Témata bakalářských prací oboru Aplikovaná fyzika

Tomáš Rössler

  • Studium rozšíření spektrální čáry gama záření pozitronové anihilační spektroskopie.
  • Studium nejistot měření pro Mössbauerovu spektroskopii s využitím bayesovské regresní analýzy.
  • Podniková metrologie a jakost (praktická práce v partnerském průmyslovém podniku – konkrétní téma bude upřesněno).
  • Konstrukce senzoru UV laserového svazku TPC detektoru MPD/NICA.

Lukáš Kouřil

  • Hloubková analýza povrchů objemných železo-obsahujících vzorků pomocí Mössbauerovy spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření.
    • Nejčastěji využívané konvenční metody strukturní analýzy (např. XRD) jsou založeny na detekci charakteristického RTG záření, které má ovšem relativně malou penetrační hloubku (v závislosti na vlnové délce záření, fázovém složení vzorku apod.). Alternativou k této metodě je Mössbauerova spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření (BGMS), která vzhledem k detekci gama záření může dosáhnout větší penetrační hloubky a analyzovat tak povrch objemných vzorků mnohem lépe. Cílem práce bude ověřit vhodnost použití toroidního plynového proporcionálního detektoru plněného směsí kryptonu, argonu a methanu pro tuto metodu, výroba série vzorků metodou naprašování a jejich analýza pomocí BGMS, XRD, případně i CXMS. Následně bude provedeno porovnání naměřených dat z jednotlivých technik a také jejich shoda s teorií.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, ochota trávit čas v laboratoři (KEF i VTP)
  • Technologie výroby polovodičových detektorů ionizujícího záření.
    • Polovodičové detektory jednoznačně patří mezi velmi významné detektory ionizujícího záření především kvůli jejich preciznímu energetického rozlišení a dobré detekční účinnosti. Jejich většímu rozšíření do dalších vědních oborů často ovšem můžou bránit vysoké pořizovací a provozní náklady. Cílem této práce je vypracování odborné rešerše na technologie výroby těchto detektorů (metody a podmínky růstu krystalů z komerčně dostupných prekurzorů, vliv čistoty krystalů na kvalitu detektorů, realizace elektrod detektoru apod.). S ohledem na nízké provozní náklady bude práce zaměřena na polovodičové detektory HgI2, CdTe, případně CdZnTe, které mohou pracovat i při pokojové teplotě, případně je možné je chladit pouze Peltierovým článkem.
    • Teoretická práce (řešerše)
    • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, dobrá znalost anglického jazyka (studium odborných článků a knih)

Vlastimil Vrba

  • Matematická analýza realizace gamma-optických časových „signálů“.
    • Využití Mössbauerova jevu umožňuje generaci „časových signálů“ rezonančně rozptýlených gamma fotonů. Vhodnou volbou experimentálních podmínek lze docílit detekce záření v definovaných časových režimech: pravidelný spojitý tvar, krátké pulzy, soustavy pulzů, atd. Práce se zaměřuje na matematický výpočet „inverzní úlohy“, tj. nalezení vhodného nastavení parametrů experimentu pro dosažení požadované časové závislosti. Součástí práce bude zhodnocení vhodných matematických prostředků, návrh a následné testování výpočetního algoritmu.
    • Zaměřeno na výpočty a programování
    • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)
  • Simulace polarizačních jevů v jaderných rezonančních experimentech.
    • Cílem práce je simulace transmisních experimentů jaderného rezonančního rozptylu gamma fotonů v přítomnosti polarizačních prvků a výpočet vhodných vlastností soustavy polarizačních materiálů pro konkrétní aplikace. Dále bude provedena rešerše a zhodnocení možností realizace takovýchto soustav pomocí vhodných dostupných materiálů.
    • Zaměřeno na simulace a výpočty
    • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)

David Smrčka

  • Možné způsoby implementace modelu fázových polí.
    • Cílem práce je připravit rešerši o počítačových simulacích fázových transformací využitím modelu fázových polí. Nastudování teoretického principu této metody, vytvoření přehledu již existujících programů používajících tuto metodu a jejich srovnání z pohledu aplikace pro studium nanokrystalizace. Případně vytvoření vlastní ukázky.
    • Teoretická rešeršní práce

