|
|
Study of Scattering and Polarization of Light in Biological Tissue
Abubaker, Hamed Mohamed ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Číp, Ondřej (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
Tissue optics becomes a rapidly expanding field of great interest and a precise knowledge of optical properties of biological tissues is essential for biomedical investigation and food quality control. If the sample of tissue is illuminated, the multiple scattering occurs. In the case of the postmortem tissue (meat) the cell dimensions are larger than the wavelength. Mie scattering of transmitted or reflected light arises and produces various polarization states. Polarization properties of light scattered from a scattering medium have been studied with experiments and modeling. Two modified experiments were performed: scattering of polarized light passing twice the sample (forward and backward) and only transmitted light. The measurements of scattered light display depolarization and rotation of polarized light, which depend both on orientation of the muscle fibers and ageing process of meat. Theoretical description of turbid biological tissue and computing of radiative transfer equation by modified Polarized Light Monte Carlo (PLMC) method has also been executed. It is shown that the degree of polarization is sensitive to the optical properties of the turbid medium. The results demonstrate that polarized light scattered from a scattering medium is sensitive to the state of input polarization and the optical properties and thickness of the tissue during the ageing. The correlations of polarization changes and freshness of meat, as well as dynamic behavior of the polarization in ageing meat are shown.
|
|
|
Alternative Methods for the Analysis of Structural Changes in Muscle Tissue
Kaspar, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Adam, Vojtěch (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
In this dissertation the topic of structural change analysis of muscle tissue and the methodical approach to this measurement is explored. Even though a considerable number of detection methods for the evaluation of specific changes in muscles exist, especially in the meat intended for consumption, the vast majority focuses only on a single process within the tissue and requires complicated approach and expensive instruments. The topic of this work is therefore not finding more precise and specific means of analysis, than the already existing ones, but rather to select an alternative approach to the given problematic. Part of the explored approach is also the endeavor to find a way to bypass the technological requirements while staying as close to the informational value of the high end methods as possible. To this end an informational base of theoretical knowledge and the experience in experimental approaches in the field of physics, optics and biological tissues and processes is required. The three main approaches described in this work are based on the acquired information throughout the research of the topic and understanding of the basic workings of muscle tissue. The methods created for this thesis make use of photons in the transmission and reflection measurement setup. By observing the changes in absorption, dispersion and polarization of the light after the interaction with muscle tissue sample the other optical parameters are evaluated, including the refractive index and optical anisotropy. The identification of changes in optical parameters together with the Monte Carlo simulation allows for distinction between fresh, aged, dried, frozen and thawed, and refrozen and thawed samples.
|
|
|
Charakterizace tenkovrstvých elektroluminiscenčních součástek
Ahmed, Mustafa M. Abdalla ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
The objective of this thesis is to study the optical and electrical characterization of Alternating-Current Thin-Film ElectroLuminescent (ACTFEL) devices, and specifically the aging process of phosphor materials that comprise the ACTFEL display in an effort to improve the overall performance of the primary phosphor colors in terms of brightness, efficiency and stability. Since the dominant flat-panel display technology is the LCD, an alternative flat-panel display technology must gauge itself in terms of the LCD. The advantages of ACTFEL displays in comparison with LCDs are the ability to pattern much smaller pixel, performance over a wider temperature range, full-viewing angle, and readability with much greater intensity background light. The disadvantages of ACTFEL displays against LCD ones are larger power consumption, lack of adequate chromaticity of the three primary colors, and much larger driving voltages. To achieve these objectives, the optical, electrical, and opto-electric measurements of the ACTFEL structures and ZnS:Mn phosphor hosts were carried out. Moreover, the effect of KCl co-doping on the microstructure and the electroluminescent properties (mainly brightness and luminous efficiency) of ZnS:Mn phosphors has been investigated, too. A non-common electrical characterization of ACTFEL devices has also been provided. We also calculated charged center scattering rates, and simulated the electron transport process in an ACTFEL device The study of the aging characteristics of evaporated and atomic layer epitaxy ZnS:Mn phosphors has been undertaken by monitoring the luminance-voltage (L-V) internal charge-phosphor field (Q-Fp) and capacitance-voltage (C-V) electrical characteristics at in selected time intervals during aging. Short-term and long-term ACTFEL aging studies has been provided and an attempt to visualize locally the structure of phosphor with a subwavelenght resolution using Scanning near-field optical microscope (SNOM) has also been presented. The practical case of a green Zn2GeO4:Mn (2% Mn) ACTFEL device operated at 50 Hz was studied and a luminance stability by a measurement of luminance-voltage (L-V) and luminous efficiency-voltage (eta-V) characteristics has been evaluated. A non-negligible and indiscreptible task of this thesis was also its pedagogical aspect. Therefore, the presented text can be considered as a textbook suitable for our students in Libya.
