Témata diplomových prací oboru Aplikovaná fyzika

Jiří Pechoušek

  • Témata řešená ve spolupráci s SÚJV Dubna (Ruská Federace).
    • Témata z oblasti jaderné fyziky, vývoje měřicích aparatur, řídicích systémů a provádění experimentů, na pracovišti SÚJV (Spojený ústav jaderných výzkumů, www.jinr.ru). Emulace daných zařízení na pracovišti KEF. Programování zejména systémů Compact RIO.
    • Experimentální práce, vývoj elektroniky, programovací (LabVIEW) – záleží na preferencích
  • Algoritmy automatického hledání píků v mnohakanálovém spektru.
    • Ohodnocení současných algoritmů používaných v automatickém hledání píků při analýze mnohakanálových spekter energií pro identifikaci radioaktivních zářičů. Principy fitování píků (píků úplné absorpce) rentgenového záření a gama, automatické určení intervalu pro fitování (ROI, region of interest), optimalizace na pozadí, určení vlivu záření pozadí, apod. Vytvoření porovnávacího programu na vybraných spektrech. Návrh nového algoritmu.
    • Programovací práce (LabVIEW, není podmínkou)
  • Využití Mössbauerovy spektroskopie v metalurgii.
    • Pro aplikace v hutnictví, strojírenství, úpravy ocelí, kalení. apod. identifikace fází jako martenzit, austenit, atd. v různých fázích procesu tvorby a úpravy ocelí, výrobků, obrobků. Měření v odrazové geometrii nedestruktivní metodou, měření v transmisní geometrii tenkých plátků, prášků, apod.
    • Experimentální práce, materiálový výzkum
  • Metody měření frekvenčních charakteristik piezoelektrických prvků.
    • Proměřování frekvenčních charakteristik piezoelektrických prvků pro určení rezonančních frekvencí v rozsahu od jednotek Hz až po desítky kHz. Metody měření pomocí elektrického i mechanického buzení se snímáním vibrací z elektrické odezvy i mechanické výchylky pomocí laserového výchylkoměru. Porovnání metod z pohledu přesnosti, rozlišení, frekvenčního rozsahu, doby měření (sekundy až hodiny), apod.
    • Experimentální práce, programovací (LabVIEW)
  • Testování vybraných metod úpravy signálu z detektorů ionizujícího záření.
    • Analýza funkce DSP algoritmů pro úpravu signálu z DIZ. Provedení simulačních měření, analýza vlivu algoritmů na zpracovávaný signál, programování v LabVIEW, optimalizace parametrů algoritmů a jejich implementace do aplikačního SW.
    • Simulační práce, programovací (LabVIEW, není podmínkou)
  • Algoritmy pro rychlé určení množství austenitu z mössbauerovských spekter.
    • Určování množství (zbytkového) austenitu pomocí Mössbauerovy spektroskopie v geometrii transmisní i odrazové. V časovém vývoji získaných spekter po 1 minutových intervalech v reálném čase odhadnout co nejpřesněji množství austenitu vůči ostatním fázím. Vývoj algoritmů pro analýzu spekter a jejich porovnání.
    • Simulační práce, programovací (LabVIEW, není podmínkou)
  • In situ elektrokatalytické analýzy pomocí Mössbauerovy spektroskopie.
    • Rešerše výzkumných studií, elektrokatalytické reakce s železoobsahujícími materiály, návrh konstrukce měřicí cely pro uvedené aplikace, vývoj, provedení vzorového experimentu.
    • Experimentální práce, vývoj aparatury

Petr Novák

  • Konstrukce miniaturního pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii.
    • Mössbauerova spektroskopie je jaderná analytická metoda umožňující měření hyperjemných polí. V některých případech je vhodné miniaturizovat takový spektrometr (např. současné měření SEM a Mössbauerovy spektroskopie). Práce je zaměřena na konstrukční návrh a charakterizaci miniaturního elektrodynamického pohybového zařízení s aplikací ve speciálních uspořádáních Mössbauerova spektrometru.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: základy programování, základy elektroniky
  • Digitální filtrace signálu z detektoru jaderného záření s aplikací v Mössbauerově spektroskopii.
    • Signál z detektoru jaderného záření v Mössbauerově spektroskopii obsahuje nežádoucí afterpulzy. Cílem práce je využít digitální filtrace signálu, realizované pomocí komparátorů a programovatelného hradlového pole k zajištění co nejlepšího poměru signálu k šumu a tedy rychlejšího a přesnějšího měření.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: chtít se naučit programovat v jazyku VHDL, znát základní logické obvody a základní analogovou elektroniku
  • Aplikace FPGA pro konstrukci mnohokanálového analyzátoru.
    • V řadě experimentálních technik využívající ionizující záření je nutné znát přístrojové spektrum detektorů ionizujícího záření. To je často získáno pomocí jednokanálového analyzátoru. To je však poměrně neefektivní a zdlouhavé. Cílem je navrhnout a sestrojit mnohokanálový analyzátor s využitím hradlového pole (FPGA). Tento analyzátor umožní provádět měření přístrojových spekter výrazně efektivněji. Práce bude kombinovat návrh a realizaci elektroniky s programováním hradlového pole.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: chtít se naučit programovat v jazyku VHDL, chtít se naučit navrhovat plošné spoje, znát základní logické obvody a základní analogovou elektroniku