Lukáš Richterek

  • Lincolnova trubice.
    • Cílem práce je sestrojení pomůcky k demonstraci stojatého zvukového vlnění pomocí soustavy reproduktorů a LED (Lincoln, J., 2019. The Lincoln’s Tube: A new apparatus for demonstrating sound standing waves. The Physics Teacher, 58(1), 74–75. https://doi.org/10.1119/1.5141985).
    • Experimentální práce
  • Vnořovací (embedding) diagramy v programu Geogebra.
    • Cílem práce je sestrojení sady vnořovacích diagramů pro vybrané řezy statických prostoročasů v obecné teorii relativity (Schwarzchildovo řešení, kosmická struna) jako pomůcky k výuce základů obecné teorie relativity.
    • Teoretická rešeršní práce
  • Modelování kosmologických modelů v programu Geogebra.
    • Cílem práce je sestrojení modelů časového vývoje homogenních a izotropních kosmologických modelů v programu Geogebra.
    • Teoretická rešeršní práce
  • Paradox dvojčat ve speciální teorii relativity.
    • Cílem práce je přehledně shrnout různá početní i grafická řešení jednoho z nejznámějších paradoxů STR. Práce bude vyžadovat konstrukci prostoročasových diagramů ve vhodném software (např. Geogebra).
    • Teoretická rešeršní práce

Jiří Pechoušek

  • Témata řešená ve spolupráci s SÚJV Dubna (Ruská Federace) – zaměření na přístrojovou a aplikovanou fyziku.
    • Témata z oblasti jaderné fyziky, vývoje měřicích aparatur, řídicích systémů a provádění experimentů, na pracovišti SÚJV (Spojený ústav jaderných výzkumů, www.jinr.ru).
    • Flerovova laboratoř jaderných reakcí
    • Syntéza, zachytávání a charakterizace vzniklých supertěžkých prvků, rozpadové řady.
    • Experimentální práce, možný vývoj elektroniky, programování, vyhodnocování dat z experimentů – záleží na preferencích.
    • Možnost exkurze přímo na pracovišti SÚJV před výběrem práce formou týdenní cesty.
    • Doporučena realizace práce přímo na pracovišti SÚJV v rámci dlouhodobých stáží (např. 3 a více měsíců).
  • Výzkum železo-obsahujících supravodičů.
    • Rešerše dostupné literatury popisující uvedené materiály, jejich studium, využití Mössbauerovy spektroskopie. Popis procesů syntézy materiálů.
    • Téma řešené ve spolupráci s SÚJV Dubna (Ruská Federace) – www.jinr.ru, Bogoliubovova laboratoř teoretické fyziky.
    • Možnost exkurze přímo na pracovišti SÚJV před výběrem práce formou týdenní cesty.
    • Možnost konzultace práce přímo na pracovišti SÚJV v rámci dlouhodobých stáží (např. 3 a více měsíců).
    • Možnost rozšíření tématu na studium přechodových jevů v systému supravodič/feromagnetikum/supravodič, Josephsonovy přechody, I-V charakteristiky.
  • Metody rychlého určení množství austenitu v ocelích zejména s využitím Mössbauerovy spektroskopie.
    • Experimentální práce, výpočetní práce s daty
    • Možnost programování a vývoje měřicí metody
  • Charakterizace magnetických unašečů pro broušení ložiskových kroužků.
    • popis principů magnetického upínání obrobků;
    • definování materiálu a výrobních postupů tepelného zpracování pro zajištění maximální síly upnutí;
    • proměření magnetických unašečů;
    • využití Mössbauerovy spektroskopie při měření zastoupení jednotlivých fází v ocelích (austenit, ferit, karbidy, apod.), na povrchu i v jádře;
    • měření vlastností unášecích ploch užitých dílů, definování spolehlivosti upnutí a životnosti unašečů.
    • Experimentální práce
    • Téma řešené ve spolupráci s Koyo Bearings Česká republika s.r.o. (Olomouc)

Josef Kopp

  • Zkoumání povrchu oxidů železa pomocí adsorpce plynů – srovnání adsorpčních měření s Ar a N2.
    • V současné době probíhá zavádění Argonu (Ar) jako standardního plynu pro adsorpční měření mikroporézních vzorků. Pro měření s Ar prozatím neexistují referenční materiály. Rozdíl mezi pozorovanými BET plochami pro různé plyny může dosahovat až 30 %. Cílem práce bude připravit a poté proměřit sérii vzorků oxidů železa pomocí N2 (77 K), Ar (77 K) a Ar (87 K) na přístroji Autosorb iQ a poté získané výsledky porovnat.
    • Experimentální práce
    • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři

Petr Novák

  • Transformace bimetalových šťavelanů v atmosféře konverzních plynů.
    • Bimetalové šťavelany jsou velmi slibným prekurzorem pro přípravu materiálů s vysokým aplikačním potenciálem. Při termickém rozpadu dochází k uvolňování plynů s redukčními účinky, které mohou zásadně ovlivnit výsledný produkt reakce. Studium transformace těchto materiálů v atmosféře konverzních plynů může vést k přípravě zajímavých materiálu.
    • Experimentální práce v laboratoři
    • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
    • Konzultant: Josef Kopp
  • Příprava feritů termickou dekompozicí.
    • Ferity jsou sloučeniny železa se spinelovou strukturou obsahující další přidaný kov, což jim dává unikátní vlastnosti. Práce bude zaměřena na přípravu těchto materiálů termickou dekompozicí v různých reakčních atmosférách. Součástí práce bude odladění parametrů žíhání a následná charakterizace vzniklých materiálů.
    • Experimentální práce v laboratoři
    • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
    • Konzultant: Josef Kopp
  • 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
    • Konzultant: Aleš Stejskal
  • 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
    • Konzultant: Aleš Stejskal
  • 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 - zadáno.
    • 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
  • Měření textury a napětí pomocí rentgenového difraktometru.
    • Rentgenová difrakce je jednou ze základních metod pro charakterizaci pevných látek. Umožňuje určovat strukturů, fázové složení a velikosti krystalových zrn. Mimo jiné poskytuje informace i o textuře a vnitřním napětí v látce. Cílem práce naučit se provádět měření textury a vnitřního napětí na difraktometru Bruker Advance D8. Popsat jeho parametry, rozlišovací schopnost a podobně. Součástí práce je porozumět také způsobu vyhodnocení těchto experimentů.
    • Zaměřeno na provádění experimentů a studium literatury
  • 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

Miroslav Mašláň

  • Gama spektroskopie s HPGe detektorem.
    • HPGe detektor bude použit ke studiu gama spekter vybraných přírodních zdrojů. Bude provedena energetická a účinnostní kalibrace spektrometru a budou zkoumány vlivy prostředí na kalibraci spektrometru.

Fredericus Linderhof

  • Program v LabVIEW pro simulaci signálů mössbauerovského spektrometru.
    • Pro testování nových programů nebo nových rozšíření programů mössbauerovského spektrometru se momentálně používají reálné radioaktivní zdroje. Cílem práce je sestavit program, který by takové zdroje simuloval. Pomocí toho by se dal zrychlit a usnadnit vývoj programů.
    • 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

Luděk Bartoněk

  • Využití AI kamery NEON-2000-JNX s modulem Xavier NX NVDIA Jetson na systému Ubuntu Linux pro aplikace digitálního zpracování obrazu.
    • Při řešení zadání práce se předpokládá využití open source projektů a knihoven s vhodnými ukázkami a návody pro zpracování obrazu a Artificial intelligence (AI) v Pythonu včetně vhodných tutoriálů.
  • Vyhodnocování rentgenových snímků průmyslových odlitků pomocí metod digitálního zpracování obrazu.
  • Zpracování digitálních obrazů pořízených kamerou v blízké NIR oblasti 900-1600 nm.