|
|
|
Lokální optické a elektrické charakteristiky optoelektronických součástek
Škarvada, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Lazar, Josef (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
Konverze solární energie a miniaturizace polovodičových součástek a s tím spojená životnost, spolehlivost a účinnost zařízení jsou základní premisy této práce. Práce je zaměřena na studium a nedestruktivní diagnostiku optoelektronických součástek, především solárních článků. Ty jsou výhodné pro studium především proto, že mají přístupný pn přechod blízko povrchu a obsahují značné množství nehomogenit. Vzhledem k rozměrům nehomogenit bylo ještě donedávna obtížné zkoumat jejich lokální fyzikální (tj. elektrické a optické) charakteristiky, které by umožnily lépe pochopit jejich chování. Vybudování vlastního měřicí pracoviště, které splňuje specifické požadavky pro oblast měření lokálního optického vyzařování a lokálně indukovaného proudu, umožnilo dosáhnout lokalizaci a detekci nehomogenit s rozlišením přibližně 100 nm. Jádrem práce je charakterizace nedokonalostí s využitím nedestruktivních technik, a to nejen z makroskopického hlediska, ale především v mikroskopickém měřítku s využitím sondové mikroskopie. Nedílnou součást práce tedy tvoří studium problematiky charakterizačních technik pro optoelektronické součástky, studium mikroskopických technik, především sondových a problematika zpracování naměřených dat. Pro účely mikroskopické charakterizace je použit mikroskop se skenující sondou v blízkém optickém poli, který kromě morfologie povrchu umožňuje zkoumat také lokální optické, optoelektrické a elektrooptické vlastnosti struktur ve vysokém prostorovém rozlišení. Z makroskopického hlediska jsou v rámci práce zkoumány vzorky s využitím techniky lokálně indukovaného proudu, voltampérových charakteristik vzorků, emise ze závěrně polarizovaných vzorků ale i jejich teplotních závislostí. Společným využitím těchto technik je možné lokalizovat defekty a nehomogenity struktury, které byly následně podrobeny kompozitní analýze a dále zobrazeny s využitím elektronové mikroskopie. Mezi konkrétní výstupy práce patří specifikace možností využití nedestruktivních charakterizačních technik pro studium optoelektronických součástek a zvláště pak pro klasifikaci jejich defektů. Dále jsou formou metodiky popsány experimentální charakterizační techniky a postupy charakterizace defektů. Klíčovým výstupem je katalog objevených typů defektů, ve kterém jsou ukázány konkrétní defekty vzorků a jejich lokální vlastnosti v mikroskopickém měřítku společně s popisem jejich vlivu na celý vzorek.
|
|
|
Kovy s tvarovou pamětí - modelování nelineárních systémů s hysterezí
Vašina, Michal ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Grepl, Robert (oponent) ; Žalud, Luděk (vedoucí práce)
Práce popisuje možnost použití kovu s tvarovou pamětí jako netradičního akčního členu ve vybraném mechatronickém systému. Praktická část práce je věnována experimentálnímu ověření vlastností vybraného kovu s tvarovou pamětí a dále pak návrhu a realizaci nového typu elektricky ovládaného sedlového ventilu, využívajícího akčního členu v podobě kovu s tvarovou pamětí. Tento ventil je navržen jako náhrada tradičního řešení a současně je integrován do patice pneumatického svalu McKibbenova typu. Dále jsou zde uvedeny výsledky praktického ověření funkčnosti navrženého řešení sedlového ventilu, stanoveny omezující podmínky na jeho provedení a využití. V teoretické části práce je, v souvislosti s použitím kovu s tvarovou pamětí, rozebrána problematika modelování nelineárních systémů s hysterezí. Dále je navrženo nové vlastní řešení, umožňující modelování hystereze s nelokální pamětí, přičemž toto řešení využívá pro svou funkci nelineární výpočetní prvek definovaný pomocí goniometrické funkce kosinus. Prostřednictvím simulací a s využitím experimentálně získaných dat, jsou ověřeny vlastnosti navrženého řešení.
