velikost textu

Charakterizace diodových laserů a jejich aplikace při monitorování atmosférického znečištění pomocí fotoakustické detekce

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Charakterizace diodových laserů a jejich aplikace při monitorování atmosférického znečištění pomocí fotoakustické detekce
Název v angličtině:
Characterization of diode lasers and their application in monitoring of atmospheric pollution with photoacoustic detection
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jaroslav Cihelka, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Svatopluk Civiš, CSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Bohuslav Strauch, CSc.
doc. RNDr. Jan Wild, CSc.
Ing. Zdeněk Zelinger, CSc.
Id práce:
112569
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyzikální a makromol. chemie (31-260)
Program studia:
Fyzikální chemie (P1404)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
10. 7. 2008
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
4 Shrnutí rámci této disertačnípráce byla spektroskopicky V charakterizována sada nově vyvinutých GaInAsSb/AlGaAsSb |aserťr. Byl zjišt'ován spektrální rozsah laserové emise v závislosti na teplotě a vstupním proudu a také závislost prahového proudu na teplotě' Tyo základní vlastnosti byly studovány metodami FT spektroskopie, klasické absorpční techniky a fotoakustické detekce rnolekul v plynné fázi. Na zák|adě těchto měření bylo optimalizováno složení polovodičového materiálu tak, aby doš]o k maximálnímu překryvu laserové emise s absorpčními liniemi methanu' Byly zkoumány a ukázány možnosti spojení FT spektroskopie sdiodoými lasery na bázi GaInAsSb/AlGaAsSb a InAsSb/InAsSbP' jejichž modulovaný svazek byl použit jako zdroj budícíhozáÍeni spektrometru. Diodové lasery byly vyrržity pro detekci vysoce rozlišených spekter plynů a ve spojení s fotoakustickou detekcí pro stanovení nízkých koncentrací plynných polutantů, především formaldehydu, amoniaku a methanu. V rámci spolupráce s oddělením Elektrochemie (Ústav fyziká\ni chemie J. Heyrovského) byla metoda fotoakustické detekce pouŽita pro kvantitativní stanovení amoniaku generovaného elektrochemickou reakcí v systérnu 7-cyklodextrin - fu]leren' Byla zkonstruována zjednodušená fotoakustická cela s 3 cm rezonátorem. Tato cela umožnila detekci za tlaků vyšŠích než 150 Torr a poskýla výsledky měření srovnatelné s původnífotoakustickou kyvetou o optické dtáze 50 cm a rezonátoru 20 cm. Konstrukčně byly eliminovány optické elementy tak, aby navržený fotoakustický systém maxirnálně vyhovoval požadavkůmpro praktické aplikace. Kombinací levného, komerčně dostupného, zdroje koherentního záření s levnou metodikou fotoakustické detekce bylo získáno zaÍizení trmožňující monitorování atmosferických polutantů na základě jejich vysoce rozlišených rotačně - vibračníchspekter s citlivostí řádově stovek ppbV a jednotek ppmV v závislosti na studovaném plynu.
Abstract v angličtině:
4 Summary This thesis work was concemed with the spectroscopic characterization of a set of newly developed GalnAsSb/AlGaSb lasers. The spectral range of their laser emission was studied in dependence on temperature and drive current. The relation of threshold current versus temperature was also studied. These basic characteristics were obtained using the methods of FT spectroscopy, classic absorption technique, and photoacoustic detection of gaseous phase molecules. On the basis of the described measurements, the composition of the semiconductor material was optimized in order to reach the maximum overlap of the laser emission over the methane absorption lines. The possibilities of combining the GaInAsSb/AlGaAsSb and InAsSb/lnAsSbP-based lasers with the FT spectroscopy were also studied and the modulated beam was used as the source of drive emission for the spectrometer. The diode lasers were used for the detection of a highly-resolved spectra of gases, and in connection with the photocoustic detection, low concentrations oť gaseous polltrtants could be determined, mainly with formaldehyde, ammonia and methane. Co-operation with the Department of Electrochemistry (the J. Heyrovsky lnstitute of Physical Chemistry) allowed us to use photoacoustic detection for a quantitative assessment of the ammonia generated by an electrochemical reaction in the 7-cyclodextrin-fullerene system. A simplified photoacoustic cell with a 3cm resonator was built. This cell enabled detection at pressures higher than 150 Torr and provided comparable results with those from the original photoacoustic cell with a 50 cm optical path and a 20cm resonator. The design eliminated optical elements so that the resulting photoacoustic system could meet the requirements of practical application. The combination of an inexpensive, commercially available source of coirerent emission with the also inexpensive method of photoacoustic detection resulted in the construction of a device enabling the monitoring of atmospheric pollutants on the basis of their highly resolved rotation- vibration spectra within the sensitivity range from hundreds of ppbV to units of ppmV, depending on the gas studied.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jaroslav Cihelka, Ph.D. 2.86 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jaroslav Cihelka, Ph.D. 464 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jaroslav Cihelka, Ph.D. 480 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Bohuslav Strauch, CSc. 124 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Jan Wild, CSc. 185 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Zdeněk Zelinger, CSc. 108 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 604 kB