|
| |
|
| |
|
|
Koherencí řízený holografický mikroskop s digitální optikou
Vavřinová, Jana ; Jákl, Petr (oponent) ; Dostál, Zbyněk (vedoucí práce)
Technologie digitálního mikrozrcátkového systému (DMD, z anglického Digital Micromirror Device) byla vyvinuta zejména pro DLP (Digital Light Processing) projektory , které umožňují promítání obrazu. Po této velmi úspěšné aplikaci, díky komerční dostupnosti a nízké ceně DMD čipu, se naskytlo mnoho dalších možností. Mimo jiné je možné jej využít i v mikroskopii jako prostorový modulátor světla. Konkrétně v Koherencí řízeném holografickém mikroskopu (CCHM, Coherence-Controlled Holographic Microscope), který nachází uplatnění zejména pro zobrazování a měření dynamiky živých buněk. DMD čip, umístěný v osvětlovací části CCHM, umožní jeho širší využití. Mezi ně patří například experimenty s různými módy osvětlení a pro tomografické aplikace. V diplomové práci je pojednáno o optickém návrhu podoby optické cesty CCHM s DMD čipem. Je popsán výběr optických prvků pro CCHM, experimentální ověření zobrazovací soustavy a postup při návrhu osvětlovací soustavy mikroskopu. V závěru práce jsou provedeny analýzy čtyř návrhů pro osvětlovací část mikroskopu s DMD čipem v objektové větvi, které jsou mezi sebou porovnány.
|
|
|
Mikroskopové sestavy z 3D tisku
Žáková, Veronika ; Jákl, Petr (oponent) ; Dostál, Zbyněk (vedoucí práce)
Modulární stavebnicové systémy mikroskopů umožňují zájemcům o mikroskopii praktické seznámení se stavbou světelného mikroskopu. Z tohoto důvodu by bylo vhodné laboratoře Ústavu fyzikálního inženýrství na VUT v Brně takovou stavebnicí vybavit. Za tímto účelem se lze inspirovat open source projektem openUC2, který nabízí optické stavebnice vyráběné kombinací 3D tisku a komerčně dostupných optických komponent. Cílem mé práce je využít volně přístupné databáze dílů a doplnit ji o vlastní návrhy, které by umožnily stavbu specializovaných polarizačních a fluorescenčních mikroskopů. V první části práce jsou představeny metody světelné mikroskopie a vybavení, které je nezbytně nutné pro jejich správnou funkci. Dále jsou shrnuty metody 3D tisku, které jsou využitelné při výrobě navržených dílů. V konstrukční části práce je nad rámec projektu openUC2 představen návrh a konstrukce Köhlerova osvětlovače a motorizovaného posuvu vzorku a objektivu, které jsou sestavené z běžně dostupných součástí. Na základě stavebnice UC2 s mými konstrukčními celky byl navržen transmisní mikroskop, reflexní polarizační mikroskop a light sheet mikroskop. Prvé dva z nich byly realizovány a spolu s jejich řídicím softwarem otestovány.
|
|
|
Justážní kolimátor pro Fluorescenční holografický mikroskop
Hlaváčová, Kateřina ; Jákl, Petr (oponent) ; Dostál, Zbyněk (vedoucí práce)
Pro správné fungován Fluorescenčnho holografického mikroskopu je nutné jeho vhodné seřzen, tedy proveden justáže všech optických komponent, které jsou v něm usazeny. Nejen u tohoto mikroskopu, ale také u Koherenc řzeného holografického mikroskopu, je přesná justáž velice kritickou podmnkou správného zobrazován. Proto je potřeba pro tyto mikroskopy vytvořit justážn kolimátor, pomoc kterého je možno oba přstroje seřdit. V teoretické části práce je zmněna historie vzniku interferenčn a holografické mikroskopie, z jejichž principů flourescenčn holografická mikroskopie vycház. Také je zde sepsáno dosavadn poznán týkajc se kolimátorů využvaných pro vytyčován přmek a jejich využit v praxi. Součást práce je optický návrh kolimátoru, jeho konstrukčn návrh a realizace. Pro použván kolimátoru v praxi byl vytvořen software pro detekci černého záměrného křže. Ten pomáhá při vyhodnocen správnosti seřzen justovaného přstroje. Uvedeny jsou také popisy justáže vlastnho kolimátoru a Flourescenčnho holografického mikroskopu, které jsou nezbytné pro správnou manipulaci a pro využit navrhovaného kolimátoru.
|
|
|
Vývoj biofyzikální interpretace dat kvantitativního fázového zobrazování
Křížová, Aneta ; Jákl, Petr (oponent) ; Vomastek, Tomáš (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Doktorská práce se zabývá biofyzikální interpretací dat kvantitativního fázového zobrazování (QPI – quantitative phase imaging) získaného pomocí koherencí řízeného holografického mikroskopu (CCHM – coherence-controlled holographic microscope). V práci jsou nejprve popsány metody vyhodnocující informace z QPI jako analýza tvarových a dynamických cha-rakteristik segmentovaných objektů a také vyhodnocování samotné fázové informace. Dále je navržena metoda dynamických fázových diferencí (DPD – dynamic phase differences), která umožňuje detailněji sledovat přesuny hmoty uvnitř buněk. Všechny uvedené metody jsou pak využity v biologických aplikacích. V rozsáhlé studii různých typů buněčných smrtí jsou informace z QPI porovnány s daty z průtokové cytometrie a s výhodou je využita kombinace QPI a fluorescenční mikroskopie. Metoda DPD je pak využita při studiu přesunů hmoty uvnitř buňky při osmotických jevech. Zjednodušená metoda DPD je aplikována při výzkumu mechanizmu pohybu nádorových buněk v kolagenových gelech.
