Výsledky soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie 2024 - kat. B 3. místo

Lednová schůze Hlavního výboru Spektroskopické společnosti byla tradičně dějištěm dalšího ročníku Soutěže o nejlepší práci mladých autorů v oboru spektroskopie. Soutěž se uskutečnila v prostorách Univerzity Pardubice, kde prezentovalo svůj příspěvek šest soutěžících v kategorii A a sedm soutěžících v kategorii B. Z hlediska počtu přihlášených prací tak byl tento ročník dobře vyvážený. Na průběh soutěže dohlížela čestná předsedkyně poroty prof. RNDr. Blanka Vlčková, CSc. Zastoupení tradičních oborů, jako je vibrační spektroskopie či hmotnostní spektrometrie, bylo letos doplněno poměrně vysokým počtem prací zaměřených na elektronovou spektroskopii.

Důkazem vysoké kvality soutěžních prací je také to, že v kategorii A, týkající se diplomových prací, se umístili Michael Foltýn z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Plazmonika neušlechtilých kovů“ a Mgr. Jan Biskupič z Masarykovy univerzity v Brně s prací „Zobrazovací metody (LA-ICP-MS a CT) pro testování teranostik a výzkum cévní mozkové příhody“ na sdíleném prvním místě. 

Třetí místo pak obdržel Ing. Martin Kovář z Centra výzkumu Řež s.r.o. za příspěvek „Vývoj metodik pro spektroskopickou analýzu magnetických ferro-, ferri-kyanidových sorbentů radionuklidů“.

V kategorii B publikovaných prací obsadil první pozici RNDr. Jan Blahut, Ph.D. z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR s prezentací „Numericky optimalizované multidimenzionální NMR pulzní sekvence pro studium proteinů v pevné fázi“, druhé místo pak doc. Ing. Andrea Konečná, Ph.D. z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Nízkoenergiové polaritonové excitace zkoumané pomocí elektronů a fotonů“ a třetí místo Ing. Jakub Buday, Ph.D. taktéž z Vysokého učení technického v Brně s příspěvkem „Investigating the evolution and characteristics of laser induced plasmas by methods in combination with LIBS“.

Závěrem blahopřeji všem oceněným a děkuji ostatním soutěžícím za prezentaci kvalitních prací. Poděkování patří také autorům posudků soutěžních prací, kteří hodnocení věnují svůj čas a úsilí. Souhrny oceněných prací jsou součástí Bulletinu č. 202.

Kategorie B - 3. místo

INVESTIGATING THE EVOLUTION AND CHARACTERISTICS OF LASER INDUCED PLASMAS BY COMPLEMENTARY METHODS IN COMBINATION WITH LIBS

• Ing. Jakub Buday, Ph.D. (Brno University of technology, Institute of Physical Engineering)
• E-mail: [email protected]

Seznam soutěžních prací:

1. Buday, J., Pořízka, P., & Kaiser, J. Imaging laser-induced plasma under different laser irradiances. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2020, 168, 105874.
2. Buday, J., Pořízka, P., Buchtová, M., & Kaiser, J. Determination of initial expansion energy with shadowgraphy in laser-induced breakdown spectroscopy. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2021, 182, 106254.
3. Buday, J., Prochazka, D., Záděra, A., Kaňa, V., Pořízka, P., & Kaiser, J. Correlation of characteristic signals of laser-induced plasmas. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2022, 194, 106476.
4. Mohan, M., Buday, J., Prochazka, D., Gejdoš, P., Pořízka, P., & Kaiser, J. Laser-induced plasma on the boundary of two matrices. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 38(11), 2023, 2433-2440.
5. Buday, J., Holub, D., Pořízka, P., & Kaiser, J. Statistical behaviour of laser-induced plasma and its complementary characteristic signals. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 39(10), 2024, 2461-2470.

Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a method of analytical chemistry that provides a qualitative and quantitative sample analysis. As this method has been implemented in more and more applications, certain limitations and drawbacks have been raised from this progress.

Some of these limitations are connected to the fact that the ablation process of a sample is fast and dynamic, and the changes of the plasma plume in time and space are a question of a few microseconds. As this can cause certain limitations in the analysis process, there has been a question of how to minimize or eliminate these problems.

For this purpose, supplementary methods have been more and more implemented in the LIBS experiments. The goal is simple: acquire more information from the complex process of the ablation and improve the analytical performance of LIBS, be it in the scope of qualitative or quantitative analysis. Here lies the main motivation for this collection of work.

The goal of this collection was to research, implement, and utilize complementary methods that could be used in combination with the existing LIBS experimental setup. As a result, direct plasma imaging, shadowgraphy, and sound analysis systems have been implemented and streamlined into the typical analytical process. Each of these methods brings certain additional information.

For direct plasma imaging, it can be the spatial-temporal morphology of the plasma plume, or the distribution of individual elements within its volume. This information is directly tied to the experimental conditions of homogeneity of the sample itself. It has been shown that the morphological information of the plasma plume can be utilized for spectra correction and improving the performance of the LIBS analysis.

The shadowgraphy method can be used to calculate the energy spent on the ablation itself, pointing at the thermal properties of the analyzed sample. Since various samples also have different physical properties, the ablation rate across different samples is not uniform. Therefore, shadowgraphy can bring more insight into the ablation process.

Lastly, the sound information from the generated shock wave is connected to the amount of ablated mass. All of the mentioned supplementary methods were examined and utilized within this collection. Insight into these methods together with the LIBS analysis was done individually for each method as well as from the point of their mutual combination.

The theoretical information as well as their background is described and discussed. Moreover, the technical information is discussed and analyzed, be it the implementation of the LIBS experiment, or the actual data analysis process.

SSJMM / Buday: Figure 1: General top overview of the experimental setup. The sample is placed in the center of the stage, and signals from the plasma plume are collected. Laser (L) beam is expanded (O1) and focused by optics (O2) onto a camera (C1) = Shadowgraphy. Images of the plasma are transmitted by optics (O3) onto a camera (C2) = direct plasma imaging. Shock wave intensity is captured by a microphone (M) = sound. Characteristic radiation of the plasma plume is captured by collection optics (O4, O5) and transmitted by optical fibers (OF) to respective spectrometers = LIBS spectra.