|
|
|
Alternative Methods for the Analysis of Structural Changes in Muscle Tissue
Kaspar, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Adam, Vojtěch (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
In this dissertation the topic of structural change analysis of muscle tissue and the methodical approach to this measurement is explored. Even though a considerable number of detection methods for the evaluation of specific changes in muscles exist, especially in the meat intended for consumption, the vast majority focuses only on a single process within the tissue and requires complicated approach and expensive instruments. The topic of this work is therefore not finding more precise and specific means of analysis, than the already existing ones, but rather to select an alternative approach to the given problematic. Part of the explored approach is also the endeavor to find a way to bypass the technological requirements while staying as close to the informational value of the high end methods as possible. To this end an informational base of theoretical knowledge and the experience in experimental approaches in the field of physics, optics and biological tissues and processes is required. The three main approaches described in this work are based on the acquired information throughout the research of the topic and understanding of the basic workings of muscle tissue. The methods created for this thesis make use of photons in the transmission and reflection measurement setup. By observing the changes in absorption, dispersion and polarization of the light after the interaction with muscle tissue sample the other optical parameters are evaluated, including the refractive index and optical anisotropy. The identification of changes in optical parameters together with the Monte Carlo simulation allows for distinction between fresh, aged, dried, frozen and thawed, and refrozen and thawed samples.
|
|
|
Kovy s tvarovou pamětí - modelování nelineárních systémů s hysterezí
Vašina, Michal ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Grepl, Robert (oponent) ; Žalud, Luděk (vedoucí práce)
Práce popisuje možnost použití kovu s tvarovou pamětí jako netradičního akčního členu ve vybraném mechatronickém systému. Praktická část práce je věnována experimentálnímu ověření vlastností vybraného kovu s tvarovou pamětí a dále pak návrhu a realizaci nového typu elektricky ovládaného sedlového ventilu, využívajícího akčního členu v podobě kovu s tvarovou pamětí. Tento ventil je navržen jako náhrada tradičního řešení a současně je integrován do patice pneumatického svalu McKibbenova typu. Dále jsou zde uvedeny výsledky praktického ověření funkčnosti navrženého řešení sedlového ventilu, stanoveny omezující podmínky na jeho provedení a využití. V teoretické části práce je, v souvislosti s použitím kovu s tvarovou pamětí, rozebrána problematika modelování nelineárních systémů s hysterezí. Dále je navrženo nové vlastní řešení, umožňující modelování hystereze s nelokální pamětí, přičemž toto řešení využívá pro svou funkci nelineární výpočetní prvek definovaný pomocí goniometrické funkce kosinus. Prostřednictvím simulací a s využitím experimentálně získaných dat, jsou ověřeny vlastnosti navrženého řešení.
|
|
|
Study of Scattering and Polarization of Light in Biological Tissue
Abubaker, Hamed Mohamed ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Číp, Ondřej (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
Tissue optics becomes a rapidly expanding field of great interest and a precise knowledge of optical properties of biological tissues is essential for biomedical investigation and food quality control. If the sample of tissue is illuminated, the multiple scattering occurs. In the case of the postmortem tissue (meat) the cell dimensions are larger than the wavelength. Mie scattering of transmitted or reflected light arises and produces various polarization states. Polarization properties of light scattered from a scattering medium have been studied with experiments and modeling. Two modified experiments were performed: scattering of polarized light passing twice the sample (forward and backward) and only transmitted light. The measurements of scattered light display depolarization and rotation of polarized light, which depend both on orientation of the muscle fibers and ageing process of meat. Theoretical description of turbid biological tissue and computing of radiative transfer equation by modified Polarized Light Monte Carlo (PLMC) method has also been executed. It is shown that the degree of polarization is sensitive to the optical properties of the turbid medium. The results demonstrate that polarized light scattered from a scattering medium is sensitive to the state of input polarization and the optical properties and thickness of the tissue during the ageing. The correlations of polarization changes and freshness of meat, as well as dynamic behavior of the polarization in ageing meat are shown.
