Diagnostika plazmatu pomocí laserových a optických metod

Mgr. Vojtěch Procházka, Ph.D.

Doctoral thesis

Plasma diagnostics using laser and optical methods

Abstract:

V této dizertační práci se zabýváme studiem hydroxylových (OH) radikálů v dielektrických bariérových výbojích pomocí laserem indukované fluorescence (LIF). Na dvou konkrétních příkladech – atomizátor s objemovým výbojem a koplanární výboj pro povrchovou aktivaci materiálů – jsou ukázány rozdíly v metodách vhodných pro rozdílná výbojová prostředí. První tři kapitoly práce se zabývají dílčími částmi postupu při zpracování fluorescenčního signálu a následně jsou ukázány výsledky měření v obou typech výboje. Při diagnostice výbojového atomizátoru jsme zjistili vliv složení vstupních plynů na prostorové rozložení reaktivních částic. Tento typ výboje umožnil provést měření fluorescence s dostatečným časovým a spektrálním rozlišením pro určení vývoje populací jednotlivých rotačně–vibračních stavů OH radikálu. Na koplanárním dielektrickém bariérovém výboji byl ukázán rozdíl mezi měřením ve vzduchové atmosféře a při naplnění reaktoru vodními parami. Obě tato prostředí jsou typická velmi krátkou dobou života laserem excitovaných částic, což přidává komplikace do měření i jeho interpretace. V tomto výboji byla také provedena kalibrace Rayleighovým rozptylem a vyčíslena koncentrace OH radikálů.

Abstract:

This thesis focuses on study of hydroxyl (OH) radicals in dielectric barrier discharges (DBD) using laser induced fluorescence (LIF). Two particular examples were investigated; an atomizer with a volume DBD and a coplanar DBD for a surface material activation. The differences in methods suitable for different discharge environments are discussed. The first three chapters of the thesis deal with particular methods for the fluorescence signal processing and then the results of measurements in both types of discharges are presented. In a diagnostics of an atomizer, we detected influence of the input gases composition on spatial distribution of reactive particles. This type of a discharge supported the fluorescence measurement with sufficient temporal and spectral resolution. That allowed determination of the population evolution for each individual rotational–vibrational state of OH radical. A coplanar dielectric barrier discharge demonstrated the difference between the measurements in an air atmosphere and in a reactor filled with water vapors. Both are typical examples of an environment with a very short lifetime of laser excited particles which makes the measurement and its interpretation challenging. In addition, the calibration by Rayleigh scattering was carried out in order to calculate the OH radical concentration.

Keywords

Plazma, Laserem indukovaná fluorescence, Hydroxylový radikál, Dielektrický bariérový výboj, Plasma, Laser induced fluorescence, Hydroxyl radical, Dielectric barrier discharge

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 12. 5. 2017
• Supervisor: Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
• Reader: prof. RNDr. Pavel Veis, CSc., RNDr. Milan Śimek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physics (4-years) / Plasma Physics