|
|
|
Počítačem generované hologramy
Tvarog, Drahoslav ; Jákl, Petr (oponent) ; Kotačka, Libor (vedoucí práce)
Práce se pojednává o problematice počítačem generovaných difrakčních struktur, resp. počítačem generovaných hologramů. Vycházíme ze základních principů klasické holografie a v jejich kontextu definujeme syntetickou holografii. Probíráme různé druhy počítačem generovaných hologramů i otázku jejich kvalitativního hodnocení. V úvodu se věnujeme Fourierově transformaci a jejímu významu pro teorii difrakce a syntetické holografii. Dále se zabýváme některými iteračními algoritmy pro výpočet Fourierovy transformace a metodami kvantizace hodnot fáze. V druhé části práce stručně popisujeme program IFTAmaster vyvořený pro iterační výpočet Fourierovy transformace vhodný pro konstrukci syntetických hologramů a okračujeme vlastním využitím programu k návrhu počítačem generovaných hologramů v reflexním režimu. Po úvodu do elektronové litografie a jejím využití pro tvorbu počítačem generovaných hologramů ukážeme několik praktických realizací. V závěru se věnujeme rekonstrukci vyrobených počítačem generovaných hologramů a vyhodnocení jejich vlastností.
|
|
|
Sledovací mikroposuvný systém
Svoboda, Tomáš ; Šerý, Mojmír (oponent) ; Jákl, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a konstrukcí mikroposuvného zařízení, které bude za pomoci kamery sledovat pohyb robotické myši ve vymezeném prostoru. Hlavním úkolem bude sestavit pohyblivou platformu, jejímž cílem bude nacházet se v neustálém kontaktu s robotem pod ní a kopírovat jeho 2D trajektorii. Zařízení bude v budoucnu aplikováno na živou myš pro in vivo experimenty holografické endoskopie.
|
|
|
Řízení a vyhodnocení laserových mikromanipulačních experimentů
Kaňka, Jan ; Jákl, Petr (oponent) ; Provazník, Ivo (vedoucí práce)
Tato práce je zamerena na vytvorení uživatelsky prívetivého softwarového rozhraní v programovém prostredí LabViewTM, které zjednoduší realizaci nejruznejších experimentu využívajících laserových mikromanipulací a laserové spetroskopie živých organismu. Obe tyto rychle se rozvíjející techniky umožnují bezkontaktní a nedestruktivní manipulaci a diagnostiku jednotlivých jednobunecných organizmu, bakterií ci viru. V rámci této práce jsme vytvorili komunikacní protokoly k rízení rozlicných periferií, kalibraci snímané vizuální scény, zpracování obrazu v reálném case, automatickou detekci bunek (mikroobjektu) ve snímané scéne, snímání a zpracování Ramanovského spektra z živých organismu. Cílem našeho snažení je plne automatický laserový systém, který trídí živé bunky na základe jejich chemického složení. Tato práce byla vypracována v Ústavu prístrojové techniky AV CR, v.v.i., pod vedením prof. RNDr. Pavla Zemánka, Ph.D.
|
|
|
Correlation and Spiral Microscopy using a Spatial Light Modulation
Bouchal, Petr ; Čižmár,, Tomáš (oponent) ; Jákl, Petr (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
The doctoral thesis presents a review of the main research results obtained in the course of doctoral studies. In the introductory part, the motivation and technical support for the planned research are discussed in connection with research activities of the group of Experimental Biophotonics at the Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology. The scientific part of the doctoral thesis is divided into two main parts devoted to new imaging concepts and modifications of current experiments to extend their application potential. Achieved results support the research development in the areas of correlation and spiral microscopy, utilizing a spatial light modulation as a key experimental technique. Among the new imaging concepts, the correlation imaging is examined under conditions of partial spatial and temporal coherence of light. Subsequently, the principles of singular optics and nondiffracting propagation of light are advantageously implemented in correlation, holographic and optical microscopy, resulting in advanced imaging techniques and holographic reconstructions. Specifically, the vortex and nondiffracting beams and the self-imaging effects are successfully deployed using either optical or digital tools and gradually applied to 3D spiral imaging ensuring the edge contrast enhancement or axial localization of microobjects by the rotating point spread function. The results obtained by the theoretical analysis and the experimental testing of the proposed imaging modalities are also presented. In the technical part of the doctoral thesis, up-to-date imaging configurations aided by a spatial light modulator are optimized, allowing the wide-field correlation imaging and achromatic high-resolution imaging by a programmable diffractive lens. In the correlation imaging, the enhanced field of view is achieved by deploying a relay optical system in standard experiments, while achromatic correction of diffractive lenses is implemented by a specially designed refractive corrector. Using birefringence of liquid crystal molecules of light modulating devices, a new phase-shifting technique is proposed and tested in polarization adapted Mirau interferometer. Acquired experimental know-how is fully exploited in the design of multimodal microscope working with different imaging modes implemented using an add-on module connected to standard microscope.
|
host ::
RSS.