Měření koncentrace atomárního dusíku v dohasínajícím dusíkovém plazmatu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Čisté dohasínající dusíkové plazma a dusíkové plazma s různými příměsemi je v zájmu vědců již více než 50 let a bylo již publikováno mnoho článků na téma aktivní výboj, dohasínání, probíhající procesy a reakce. Z těchto informací lze vytvořit kinetické modely a následně spočítat koncentraci prvků v atomární formě. Diplomová práce se právě zabývá měřením koncentrace atomárního dusíku za různých podmínek (čas dohasínání, tlak, příměs). K určení koncentrace atomárního dusíku byla použita metoda titrace oxidem dusnatým do dohasínajícího výboje. Všechny experimentální výsledky byly získány optickou emisní spektroskopií. Optická emisní spektra byla změřena v rozsahu 300-600 nm. Mezi elektrodami ve výbojové trubici z křemenného skla byl udržován stejnosměrný výboj a celý experiment probíhal v proudícím režimu. Proudícím režim byl zvolen z důvodu vhodného časového rozlišení dohasínajícího výboje, řádově milisekundy. Pro jednotlivé experimenty byly zvoleny časy dohasínání v rozmezí 16 až 82 ms. Průtok dusíku byl 400 mln/min. Oxid dusnatý byl do dohasínajícího výboje přidáván v různých časech dohasínání a jeho průtok činil 0-10 mln/min. Stopová příměs methanu v čistém dusíku byla 0,006 % z celkového objemu proudícího plynu. Celkový tlak byl nastaven od 500 do 4000 Pa. u všech experimentů byl nastaven konstantní proud 150 mA a výkon se měnil podle velikosti tlaku. Ve všech spektrech byly identifikovány následující spektrální systémy: první pozitivní, první negativní a druhý negativní systém dusíku, dále NO a NO2*. Absolutní koncentrace atomárního dusíku byla určena metodou titrace NO. Přidaný methan zvyšuje disociaci molekulárního dusíku a tím pádem zvyšuje koncentrace atomárního dusíku. Tato práce přináší nové poznatky do dlouholetého výzkumu měsíce Titanu i studia procesů v dusíko-methanovém plazmatu.
Clean post-discharge nitrogen plasma and nitrogen plasma with different traces have been focus of scientists for more than 50 years and there were published many articles on theme active discharge, post-discharge, processes and reactions. It is possible to create kinetic models from all these information and then calculate concentrations of elements in atomic form. This diploma thesis is focused on measuring of concentration of atomic nitrogen for different conditions (decay time, pressure, admixture). The titration method by nitric oxide in post-discharge was used to determinate of concentration of atomic nitrogen. All experimental results were obtained by the optical emission spectroscopy. Optical emission spectra were taken in the range of 300-600 nm. DC discharge was created in a quartz tube in a flowing regime. The flowing regime was chosen for this experiment because of better time resolution of decay time, order in milliseconds. Decay time was in the range of 16 – 82 ms for individual experiments. Nitrogen flow was 400 mln/min. Nitrogen oxide flow was in the range of 0-10 mln/min and it was added at the selected post-discharge time. Trace of methane was 0,006 % of the whole volume. Total gas pressure was set on values from 500 to 4000 Pa. The output of discharge was set on constant value of current 150 mA and the output has changed according to the amount of pressure. Nitrogen first positive, second positive and first negative spectral systems, NO spectral system and NO2* spectral system were recognized in all measured spectra. Absolute concentration of atomic nitrogen was specified by the method of titration of NO. Traces of methane increase dissociation of molecular nitrogen and therefore increase the concentration of atomic nitrogen. This thesis brings new results into longtime research of moon Titan and new results into study of processes in nitrogen-methane plasma.
Clean post-discharge nitrogen plasma and nitrogen plasma with different traces have been focus of scientists for more than 50 years and there were published many articles on theme active discharge, post-discharge, processes and reactions. It is possible to create kinetic models from all these information and then calculate concentrations of elements in atomic form. This diploma thesis is focused on measuring of concentration of atomic nitrogen for different conditions (decay time, pressure, admixture). The titration method by nitric oxide in post-discharge was used to determinate of concentration of atomic nitrogen. All experimental results were obtained by the optical emission spectroscopy. Optical emission spectra were taken in the range of 300-600 nm. DC discharge was created in a quartz tube in a flowing regime. The flowing regime was chosen for this experiment because of better time resolution of decay time, order in milliseconds. Decay time was in the range of 16 – 82 ms for individual experiments. Nitrogen flow was 400 mln/min. Nitrogen oxide flow was in the range of 0-10 mln/min and it was added at the selected post-discharge time. Trace of methane was 0,006 % of the whole volume. Total gas pressure was set on values from 500 to 4000 Pa. The output of discharge was set on constant value of current 150 mA and the output has changed according to the amount of pressure. Nitrogen first positive, second positive and first negative spectral systems, NO spectral system and NO2* spectral system were recognized in all measured spectra. Absolute concentration of atomic nitrogen was specified by the method of titration of NO. Traces of methane increase dissociation of molecular nitrogen and therefore increase the concentration of atomic nitrogen. This thesis brings new results into longtime research of moon Titan and new results into study of processes in nitrogen-methane plasma.
Description
Citation
JOSIEK, S. Měření koncentrace atomárního dusíku v dohasínajícím dusíkovém plazmatu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2014.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. Ing. Michal Čeppan, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Irena Kratochvílová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Marián Lehocký, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (člen)
prof. Ing. Oldřich Zmeškal, CSc. (člen)
prof. Ing. Květoslav Růžička, CSc. (člen)
Date of acceptance
2014-06-02
Defence
Čeppan – rovnice možných reakcí
Zmeškal – chyby měření
Kratochvílová – jak se používá metoda EPR pro charakterizaci výboje
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení