|
|
Correlative measurement of cathodoluminescence using SEM and SPM techniques
Černek, Ondrej ; Knápek, Alexandr (referee) ; Spousta, Jiří (advisor)
The diploma thesis deals with the combined use of SEM and SPM techniques using optical fiber, which is used to collect the cathodoluminescent signal in close proximity to the sample. The thesis also includes a research section, which lists description of CPEM technique, the techniques used to modify the optical fiber, theoretical introduction to cathodoluminescence and techniques used to measure it. The practical part discusses the obtained measurement results and the problems that occurred in the process of modification of the optical fiber, its use as an SPM probe and in the measurement of cathodoluminescence active materials.
|
|
| |
|
|
Electron microscopy and spectroscopy in plasmonics
Horák, Michal ; Krenn, Joachim (referee) ; Shegai, Timur (referee) ; Šikola, Tomáš (advisor)
Tato práce se zabývá mikroskopickými technikami využívajícími elektronový a iontový svazek pro přípravu a charakterizaci plazmonických nanostruktur. Analytická elektronová mikroskopie je představena se zaměřením na aplikace v oblasti plazmoniky. Důraz je kladen na spektroskopii energiových ztrát elektronů (EELS) a katodoluminiscenci. Dále je diskutována výroba plazmonických vzorků pro transmisní elektronovou mikroskopii, přičemž je kladen důraz na litografii iontovým svazkem a na přípravu vzorků za použití chemicky syntetizovaných částic ve vodném roztoku. Hlavní výzkumné výsledky práce jsou rozděleny do čtyř částí. První část se věnuje komparativní studii plazmonických antén vyrobených elektronovou a iontovou litografií. Přestože obě techniky jsou vhodné pro výrobu plazmonických antén, elektronová litografie by měla být upřednostňována před iontovou litografií díky lepší kvalitě výsledných antén a jejich silnější plazmonické odezvě. Antény vyrobené iontovou litografií mají neostré okraje, vykazují výrazné kolísání tloušťky a jsou také silně kontaminovány nejen organickými kontaminanty, ale také rezidui po iontové litografii včetně implantovaných iontů z iontového svazku a atomů titanové adhezivní vrstvy. Ve druhé části je zkoumán Babinetův princip komplementarity pro plazmonické nanostruktury na sérii zlatých diskových antén a komplementárních apertur ve zlaté vrstvě s různými průměry. Komplementarita je potvrzena pro základní plazmonické vlastnosti jako rezonanční energie, ale rozdíly způsobené omezenou platností Babinetova principu jsou patrné například pro prostorové rozložení blízkého pole plazmonových polaritonů. Třetí část shrnuje studii nanostruktur s funkčními vlastnostmi souvisejícími s lokálním zesílením elektrického a magnetického pole. Obzvlášť silné lokální zesílení pole vykazují plazmonické antény tvaru bowtie a diabolo, a to jak ve formě částic, tak ve formě apertur. Naše studie umožnila identifikovat několik módů lokalizovaných povrchových plazmonů v těchto anténách a charakterizovat jejich vlastnosti včetně energie módu, rozložení elektrické a magnetické složky blízkého pole módu, a kvalitativní rozložení uzlů náboje a proudu souvisejících oscilací elektronového plynu. Dále jsme studovali laditelnost energií módů v blízké infračervené a viditelné spektrální oblasti a zaměřili jsme se na Babinetovskou komplementaritu mezi přímými a invertovanými anténami. Poslední část je zaměřena na stříbrný amalgám, nový a velmi perspektivní plazmonický materiál. Změnou velikosti stříbrných amalgámových nanostruktur může být jejich plazmonová rezonance laděna od oblasti ultrafialového záření přes celou viditelnou až po infračervenou oblast. Jelikož stříbrný amalgám je dobře prozkoumán v oblasti elektrochemie, stříbrné amalgámové nanočástice otevírají možnost kombinovat plazmoniku a elektrochemii dohromady.
|
|
|
Babinet principle for plasmonic antennas: complementarity and differences
Horák, M. ; Křápek, V. ; Hrtoň, M. ; Metelka, O. ; Šamořil, T. ; Stöger-Pollach, M. ; Paták, Aleš ; Šikola, T.
