|
|
Implementation of a Multipurpose Measurement System for (Sub)Terahertz Electron Spin Resonance Spectroscopy
Šedivý, Matúš ; Malik, Aamir Saeed (oponent) ; Epel, Boris (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Electron spin resonance (also called electron paramagnetic resonance or just EPR) spectroscopy includes methods that investigate matter via unpaired electrons. One of the progressive EPR methods is the rapid scan, which allows one to observe the kinetics of chemical reactions. Moreover, recent developments of high-frequency components expand application of high-frequency EPR (HFEPR), that use sub terahertz and terahertz waves. This thesis deals with the connection of both paths into the frequency rapid scan (FRaScan) HFEPR spectrometer that was recently developed at CEITEC BUT. A brief introduction to the theoretical background of EPR is provided, followed by an overview of the HFEPR instrumentation. The practical part describes a technical solution for the spectrometer. The emphasis is on the implementation of software through which the spectrometer is controlled, and measurements are automated. Afterward are shown example measurements of solid state materials, namely vanadium doped silicon carbide (SiC:V), lithium phthalocyanine (LiPc), and crystal of 1,3-bisdiphenylene-2-phenylallyl (BDPA). The examples demonstrate the capabilities of the spectrometer to acquire multi-frequency continuous wave spectra and frequency-swept spectra with dependency on the temperature and orientation of the sample, as well as the frequency rapid scan spectra.
|
|
|
Senzory tlaku využívající moderní nanotechnologie
Magát, Martin ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Vlach, Radek (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Tato disertační práce popisuje využití nanotechnologií v nových senzorech tlaku. Provádí detailní analýzu jejich základních principů. A jsou vytvořeny simulace a experimentální modely těchto senzorů. Detailněji je popsán nový kapacitní senzor tlaku, který je vyrobený pomoci nanotechnologií, včetně jeho modelu a provedených analýz za účelem zlepšení jeho vlastností. Dále se práce zabývá emisním senzorem tlaku, jež využívá principu studené emise, včetně porovnání analýzou naměřených hodnot emisních proudů z použitého pole nanotrubic a rozborem jak zlepšit emisní vlastnosti
|
|
|
Analysis of Thick Film Amperometrical Sensors Signal and Its Usage for Measurement and Characterization of Enzymes
Ondruch, Vít ; Kizek, René (oponent) ; Masojídek,, Jiří (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
The principle of synchronous detection (SD) has been applied to biosensor measurement. SD principle achieves significant increases in the signal-to-noise ratio, limit of detection and overall measurement robustness. Application of SD in biosensor measurements improves the analysis of the response and avoids the influence of interference/noise produced by stirring, electromagnetic effects and influence of parasitic currents. SD also enables to decompose the signal to stimulation response and phenomena with long time of response and last but not least, to identify second-order phenomena in the signal. Linear statistical model was used to develop software for identification of the stimulation signal in the output current. SD was applied to the response signal of a Photosystem II complex (PSII) biosensor. PSII response to light stimulation follows first order kinetics. The inhibition kinetics of PSII has been studied. Kinetic constants of herbicide binding to PSII depend linearly on herbicide concentration and enable measurement of its concentration at low concentrations.
|
|
|
Nízkoenergetická excitace v orientovaném grafitu pomocí THz magnetooptické spektroskopie
Dubský, Jan ; Kunc, Jan (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá modelováním elektronických vlastností krystalu grafitu, které jsou měřitelné za užití spektrometru určeného pro vysokofrekvenční elektronově paramagnetickou rezonanci (anglicky high frequency electron paramagnetic resonance, zkráceně HFEPR) nacházejícího se v laboratořích CEITEC VUT. Jedná se zejména o pásovou strukturu grafitu a jeho Landauovy hladiny. V teoretické části práce jsou popsány stěžejní jevy a souvislosti z kvantové mechaniky a definice významných pojmů z fyziky pevných látek, s jejichž pomocí je možné popsat krystalickou strukturu grafitu a jeho elektronické vlastnosti. Dále je v práci popsán HFEPR spektrometr a jeho funkční princip. V praktické části se nacházejí numerické modely pásové struktury grafitu, modely jeho Landauových hladin a popis přípravy vzorku grafitu pro měření. Na konci praktické části je analýza výsledků měření, konkrétně cyklotronové rezonance a Shubnikových-de Haasových oscilací, díky níž je možné určit fyzikální parametry vzorku, jako např. efektivní hmotnost nosičů náboje a fundamentální frekvenci.
|
|
| |
|
|
Výzkum a vývoj moderních emisních senzorů typu MEMS
Pekárek, Jan ; Husák, Miroslav (oponent) ; Vlach, Radek (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřená na základní výzkum a vývoj moderních emisních senzorů typu MEMS. Moderní emisní senzor na bázi emise z pole nanostrukturovaných materiálů představuje zcela inovativní přístup při snímání tlaku. Nanostruktury v emisním senzoru tlaku představují jednotlivá elektronová děla emitující elektrony v elektrickém poli mezi katodou a anodou. Emisní senzor tlaku je tedy tvořený dvěma elektrodami, přičemž na jednu z nich působí tlak okolí. Tato elektroda je vlastně snímací pružnou membránou senzoru tlaku. Se změnou okolního tlaku dochází k jejímu proměnnému prohnutí a tím pádem dochází i ke změně vzdálenosti elektrod. Pokud je elektrické napětí mezi elektrodami konstantní, dojde vlivem změny vzdálenosti elektrod ke zvýšení intenzity elektrického pole. Tato intenzita je úměrná emisnímu proudu z katody tvořené nanostrukturovaným materiálem směrem k anodě. V současném stavu techniky je provedena rozsáhlá rešerše s cílem nalézt nové nanostrukturované materiály s dobrými emisními vlastnostmi. Vzhledem k dostupným technologiím byly vybrány čtyři materiály, které jsou v práci experimentálně připraveny a charakterizovány na sestaveném vakuovém pracovišti. Toto pracoviště vyniká tím, že je v něm umístěno nanoposuvné zařízení SmarAct, pomocí kterého je možné ve vakuové komoře měnit vzdálenosti elektrod od sebe a simulovat tak vlastní průhyb deformačního členu (membrány). Pro predikci velikosti výchylky deformačního členu je také vytvořen jeho počítačový model v simulačním programu CoventorWare. Díky němu je možné předvídat chování membrán v širokém rozmezí rozměrů membrány, její tloušťky a působícím tlaku. Z naměřených emisních charakteristik nanostrukturovaných materiálů jsou sestaveny závislosti proudové hustoty na intenzitě elektrického pole a díky tomu mohou být tyto charakterizované nanostrukturované materiály porovnávány. Závislosti jsou dále přepočteny podle Fowler-Nordheimovy teorie na křivku (ln(J/E2) vs. 1/E), jejíž výhodou je lineární závislost. Díky tomu mohou být odečteny základní parametry popisující emisní vlastnosti charakterizovaných nanostrukturovaných materiálů. Pro vakuově těsné spojení elektrod senzoru jsou navrženy a otestovány dvě metody, které splňují specifické požadavky na vlastnosti spoje. První z testovaných metod spojení je použití technologie anodického pájení a druhou je použití skelných past. V obou případech jsou spojené vzorky podrobeny tlakovým zkouškám.
|
|
|
Modelování perspektivních struktur modulátorů delta-sigma s využitím techniky spínaných proudů
Pavlík, Michal ; Ďuračková, Daniela (oponent) ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Tato disertační práce pojednává o vlivu chyb způsobených technikou spínaných proudů na chování modulátorů delta-sigma. Základními stavebními bloky techniky spínaných proudů jsou proudové paměťové buňky. Aby byla umožněna analýza vlivu chyb, byly nejprve navrženy v návrhovém prostředí CADENCE proudové paměťové buňky první a druhé generace s využitím technologie AMIS CMOS 0,7 um. Na základě analýzy neideálního přenosu těchto proudových paměťových buněk byly v práci dále popsány perspektivní způsoby modelování jejich reálného chování. Následně byly vytvořeny matematické modely, které byly implementovány v prostředí MATLAB SIMULINK. Vytvořené modely jsou natolik univerzální, že změnou koeficientů modelu je možné analyzovat struktury modulátoru delta-sigma pro různé výrobní technologie. Na závěr byl vyhodnocen vliv chyb techniky spínaných proudů na chování různých struktur modulátorů realizovaných první a druhou generací proudových paměťových buněk.
