány“. Překvapila mne rovněž charakteristika hmotnostně spektrometrické analýzy jako rutinního měření vakua (str. 10). Další připomínky k teoretické části: Str. 10: Popis optického emisního spektrometru (předposlední odstavec) je poněkud zmatený. Zmínka o měření fluorescence je v tomto kontextu irelevantní. Obrázek 3 má znázorňovat schéma optické emisní spektrometrie, nicméně pojem „analyzátor“ patří do hmotnostní spektrometrie, zde by měl být disperzní prvek nebo monochromátor. U měření Langmuirovou sondou mě překvapil předpoklad „c) Poloměr sondy je mnohem větší než délka plazmy.“ Str. 12: Nesouhlasím s termínem „referenční elektroda“ (i když to v odkazovaném textu takto je) – nicméně tímto pojmem se označuje elektroda se stálým potenciálem, což v tomto případě splněno není. Zde by byl vhodnější termín „pomocná elektroda“. Str. 12: Popis principu hmotnostní spektrometrie je značně osobitý. Formulace „…oddělení těchto iontů poměrem hmotnosti k jejich změnám…“ je zmatečná, pojem „hodnost“ ve spojení s ionty evokuje ideu znovuzavedení povinné vojenské služby. Tepelně ionizovat elektrickým polem opravdu nelze. Dynamicky se v MS mění pouze elektrické pole, magnetické nikoliv. Krom toho existují analyzátory nevyužívající ani elektrické, ani magnetické pole. Ionizovat v hmotnostní spektrometrii lze i z kapalného a pevného skupenství, nejen z plynného. Obrázek 5 není zcela správný, i iontové zdroje mohou fungovat za atmosférického tlaku a naopak některé analyzátory nevyžadují vysoké vakuum (polehčující okolností je skutečnost, že přesně takto je schéma hmotnostního spektrometru prezentované v citované literatuře). Fragmentové ionty nemají vrcholy. Plynný vzorek nemůže být vstřikován do zdroje. Oceňuji, že autor nastudoval teorii elektronové ionizace podle de Hoffmanna a Stroobanta, nicméně korpuskulárně-vlnový charakter elektronů vycházející z kvantové fyziky se při praktickém popisu elektronové ionizace neuplatňuje; energie potřebná k excitaci rotačně-vibračních stavů molekuly (oblast IČ spektrometrie) je v řádu desetin eV, k excitaci elektronické (což je doména UV-VIS spektrometrie) pak postačí jednotky eV, ale při elektronové ionizaci mají elektrony typicky energii 70 eV. To postačuje na vyražení elektronu (nikoliv vyloučení) z elektronového obalu molekuly nebo atomu. Bylo by rovněž vhodné, aby autor korektně používal termíny „potenciál“ a „kinetická energie“. Tvrzení, že ionizující elektrony neovlivňují molekuly, není zcela správné – pak by nemohlo dojít k ionizaci. V tomto případě se pravděpodobně jedná o chybný překlad věty „The electrons do not ‘impact’ molecules“ z monografie výše uvedených autorů. Není vhodné označit proces probíhající v iontovém zdroji jako „výroba iontů“. U popisu chemické ionizace mě překvapila věta „CI se liší od toho, co se dosud dosáhlo v hmotnostní spektrometrii, protože biomolekulové procesy se používají k vytváření iontů analytu“. Rovněž tvrzení, že „Během provozu CI tlak v pouzdře zdroje iontů typicky stoupá faktor 20-50 ve srovnání s tlakem pozadí přístroje na 510-4-10-3 Pa“ nedává smysl a působí dojmem strojového překladu. Terminologie použitá autorem k popisu iontového zdroje pro chemickou ionizaci (např. termíny „pouzdro zdroje iontů“, „skříň iontového zdroje“, „kryt iontového zdroje“) připomíná úsilí obrozenců z 19. století, ale zde netřeba vymýšlet novotvary, příslušné české termíny existují. Celý odstavec s názvem „Ionizace elektrickým polem (FI), desorpce elektrickým polem (FD)“ je pln nejasných formulací a působí dojmem strojového překladu bez jakékoliv následné korekce (např. field emitter je přeložen jako polní emitor – strojově správně, významově nikoliv). Stejným dojmem pak působí i následující stať věnovaná ionizaci bombardováním rychlými atomy – např. „Původním důvodem použití neutrálního paprsku bylo zabránit vlivu poměrně vysokého akceleračního napětí ve zdroji přístroje magnetického sektoru, kde byl zaveden.“ Nebo: „V kontinuálním průtoku se roztok vzorku FAB kontinuálně dodává k cíli,…“. Ani odstavec popisující laserovou desorpci se nevymyká tomuto trendu – viz hned první věta: „Laser, pracující jak v ultrafialovém (UV), tak v infračerveném (IR) oboru záření, byl používán k desorpci a ionizaci vzorků z pevných povrchů na určité časové plochy ve stejnou dobu.