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)
  • 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

  • Vliv magnetických polí na experimenty v Mössbauerově spektroskopii.
    • Magnetické pole zásadně ovlivňuje měření v Mössbauerově spektroskopii. Proto je výhodné zjišťovat, jaký vliv má magnetické pole na scintilační detektor ionizačního záření a také na měřený vzorek. Práce bude zaměřena na využití experimentální sestavy pro měření magnetického pole, samotné měření magnetického pole a jeho vliv na měřicí techniku.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem o problematiku, ochota trávit čas v laboratoři
    • Konzultant: Jan Kočiščák
  • 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
  • Tvorba železo obsahujících slitin pomocí obloukové pece.
    • Pomocí obloukové pece je možné připravovat užitečné slitiny různých vodivých materiálů. Cílem práce bude kombinovat železo s různými kovy pro dosažení slitin s unikátními vlastnostmi. V obloukové peci lze dosáhnout extrémně vysokých teplot až 3000 °C. Součástí práce bude charakterizace a analýza vzniklých slitin.
    • Experimentální práce v laboratoři
    • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Příprava karbidů železa.
    • Karbidy železa jsou velmi zajímavé zejména pro svoje unikátní mechanické, magnetické a katalytické vlastnosti. Práce bude zaměřena na přípravu těchto materiálů. Součástí práce bude charakterizace a analýza vzniklých materiálů.
    • Experimentální práce v laboratoři
    • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
    • Konzultant: Josef Kopp

Vít Procházka

  • Měření Lamb-Mössbaurova faktoru.
    • Lamb-Möessbauerův faktor je důležitým parametrem při vyhodnocování Möessbauerovských spekter a jednou z důležitých charakteristik pevné látky. Jedná se však o poměrně obtížně měřitelnou veličinu. Pro jeho určení je zpravidla nezbytné změřit teplotní závislost v širokém rozsahu teplot, což je časově, finančně i experimentálně náročné. Rezonanční Mössbauerovský spektrometr nabízí daleko snazší způsob měření Lamb-Mössbauerova faktoru. Cílem práce je vypracovat metodiku pro měření Lamb-Mössbauerova faktoru pomocí rezonančního spektrometru, srovnat výsledky získané z různých metod, proměřit teplotní závislosti Lamb-Mössbauerova faktoru různých materiálů a provést srovnání s obvykle používaným Debyeovým modelem.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
  • Transformace štavelanů.
    • Šťavelany jsou organické sloučeniny s vysokým obsahem kovu, které jsou často používány jako prekurzory pro přípravu aplikačně zajímavých materiálů (například oxidů a karbidů kovů) pomocí termální dekompozice. Cílem práce je studovat in-situ proces rozkladu šťavelanů s různým složením pomocí rtg práškové difrakce a Mössbauerovi spektroskopie. Při řešení práce budou prováděna in-situ měření RTG difrakce v reakční komůrce Anton Paar XRK900 v různých atmosférách s cílem detailně popsat proces teplotní dekompozice šťavelanů a formování nových fází.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
  • 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.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři

Vlastimil Vrba

  • Charakterizace vlastností práškového difraktometru.
    • Bruker Advance D8 – práškový difraktometr je modulární zařízení umožňující provádět experimenty rentgenové difrakce v celé řadě různých konfigurací. Cílem práce je proměřit jeho charakteristiky a nalézt optimální nastavení měření pro různé typy vzorků a pro různé typy experimentů.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři

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.