Master's Thesis

Optimisation of experimental parameters for double-pulse LIBS

Final Thesis 990.08 kB

Author of thesis: Ing. Michal Roščák

Acad. year: 2009/2010

Supervisor: prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.

Reviewer: doc. Mgr. Karel Novotný, Ph.D.

Abstract:

Diploma thesis presents the description of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) analytical method. The possibility to decrease LIBS detection limits using double pulse LIBS (DP-LIBS) is also detailed. Properties of laser induced plasma (LIP) are discussed. Thesis describes the optimisation process of DP-LIBS setup at laser spectroscopy laboratory of Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology. Optimisation was carried out for detection of chrome in steel with respect to detection limits and ablation crater size. Optimised DP-LIBS setup is appropriate for mapping chrome distribution in steel samples.

Keywords:

LIBS, DP-LIBS, LIP, emission spectra, optimisation

Date of defence

16.06.2010

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.


Diplomovou práci považuji za výrazně podprůměrnou, diplomant mě nepřesvědčil o hlubších znalostech dané problematiky.

Nejdůležitějším výstupem diplomové práce z hlediska vývoje a aplikace LIBS sestavy na VUT v Brně je část věnující se optimalizaci experimentálních parametrů (str. 31-39, tj. jenom 9 stran) a z té části zejména grafy 24-26. Vzhledem k době, po kterou se diplomant problematice věnuje, je výsledků pramálo, zpracování výsledků je nedostatečné.

Postrádám i celkovou vizi co se týče možných dalších kroků optimalizace DP-LIBS sestavy vzhledem k různým aplikacím.

Formální úroveň práce je poznamenána místy až nečitelnými obrázky, struktura práce je dobrá. Celkově diplomovou práci hodnotím klasifikačním stupněm D.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod D
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis E
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: D

Teoretická část práce je zpracována přehledně a adekvátně k řešené problematice. Taktéž výběr literatury odpovídá svým rozsahem a zaměřením danému tématu. Odkazy v textu jsou číslovány chaoticky a nejsou ve vzestupném pořadí, jak je zvykem. Teoretická část je zpracována na 12 stranách, avšak většinu z toho tvoří obrázky, často zkopírované z literatury ve velice špatné kvalitě. Objevují se zde i některé nepřesné nebo chybné formulace. Kapitola popisující experimentální uspořádání poskytuje poměrně podrobný popis jednotlivých součásti, s veškerými parametry. Předností této části je, že obsahuje detailní technické údaje v přehledné formě. Celkový dojem ovšem opět kazí řada obrázků ve velmi špatné kvalitě a celková grafická úprava je na nízké úrovni (viz. schéma časování na straně 27).
Vlastní experimentální práci a výsledkům je věnováno pouze 9 stran (str. 31 až 39). Tato část se zabývá řadou optimalizačních kroků (zaostření, energie pulzů, zpoždění), které jistě nejsou triviální a vyžadují často značné úsilí, avšak jako jediný a konečný výsledek diplomové práce je to poněkud málo. Taktéž vyhodnocení výsledků formou tří grafů a jednoho obrázku kráterů by svým rozsahem odpovídalo spíše práci bakalářské než diplomové.
Získané výsledky nesvědčí o příliš pečlivém přístupu k experimentům, přesto se studentovi podařilo provést základní optimalizaci poměrně komplikovaného double pulse LIBS systému. Výsledky budou značným přínosem pro další vývoj a použití instrumentace v praxi. Práce také potvrzuje, že student zvládl danou problematiku jak z teoretického tak praktického hlediska.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod D
Vlastní přínos a originalita D
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry D
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis E
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Při své práci jste prováděl optimalizaci na iontovou čáru chromu CrII 267,72 nm. Dovedl by jste odhadnout jak by se lišily optimální podmínky v případě použití některé atomové čáry?
  2. Jaké byly ohniskové vzdálenosti čoček použitých pro fokusaci jednotlivých laserů a jaká byla optimální výška ohniska excitačního paprsku nad povrchem vzorků?
  3. Použitá ocel obsahovala asi 25% chromu. Mohl by jste odhadnout mez detekce pro chrom při optimálních podmínkách?

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová