diplomová práce

Využití metod laserové spektroskopie k diagnostice biologických vzorků: kombinace Ramanovské spektroskopie a Spektrometrie laserem indukovaného mikroplazmatu (LIBS)

Text práce 7.89 MB

Autor práce: Ing. Jan Kouřil

Ak. rok: 2011/2012

Vedoucí: Mgr. Ota Samek, Ph.D.

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

Abstrakt:

Diplomová práce se zabývá metodami spektroskopie laserem buzeného plazmatu a ramanovské spektroskopie při analýze řasy Trachydiscus minutus, do jejíž kultivační lázně byly přidány roztoky síranu měďnatého s různou koncentrací. První část práce je věnována fyzikálním principům a výsledkům měření spektroskopie laserem buzeného plazmatu, druhá část práce pojednává o metodě ramanovské spektroskopie. 

Klíčová slova:

spektroskopie laserem indukovaného plazmatu, jednopulzní LIBS, dvoupulzní LIBS, Trachydiscus minutus, Ramanova spektroskopie

Termín obhajoby

19.6.2012

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaBznamka

Klasifikace

B

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (M-FIN)

Složení komise

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

Posudek vedoucího
Mgr. Ota Samek, Ph.D.

Předložená práce se zabývá experimentálně velmi náročnou a v mezinárodním měřítku velmi aktuální oblastí směřující k biotechnologickým aplikacím. Cílem experimentálního snažení je aplikace laserové spektroskopie (LIBS) a Ramanovské spektroskopie na prvkovou a chemickou analýzu řasy - Trachydiscus minutus. Tato řasa byla při kultivaci vystavena různým koncentracím síranu měďnatého a odezva na kontaminované prostředí byla zkoumána výše uvedenými spektroskopickými technikami.
Diplomant pracoval samostatně a velmi pozorně nastudoval aktuální literaturu. Precizně zvládl teoretickou část a i s experimentální částí si poradil naprosto bezchybně - s citem zkušeného experimentátora. Je třeba zdůraznit, že ablací proudících kapalin (v tomto případě suspenze řas) se zabývá pouze několik světových pracovišť. Proto získané experimentální výsledky v této oblasti  je třeba brát jako výrazný tvůrčí příspěvek k dalšímu pokroku této techniky na mezinárodním poli.
Při řešení tématu diplomant získal potřebné teoretické a experimentální znalosti k dalšímu rozvoji tohoto náročného výzkumu. Aplikoval jednopulzní a dvoupulzní LIBS analýzu a současně originálně  optimalizoval aparaturu pro ablaci  proudu suspenze řas. Provedl pilotní experimenty pomocí Ramanovské spektroskopie.  Je třeba podotknout, že část získaných výsledků bude presentována v září 2012 na mezinárodní SPIE konferenci a zahrnuta do připravované publikace v impaktovaném časopise.
Diplomant se svého úkolu zhostil se ctí a na výborné úrovní, a proto tuto práci hodnotím klasifikačním stupněm A-výborně.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Celkové slovní hodnocení:
Velkou předností práce je mimořádně kvalitní teoretická část. Student se v ní zabývá teoretickými základy spektrometrie laserem buzeného plazmatu LIBS a Ramanovy spektrometrie, kterým se věnoval nadmíru detailně.  Kromě některých drobných chyb (např. použití angl. výrazu selfabsorbce místo samoabsorpce, časové okénko místo časové okno, profily píků místo profily čar) se objevují i některé závažnější chyby jako na str. 33 špatná definice kvalitativní analýzy, na str. 34 je zaměňován pojem referenční vzorek a kalibrační standard, na straně 36 je u vysvětlení dvoupulzní techniky nesprávně použit pojem rovnoběžný paprsek (pokud bylo myšleno, že je to paprsek rovnoběžný s povrchem vzorku, pak je popis špatně). Navíc se tu neobjevil pojem ortogonální uspořádání, který se běžně pro geometrii kolmých paprsků používá. Nicméně tyto drobné chyby výrazně nesnižují kvalitu výborné teoretické části. V kontextu celé diplomové práce je však větším nedostatkem fakt, že teoretická část není zřetelně oddělena od experimentální a dokonce k Ramanově spektrometrii se teorie nachází až v závěru práce, který se zabývá touto technikou.
Experimentální část svou kvalitou výrazně pokulhává za teoretickou částí. Je zde řada chyb a nepřesností, některé údaje zcela chybí. Za nejzávažnější nedostatky považuji nesprávný výpočet koncentrace roztoku CuSO4 (nebo CuSO4 . 5H2O?) na straně 42 a zcela chybějící popis instrumentace ICP-OES jež byla použita pro srovnávací analýzu. I vysvětlení principu této techniky uvedené v odstavci na straně 60 považuji za nedostatečné.
Práce ale obsahuje i řadu dalších drobnějších chyb, namátkou lze vybrat např. špatná jednotka intenzity osvětlení na straně 42, používání pojmu roztok řas, i když jde o suspenzi, lineární proložení evidentně nelineárních závislostí či nedostatečně popsané obrázky a grafy (např. Obr. 19 – není zřejmé, zda jde o techniku single pulse nebo double pulse, u Obr. 37 je obtížné dopátrat se, co je vlastně vyjadřuju osa Y a X). Dále je zde často zaměňovat pojem koncentrace Cu v řase a koncentrace Cu v roztoku (suspenzi) řas. Pojem koncentrace Cu v řase by této souvislosti neměl být dle mého názoru vůbec používán. Ablace z proudu vody – použití tohoto pojmu je v práci úplně scestné, vždy šlo o ablaci suspenze řas nebo minimálně roztoků obsahujících Cu. Proč je optimalizace aparatury pro ablaci z kapalin až v závěru práce, mě rovněž zůstává záhadou.
Výsledky z Ramanovské spektroskopie jsou zmíněny v práci více než stručně a ač byly vybrány tři koncentrace CuSO4 výsledná spektra jsou uvedena pouze pro koncentrace 50 a 200 ppm. Spektrum bez přídavku CuSO4 rovněž chybí.
Další chyby, které nejsou zmíněny v tomto posudky byly vyznačeny tužkou ve výtisku diplomové práce dodané oponentovi.

Nebýt těchto nedostatků, některých i závažnějšího charakteru, jednalo by se o vynikající práci v dosud neprobádané oblasti a to i s ohledem na možnosti praktického využití. Student provedl velkou řadu experimentů s odpovídajícím vyhodnocením a s ohledem na poměrně příznivé výsledky bude jistě tato práce dobrým odrazovým můstkem pro další vývoj technik laserové spektrometrie pro diagnostiku řas.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: B