Plasmonics deals mainly with surface plasmon polaritons (SPP), which are collective oscillations of free electrons at metal-dielectric interfaces connected with the local electromagnetic field. When SPP are spatially restricted to a metallic nanoparticle, we talk about localized surface plasmons (LSP). LSP resonances can be characterized with an excellent spectral and spatial resolution by electron energy loss spectroscopy (EELS) and cathodoluminescence. Both techniques utilize an electron beam that interacts with the metallic nanoparticle and excites the LSP resonances. EELS measures the energy transferred from electrons to the LSP and cathodoluminescence deals with the light which the LSP emit during their decay. Babinet principle, originating in the wave theory of light and analysis of diffraction, relates the optical response of apertures in thin films and their complementary particle analogues. According to the Babinet principle, LSP in complementary particles and apertures have identical resonance energies and their near fields are closely linked: the electric field distribution of a specific in-plane polarization for an aperture corresponds to the magnetic field distribution of a perpendicular polarization for a particle.
|
|
|
Determination of geological provenance by cathodoluminescence spectroscopy of apatites and carbonates
Pánik, Róbert ; Matějka, Dobroslav (advisor) ; Ježek, Josef (referee) ; Skála, Roman (referee)
This work presents new method for determination of geological provenance based on the statistical analysis of cathodoluminescence spectra of marbles and carbonate rocks from various localities in the Bohemian Massif. Analysis is based on the combination of data from seven different measures of spectral similarity and provides results that are more robust than those obtained by approach based only on a single measure of similarity. These results may be further improved by employing meta-analysis that evaluates behaviour of spectra during the individual steps of analysis. Analysis was performed on the original cathodoluminescence spectra, as well as on the residual spectra in which relative variability was amplified by the subtraction of Gaussian trend present in all spectra of carbonates. By combining results from analysis and meta-analysis of both original and residual spectra it was possible to almost unambiguously determine provenance of samples from all studied localities. Agglomerative hierarchical clustering was employed as a supplementary method for classification of spectra. Out of 72 different methods for clustering, one was selected for both original and residual data based on the number of correctly classified spectra. Second part of this work presents analysis of cathodoluminescence...
|
|
|
Methodology for determining the provenance of natural stone - sandstone – using exact laboratory methods
Přikryl, Richard ; Weishauptová, Zuzana ; Přikrylová, Jiřina
Metodika se zabývá hlavními postupy a analytickými rozbory, které lze využít k petrografickému a geochemickému popisu pískovců, který poté slouží k určování jejich provenience. V metodice je diskutován rozsah použití jednotlivých metod pro popis pískovců a současné možnosti jejich petrografické klasifikace. Certifikovaná metodika je určena pro oblast památkové péče, která využívá výsledků materiálových rozborů objektů kulturního dědictví – sochařských výtvarných děl, architektonických prvků a staveb, zhotovených z pískovců. Výsledky, dosažené pomocí postupy, navrženými v této metodice by měly přispět: (1) ke zpřesnění znalostí o tomto typu sochařského a stavebního materiálu; (2) ke sjednocení postupů, používaných při klasifikaci pískovců; (3) k nalezení zdrojové lokality či alespoň oblasti, z níž byl přírodní kámen (pískovec) odebírán; (4) k hledání vhodného náhradního typu pískovce při nutnosti výměny; (5) k poznání vhodných postupů při restaurování pískovce. Oblast využití této metodiky je tedy při předrestaurátorských materiálových průzkumech památek, na nichž byl použit příslušný typ přírodního kamene, tedy pískovec. Metodika je určena širšímu okruhu specialistů, kteří se podílejí na předrestaurátorských materiálových průzkumech památek. Jedná se nejen o specialisty – geology, kteří provádějí samotný rozbor přírodního kamene z památek, ale též specialisty, kteří rozbor zadávají a kteří výsledky průzkumu potřebují pro volbu vhodné strategie restaurování – tedy restaurátory a technology. Těmto specializacím by metodika měla posloužit při formulování požadavků na typ rozboru a při interpretaci jeho výsledků. Metodika byla certifikována dne 18. 8. 2016, Osvědčení č. 143 (č.j. MK 53116/2016 OVV; sp. zn. MK-S 6346/2016 OVV).
Fulltext:  PDF; PDF
|
|
|
New detectors for low-energy BSE
Lalinský, Ondřej ; Schauer, Petr ; Kučera, M. ; Hanuš, M. ; Lučeničová, Z.