|
|
|
Lokální optické a elektrické charakteristiky optoelektronických součástek
Škarvada, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Lazar, Josef (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
Konverze solární energie a miniaturizace polovodičových součástek a s tím spojená životnost, spolehlivost a účinnost zařízení jsou základní premisy této práce. Práce je zaměřena na studium a nedestruktivní diagnostiku optoelektronických součástek, především solárních článků. Ty jsou výhodné pro studium především proto, že mají přístupný pn přechod blízko povrchu a obsahují značné množství nehomogenit. Vzhledem k rozměrům nehomogenit bylo ještě donedávna obtížné zkoumat jejich lokální fyzikální (tj. elektrické a optické) charakteristiky, které by umožnily lépe pochopit jejich chování. Vybudování vlastního měřicí pracoviště, které splňuje specifické požadavky pro oblast měření lokálního optického vyzařování a lokálně indukovaného proudu, umožnilo dosáhnout lokalizaci a detekci nehomogenit s rozlišením přibližně 100 nm. Jádrem práce je charakterizace nedokonalostí s využitím nedestruktivních technik, a to nejen z makroskopického hlediska, ale především v mikroskopickém měřítku s využitím sondové mikroskopie. Nedílnou součást práce tedy tvoří studium problematiky charakterizačních technik pro optoelektronické součástky, studium mikroskopických technik, především sondových a problematika zpracování naměřených dat. Pro účely mikroskopické charakterizace je použit mikroskop se skenující sondou v blízkém optickém poli, který kromě morfologie povrchu umožňuje zkoumat také lokální optické, optoelektrické a elektrooptické vlastnosti struktur ve vysokém prostorovém rozlišení. Z makroskopického hlediska jsou v rámci práce zkoumány vzorky s využitím techniky lokálně indukovaného proudu, voltampérových charakteristik vzorků, emise ze závěrně polarizovaných vzorků ale i jejich teplotních závislostí. Společným využitím těchto technik je možné lokalizovat defekty a nehomogenity struktury, které byly následně podrobeny kompozitní analýze a dále zobrazeny s využitím elektronové mikroskopie. Mezi konkrétní výstupy práce patří specifikace možností využití nedestruktivních charakterizačních technik pro studium optoelektronických součástek a zvláště pak pro klasifikaci jejich defektů. Dále jsou formou metodiky popsány experimentální charakterizační techniky a postupy charakterizace defektů. Klíčovým výstupem je katalog objevených typů defektů, ve kterém jsou ukázány konkrétní defekty vzorků a jejich lokální vlastnosti v mikroskopickém měřítku společně s popisem jejich vlivu na celý vzorek.
|
|
|
Charakterizace tenkovrstvých elektroluminiscenčních součástek
Ahmed, Mustafa M. Abdalla ; Hrabovský, Miroslav (oponent) ; Tománek, Pavel (vedoucí práce)
The objective of this thesis is to study the optical and electrical characterization of Alternating-Current Thin-Film ElectroLuminescent (ACTFEL) devices, and specifically the aging process of phosphor materials that comprise the ACTFEL display in an effort to improve the overall performance of the primary phosphor colors in terms of brightness, efficiency and stability. Since the dominant flat-panel display technology is the LCD, an alternative flat-panel display technology must gauge itself in terms of the LCD. The advantages of ACTFEL displays in comparison with LCDs are the ability to pattern much smaller pixel, performance over a wider temperature range, full-viewing angle, and readability with much greater intensity background light. The disadvantages of ACTFEL displays against LCD ones are larger power consumption, lack of adequate chromaticity of the three primary colors, and much larger driving voltages. To achieve these objectives, the optical, electrical, and opto-electric measurements of the ACTFEL structures and ZnS:Mn phosphor hosts were carried out. Moreover, the effect of KCl co-doping on the microstructure and the electroluminescent properties (mainly brightness and luminous efficiency) of ZnS:Mn phosphors has been investigated, too. A non-common electrical characterization of ACTFEL devices has also been provided. We also calculated charged center scattering rates, and simulated the electron transport process in an ACTFEL device The study of the aging characteristics of evaporated and atomic layer epitaxy ZnS:Mn phosphors has been undertaken by monitoring the luminance-voltage (L-V) internal charge-phosphor field (Q-Fp) and capacitance-voltage (C-V) electrical characteristics at in selected time intervals during aging. Short-term and long-term ACTFEL aging studies has been provided and an attempt to visualize locally the structure of phosphor with a subwavelenght resolution using Scanning near-field optical microscope (SNOM) has also been presented. The practical case of a green Zn2GeO4:Mn (2% Mn) ACTFEL device operated at 50 Hz was studied and a luminance stability by a measurement of luminance-voltage (L-V) and luminous efficiency-voltage (eta-V) characteristics has been evaluated. A non-negligible and indiscreptible task of this thesis was also its pedagogical aspect. Therefore, the presented text can be considered as a textbook suitable for our students in Libya.
|
host ::
RSS.