Vít Procházka

  • Charakterizace pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii.
    • Mössbauerova spektroskopie je experimentální technika poskytující cenné informace o vlastnostech látek a jejich uspořádání. Důležitým parametrem Mössbauerovských spektrometrů je energetické rozlišení. To je ovlivňováno celou řadou faktorů. Mimo jiné například vibracemi. Cílem práce je detailně proměřit vlastnosti pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii s ohledem na energetické rozlišení, dále pak je cílem hledání optimálního nastavení pro měření s cílem dosažení co nejlepšího energetického rozlišení.
    • Experimentální práce
  • Vlastnosti rezonančního Mössbauerova spektrometru.
    • Lamb-Mössbauerův faktor je důležitým parametrem při vyhodnocování Mössbauerovských spekter. Nicméně jedná se o poměrně obtížně měřitelnou veličinu. Pro jeho určení je zpravidla nezbytné změřit teplotní závislost v širokém oboru teplot, což je časově, finančně i experimentálně poměrně náročné. Rezonanční Mössbauerovský spektrometr nabízí daleko snažíš způsob měření Lamb-Mössbauerova faktoru. Cílem práce je vypracovat metodiku pro měření Lamb-Mössbauerova faktoru pomocí rezonančního spektrometru a srovnání výsledků získaných z různých metod.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: základy programování (jazyk C, python, nebo jejich obdoba).
  • Studium reciprocity v Mössbauerově spektroskopii.
    • Teorie rozptylu předpovídá porušení rotační invariance v Mössbauerově spektroskopii. Jedná se o rozdíl ve spektrech vybraných vzorků při transmisních měřeních pro dvě různé orientace vzorku. Cílem práce je provedení experimentů potvrzující teoretické předpovědi. V rámci práce bude sestaven experiment umožňující vhodnou rotaci vzorku při měření Mössbauerovských spekter.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: základy kvantové mechaniky, schopnost samostatně navrhovat a sestavovat experimenty

Fredericus Linderhof

  • Ovládání Easy-MCS pro mössbauerovský spektrometr.
    • Na katedře je k dispozici přístroj Ortec Easy-MCS mnohokanálový scaler, který je použitelný k měření mössbauerovského spektra a má výhodu v tom, že může třeba měřit 65 536 kanálů. Nevýhoda je, že software k tomu přístroji je všeobecný a nemá funkce specifické pro Mössbauerovu spektroskopii jako třeba 2016-Spectrometer.VI má. Diplomová práce by spočívala v napsání programu, který by umožnil využití Easy-MCS pro Mössbauerovu spektroskopii.
    • Programovací práce (LabVIEW)

Libor Machala

  • Stanovení efektivní tloušťky vzorků železo obsahujících nanomateriálů pro Mössbauerovu spektroskopii.
    • Bude experimentálně i výpočetně stanovena efektivní (optimální) tloušťka vzorku vybraných železo obsahujících materiálů pro mössbauerovská měření. Bude též stanovena Debyeova teplota.
    • Experimentální i výpočetní práce
    • Předpoklady: znalost principů Mössbauerovy spektroskopie
  • Studium mechanismů oxidačních procesů s účastí sloučenin s vysokým valenčním stavem železa užitím metod Mössbauerovy spektroskopie.
    • Železany, železičnany a železičitany jako sloučeniny s vyšším valenčním stavem železa se v praxi využívají zejména při oxidativních procesech čištění vod. Je tak možné ve vodě efektivně odbourávat vybrané polutanty, např. arsen, antimon či sinice. Pro rutinní využívání v praxi je nezbytně nutné znát složení vstupního materiálu (tzv. ferátu), mechanismus reakce s polutantem ve vodném prostředí a složení produktu po skončení procesu a separaci pevné fáze. Klíčovou metodou pro charakterizaci materiálů je 57Fe Mössbauerova spektroskopie, která může být využívána v různých (i netradičních) variantách, jako např. in-situ vysokoteplotní měření, rezonanční spektroskopie, dopředný jaderný rozptyl atd.
    • Experimentální práce
  • Poměrový pyrometr pro bezdotykové měření povrchových teplot.
    • Konzultant: Ing. Petr Filip (externí)
    • 1) Přehled teorie tepelného záření a její aplikace pro bezdotykové měření teplot. Přehled konstrukcí optických pyrometrů, srovnání jednotlivých konstrukcí mezi sebou. Důraz bude kladen na infračervené pyrometry, speciálně na poměrové pyrometry. Budou uvedeny příklady z praxe za aktivní účasti studentů.
      2) Výběr jednotlivých komponentů poměrového pyrometru a zdůvodnění tohoto výběru. Sestavení poměrového pyrometru a jeho cejchování na černém tělese.
      3) Aplikace prototypu pyrometru ve vinicích a v ortopedii.
    • Experimentální práce

Luděk Bartoněk

  • Zpracování obrazových dat (formáty DICOM) ze systémů CT a magnetické rezonance pro účely 3D tisku.

Jan Říha

  • Analýza experimentálních dat rotační polarizace a kruhového dichroismu krystalů.