Modul pro detekci lehkých prvků v železných slitinách metodou spektroskopie laserem buzeného plazmatu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce je zaměřena na analýzu lehkých prvků (tj. uhlík, sýra a fosfor) v železných slitinách pomocí metody laserem indukovaného plazmatu (LIBS). Hlavním cílem je vyvinout a implementovat nový modul, který bude umožňovat analýzu v hluboké ultrafialové oblasti (VUV), což je nezbytné jak pro stanovení chemického složení lehkých prvků v ocelích tak pro mnoho dalších aplikací metody LIBS. V první části je vytvořen přehled moderních přístupů optické emisní spektroskopie (OES) a rovněž jsou shrnuty tradiční techniky používané v metalurgii pro analýzu ocelí. Teorie absorpce ultrafialového záření vzduchem a optickými skly byla důkladně studována a shrnuta k získání potřebného teoretického základu k vývoji modulu. Před návrhem finální verze modulu byl navržen experimentální modul s cílem otestovat navržený koncept analýzy ve VUV oblasti metodou LIBS. Na základě testování byla navrhnuta finální verze založená na unikátním klínovém mechanismu. Funkční vzorek byl vyroben ve spolupráci s extérním výrobcem a vlastnosti modulu byly následně demonstrovány naměřením pěti certifikovaných ocelových standardů. Experiment určil limity detekce pro uhlík jako 0.028 hm.%. Nicméně, síra ani fosfor nebyly detekovány v žádném ze vzorků. Tato práce vytvořila modul nezbytný pro budoucí zkoumání metody LIBS v oblasti VUV v Laboratoři laserové spektroskopie v Brně.
This diploma thesis' aim is an investigation of light elements (i.e. carbon, sulphur and phosphorus) in ferrous alloys using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The primary goal is both the development and implementation of the new module enabling an analysis of vacuum ultraviolet (VUV) radiation which is necessary for the steel analysis and also more applications of LIBS. The first part surveys the state-of-the-art approaches of optical emission spectroscopy (OES), as well as the overview of traditional techniques used for steel analyse. The theory concerning the absorption of VUV by the air and optical glasses has been also investigated in order to get the essential theoretical background for the development of the module. The experimental module was carried out prior to the final design in order to test the concept of the VUV analysis by LIBS. On the basis of this testing, the final design was proposed based on the unique wedge mechanism. The prototype was made up in cooperation with an external manufacturer and then the performances of the module were demonstrated by measurements of five certified steel standards. The experiments determined the limit of detection for carbon as 0.028 wt.%. Nevertheless, neither sulphur nor phosphorus were detected in any of studied sample. This thesis establishes the essential know-how for further investigation of the VUV-LIBS analysis in the Laboratory of laser spectroscopy in Brno.
This diploma thesis' aim is an investigation of light elements (i.e. carbon, sulphur and phosphorus) in ferrous alloys using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). The primary goal is both the development and implementation of the new module enabling an analysis of vacuum ultraviolet (VUV) radiation which is necessary for the steel analysis and also more applications of LIBS. The first part surveys the state-of-the-art approaches of optical emission spectroscopy (OES), as well as the overview of traditional techniques used for steel analyse. The theory concerning the absorption of VUV by the air and optical glasses has been also investigated in order to get the essential theoretical background for the development of the module. The experimental module was carried out prior to the final design in order to test the concept of the VUV analysis by LIBS. On the basis of this testing, the final design was proposed based on the unique wedge mechanism. The prototype was made up in cooperation with an external manufacturer and then the performances of the module were demonstrated by measurements of five certified steel standards. The experiments determined the limit of detection for carbon as 0.028 wt.%. Nevertheless, neither sulphur nor phosphorus were detected in any of studied sample. This thesis establishes the essential know-how for further investigation of the VUV-LIBS analysis in the Laboratory of laser spectroscopy in Brno.
Description
Citation
HRABAL, Z. Modul pro detekci lehkých prvků v železných slitinách metodou spektroskopie laserem buzeného plazmatu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Přesná mechanika a optika
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-06-20
Defence
Co je míněno výrokem "spektrální čáry spolu interferují"?
Jaké je rozlišení použitého spektrometru?
Jaké hodnoty koeficientů statického a dynamického tření jste použil?
Jaké materiály kluzných členů jste uvažoval?
Jakým způsobem je čerpána vakuová komora?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení