Témata diplomových prací oboru Aplikovaná fyzika

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)

David Smrčka

  • Modifikace programu simulace nanokrystalizace kovových skel na bázi celulárních automatů.
    • V programovacím jazyce C byl napsán program pro simulování nanokrystalizace kovových skel využitím celulárních automatů. V současnosti umožňuje studovat izotermické žíhání kovových skel. Cílem práce je upravit program tak, aby šlo simulovat dynamické žíhání.
    • Programování v C nebo Python, teoretická znalost problematiky

Jiří Pechoušek

  • 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)
  • Metody rychlého určení množství austenitu v ocelích zejména s využitím Mössbauerovy spektroskopie.
    • Experimentální práce, výpočetní práce s daty
    • Možnost programování a vývoje měřicí metody
  • 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

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
  • 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

Vlastimil Vrba

  • Kvantově-mechanický popis rezonanční interakce gama fotonů s vícehladinovým jaderným systémem.
    • Jedním z prozatím nevyřešených problémů fyziky je jev stimulované emise gama záření (fotonů emitovaných atomovými jádry). Mezi systémy, které se jeví jako potenciálně vhodné pro pozorování tohoto jevu, patří jádra vykazující bezodrazovou absorpci a emisi gama fotonů, tedy je u nich pozorován tzv. Mossbauerův jev. Doposud bylo vypracováno několik konceptů experimentálního řešení, nicméně před realizací experimentu samotného je vhodné výsledky experimentu teoreticky predikovat. K tomu by měl sloužit plně kvantový popis interakce gama záření s rezonančním prostředím jader. Práce se zaměřuje na aplikování kvantově-mechanického modelu k popisu jaderného rezonančního rozptylu gama záření na více- hladinovém systému atomových jader 57Fe. Výsledky práce by měly vést k popisu a simulacím zmíněných experimentů.
    • Zaměřeno na výpočty a programování
    • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, základní znalosti programování, znalosti v rozsahu základního kurzu kvantové mechaniky
  • 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)

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

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.
  • 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.