|
|
|
Nízkoenergetická excitace v orientovaném grafitu pomocí THz magnetooptické spektroskopie
Dubský, Jan ; Kunc, Jan (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá modelováním elektronických vlastností krystalu grafitu, které jsou měřitelné za užití spektrometru určeného pro vysokofrekvenční elektronově paramagnetickou rezonanci (anglicky high frequency electron paramagnetic resonance, zkráceně HFEPR) nacházejícího se v laboratořích CEITEC VUT. Jedná se zejména o pásovou strukturu grafitu a jeho Landauovy hladiny. V teoretické části práce jsou popsány stěžejní jevy a souvislosti z kvantové mechaniky a definice významných pojmů z fyziky pevných látek, s jejichž pomocí je možné popsat krystalickou strukturu grafitu a jeho elektronické vlastnosti. Dále je v práci popsán HFEPR spektrometr a jeho funkční princip. V praktické části se nacházejí numerické modely pásové struktury grafitu, modely jeho Landauových hladin a popis přípravy vzorku grafitu pro měření. Na konci praktické části je analýza výsledků měření, konkrétně cyklotronové rezonance a Shubnikových-de Haasových oscilací, díky níž je možné určit fyzikální parametry vzorku, jako např. efektivní hmotnost nosičů náboje a fundamentální frekvenci.
|
|
|
Senzory tlaku využívající moderní nanotechnologie
Magát, Martin ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Vlach, Radek (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Tato disertační práce popisuje využití nanotechnologií v nových senzorech tlaku. Provádí detailní analýzu jejich základních principů. A jsou vytvořeny simulace a experimentální modely těchto senzorů. Detailněji je popsán nový kapacitní senzor tlaku, který je vyrobený pomoci nanotechnologií, včetně jeho modelu a provedených analýz za účelem zlepšení jeho vlastností. Dále se práce zabývá emisním senzorem tlaku, jež využívá principu studené emise, včetně porovnání analýzou naměřených hodnot emisních proudů z použitého pole nanotrubic a rozborem jak zlepšit emisní vlastnosti
|
|
|
Výzkum a vývoj moderních emisních senzorů typu MEMS
Pekárek, Jan ; Husák, Miroslav (oponent) ; Vlach, Radek (oponent) ; Vrba, Radimír (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřená na základní výzkum a vývoj moderních emisních senzorů typu MEMS. Moderní emisní senzor na bázi emise z pole nanostrukturovaných materiálů představuje zcela inovativní přístup při snímání tlaku. Nanostruktury v emisním senzoru tlaku představují jednotlivá elektronová děla emitující elektrony v elektrickém poli mezi katodou a anodou. Emisní senzor tlaku je tedy tvořený dvěma elektrodami, přičemž na jednu z nich působí tlak okolí. Tato elektroda je vlastně snímací pružnou membránou senzoru tlaku. Se změnou okolního tlaku dochází k jejímu proměnnému prohnutí a tím pádem dochází i ke změně vzdálenosti elektrod. Pokud je elektrické napětí mezi elektrodami konstantní, dojde vlivem změny vzdálenosti elektrod ke zvýšení intenzity elektrického pole. Tato intenzita je úměrná emisnímu proudu z katody tvořené nanostrukturovaným materiálem směrem k anodě. V současném stavu techniky je provedena rozsáhlá rešerše s cílem nalézt nové nanostrukturované materiály s dobrými emisními vlastnostmi. Vzhledem k dostupným technologiím byly vybrány čtyři materiály, které jsou v práci experimentálně připraveny a charakterizovány na sestaveném vakuovém pracovišti. Toto pracoviště vyniká tím, že je v něm umístěno nanoposuvné zařízení SmarAct, pomocí kterého je možné ve vakuové komoře měnit vzdálenosti elektrod od sebe a simulovat tak vlastní průhyb deformačního členu (membrány). Pro predikci velikosti výchylky deformačního členu je také vytvořen jeho počítačový model v simulačním programu CoventorWare. Díky němu je možné předvídat chování membrán v širokém rozmezí rozměrů membrány, její tloušťky a působícím tlaku. Z naměřených emisních charakteristik nanostrukturovaných materiálů jsou sestaveny závislosti proudové hustoty na intenzitě elektrického pole a díky tomu mohou být tyto charakterizované nanostrukturované materiály porovnávány. Závislosti jsou dále přepočteny podle Fowler-Nordheimovy teorie na křivku (ln(J/E2) vs. 1/E), jejíž výhodou je lineární závislost. Díky tomu mohou být odečteny základní parametry popisující emisní vlastnosti charakterizovaných nanostrukturovaných materiálů. Pro vakuově těsné spojení elektrod senzoru jsou navrženy a otestovány dvě metody, které splňují specifické požadavky na vlastnosti spoje. První z testovaných metod spojení je použití technologie anodického pájení a druhou je použití skelných past. V obou případech jsou spojené vzorky podrobeny tlakovým zkouškám.
|
host ::
RSS.