“ Hned v další větě autor popírá princip této ionizační techniky: „Přenos energie z laserového impulsu vede k elektronické excitaci vzorku.“ – to by mohl být úvod k Ramanově spektrometrii. Titulek k Obr. 12 „Schéma laserové desorpce iontového zdroje“ je opět ukázkou strojového překladu, bez respektování zákonitostí větné stavby v českém jazyce (v citované publikaci je to „laser desorption ion source“). Je rovněž překvapující, že je zmíněna poměrně málo významná metoda LDI, ale není zmíněna technika MALDI, oceněná Nobelovo cenou za chemii v roce 2002. Kapitola 2.3.3 Analyzátory rovněž obsahuje řadu diskutabilních tvrzení. Hned první věta této kapitoly je nesprávná. Hmotnostně spektrometrické analyzátory separují ionty, nikoliv atomy, molekuly nebo klastry, a to podle poměru m/z, nikoliv podle hmotnosti. Druhá věta tvrdí, že všechny hmotnostně spektrometrické analyzátory jsou založeny na elektromagnetismu, ale hned v odstavci následujícím je popisován analyzátor TOF, který funguje bez elektrického i magnetického pole. Ionty nevnikají do detektoru, ale dopadají na něj, destička se vzorky se nepohybuje na vysokém kladném nebo záporném potenciálu, ionty přecházejí do plynné, nikoliv plynové fáze, jsou urychleny nikoliv vůči zemnímu potenciálu, ale urychlujícím elektrickým polem mezi destičkou a uzemněným vstupem do letové trubice. Popis kvadrupólového analyzátoru je nesprávný. Tento analyzátor je tvořen čtyřmi paralelními tyčemi (které tedy lze považovat za vodiče, ovšem se specifickým kruhovým nebo hyperbolickým průřezem). Rozhodně se ale na jednu dvojici tyčí nevkládá RF a na druhou DC napětí. Kvadrupól rovněž není čtyřnásobný hmotnostní filtr. Formulaci „aby kvadrupól působil jako hromadný filtr nebo detektor specifický pro analyzátor iontů specifického m/z“ nerozumím. Ani odstavec věnovaný magnetickému analyzátoru není prost chyb. Spojení „Tyto ionty vykazují odstředivou sílu v důsledku omezení implikovaného magnetickým polem“ je značně nevýstižné, to omezení implikované magnetickým polem má být v tomto případě síla dostředivá. Uniká mi rovněž smysl věty: „Při skenování je poloměr zakřivení fixován a urychlovací napětí zůstává konstantní, když je magnetické pole naskenováno.“ A též: „Skenování magnetického pole ze snížené na vyšší pevnost umožňuje detekci iontů z nízkých na vysoké hodnoty m/z.“ V experimentální části bych očekával podrobnější charakterizaci hmotnostního spektrometru použitého k měření. Dvě věty mi připadají přece jen málo. I v této části se vyskytují formulace, z nichž je čtenář zmaten – např. u popisu ovládacího software hmotnostního spektrometru (1. odstavec na str. 26) se lze dočíst: „MASsoft hmotnostní spektrometr kontrolní software plně využívá grafické rozhraní pro osobní počítače…“. Další připomínky k experimentální části: 1. Scroll vývěva je česky spirálová vývěva. 2. Argon nemá molekulovou hmotnost. 3. Standby je jedno slovo, pokud má charakterizovat pohotovostní režim přístroje. Psáno s mezerou to má jiný význam (přihlížet, stát při někom,…) Připomínky k části Výsledky a diskuse: 1. Překvapuje, že u všech prezentovaných hmotnostních spekter zvolen formát histogramu se sloupečky nalepenými na sebe a logaritmické měřítko na ose Y. Proč nebylo použito klasické čárové spektrum a lineární měřítko na ose Y? 2. Obrázky dokládající změny vlivem plazmatu (Obr. 29 až 33) nemají příliš vysokou vypovídací schopnost. 3. U Obr. 34 tvrdíte, že „část A a E je zobrazený úsek pouze pozadí reaktoru v čase 0-5 (min):20 (s).“ Ovšem části E na časové ose odpovídá úsek 26:40-38:00 minut. A obdobně: „Okna B a D zobrazují část zapouštění monomeru do reaktoru v čase od 5:20-10:40.“ Oknu D na časové ose odpovídá interval zhruba 20:40-26 minut. Připomínky k části Závěr: 1. Voda za daných podmínek nemůže být absorbovaná. 2. Tvrdí se, že „V experimentální části je podrobně popsán … hmotnostní spektrometr HAL 511/3F“. Dvě věty nelze považovat za podrobný popis. Při celkovém zhodnocení předložené bakalářské práce je třeba zkonstatovat, že množství nalezených nedostatků je značné. Na druhou stranu je třeba ocenit experimentální část této bakalářské práce. S přihlédnutím k této skutečnosti bakalářskou práci k obhajobě doporučuji a hodnotím ji stupněm dostatečně / E.

eVSKP id 112452