Studium slabých optických signálů pomocí statistického zpracování dat z ICCD kamery

Bc. Lenka Vozárová

Bachelor's thesis

Study of low-intensity optical signals using statistical processing of ICCD camera data

Abstract:

This bachelor thesis follows up on the research work led by doc. Ráheľ at the Department of Physical Electronics at the Faculty of Science, Masaryk University, in which the light emission in the so-called dark phase of coplanar barrier discharge was found. The emission was very weak and its spectrum obtained by ICCD and monochromator was very noisy. An important task of this work was to find the optimal setting of the ICCD detector used on the spectrometer in which the signal-to-noise ratio will be sufficient to obtain a time-resolved discharge spectrum during its dark phase. The individual basic settings and scanning modes of the ICCD detector were gradually examined. After optimizing the settings, the ICCD detector was used to obtain a time resolved spectrum of the so-called ”Pre-phase” of the investigated discharge. The pre-phase lasts 8 μs within the 100 μs discharge period. Thus, the acquisition of the spectrum required time/phase synchronized detection, which required precise synchronization of the discharge excitation and the ICCD detector. The subsequently obtained spectrum was analyzed in the Spectrum Analyzer 1.7 program. The detection was optimized and the signal-to-noise ratio was improved several times.

Abstract:

Bakalářská práce navazuje na výzkumnou práci pod vedením doc. Ráheľa na ÚFE PřF MU, v níž byla objevena světelná emise v tzv. temné fázi koplanárního bariérového výboje. Emise byla velice slabá a její spektrum získané pomocí ICCD a monochromátoru bylo velice zašuměné. Důležitým úkolem této práce bylo najít optimální nastavení ICCD detektoru použitého na spektrometru, při kterém bude dostatečný odstup signálu od šumu k získání spektra výboje během jeho temné fáze. Postupně byla zkoumána jednotlivá základní nastavení a režimy snímání ICCD detektoru. Po optimalizaci nastavení byl ICCD detektor použit pro získání časově rozlišeného spektra tzv. ”předfáze” zkoumaného výboje. Předfáze trvá 8 μs v rámci 100 μs periody výboje. Získání spektra tedy vyžadovalo časově/fázově synchronizovanou detekci, což vyžadovalo precizní synchronizaci buzení výboje a ICCD detektoru. Následně získané spektrum bylo analyzováno v programu Spectrum Analyzer 1.7. Podařilo se optimalizovat detekci a několikanásobně zlepšit odstup signálu od šumu.

Keywords

spektrometr, optická emisní spektrometrie, ICCD, zpracování dat, optimalizace nastavení, čítání fotonů, slabé optické signály, bariérový výboj, spectrometer, optical emission spectrometry, data processing, setting optimization, photon counting, weak optical signals, barrier discharge

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2020
• Supervisor: Mgr. Jan Čech, Ph.D.
• Reader: Mgr. Martina Mrkvičková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Astrophysics