Backscattered electrons (BSE) are mostly used to study the specimen’s topography. Nowadays, low energy (units of keV) electron beam imaging is often necessary for example for the research of nanomaterials, biomaterials or semiconductors. Because BSE detectors are mostly non-accelerating or low-accelerating, electrons with approximately the same energy as primary beam (PB) have to be detected. Therefore, BSE detectors need to become optimized for such low-energy electrons. For the scintillation detectors, the biggest problem probably lies in the scintillator. Semiconductor detectors aren’t studied in this work. Cerium activated bulk single crystals of yttrium aluminium garnet (YAG:Ce)Ce(X):Y(3-X)Al(5)O(12) are widely used as scintillators for the detection of high-energy backscattered electrons (BSE). However, commonly used YAG:Ce single crystal strongly loses its light yield (LY) with the decrease of the PB energy. As possible available alternatives for this application, bulk single crystals of yttrium aluminium perovskite (YAP:Ce) Ce(x)Y(1-X)AlO(3) and CRY018 can be predicted. However, similar LY drop can be expected also with these scintillators.
|
|
|
Material analysis of natural stone - sedimentary and crystalline limestone ("marble") - exact laboratory methods as a tool to determine the source area
Přikryl, Richard ; Šťastná, Aneta ; Kozlovcev, Petr ; Přikrylová, Jiřina ; Zamrazilová, Lenka
Metodika se zabývá hlavními postupy a analytickými rozbory, které lze využít k petrografickému a geochemickému popisu sedimentárních vápenců a mramorů, který poté slouží k určování jejich provenience. V metodice je diskutován rozsah použití jednotlivých metod pro popis sedimentárních a krystalických vápenců („mramorů“) a současné možnosti jejich petrografické klasifikace. Předkládaná metodika je určena pro oblast památkové péče, která využívá výsledků materiálových rozborů objektů kulturního dědictví – sochařských výtvarných děl, architektonických prvků a staveb, zhotovených ze sedimentárního nebo krystalického vápence. Výsledky, dosažené pomocí postupů, navržených v této metodice by měly přispět: (1) ke zpřesnění znalostí o materiálu; (2) ke sjednocení postupů, používaných při klasifikaci vápenců a mramorů; (3) k nalezení zdrojové lokality či alespoň oblasti, z níž byl přírodní kámen (vápenec a mramor) odebírán; (4) k hledání vhodného náhradního typu vápence nebo mramoru při nutnosti výměny; (5) k poznání vhodných postupů při restaurování objektů ze sedimentárního nebo krystalické vápence. Oblast využití této metodiky je tedy při předrestaurátorských materiálových průzkumech památek, na nichž byl použit příslušný typ přírodního kamene, tedy vápenec nebo mramor. Předložená metodika je určena širšímu okruhu specialistů, kteří se podílejí na předrestaurátorských materiálových průzkumech památek, nebo rozbor zadávají, či výsledky průzkumu potřebují pro volbu vhodné strategie restaurování. Metodika byla certifikována dne 28. 5. 2015, Osvědčení č. 34(č.j. MK 3363/2015 OVV; sp. zn. MK-S 115/2015 OVV).
Fulltext: PDF; PDF
|
|
|
Material analysis of natural stone - marlstone - exact laboratory methods as a tool to determine the source area
Přikryl, Richard ; Šťastná, Aneta ; Přikrylová, Jiřina ; Zamrazilová, Lenka ; Weishauptová, Zuzana
Metodika se zabývá hlavními postupy a analytickými rozbory, které lze využít k petrografickému popisu opuk, který poté slouží k určování jejich provenience. V metodice je diskutován rozsah použití jednotlivých metod pro popis opuk a současné možnosti jejich petrografické klasifikace. Metodika je určena pro oblast památkové péče, která využívá výsledků materiálových rozborů objektů kulturního dědictví – sochařských výtvarných děl, architektonických prvků a staveb, zhotovených z opuky. Výsledky, dosažené pomocí postupů, navržených v této metodice by měly přispět: (1) ke zpřesnění znalostí o materiálu; (2) ke sjednocení postupů, používaných při klasifikaci opuk; (3) k nalezení zdrojové lokality či alespoň oblasti, z níž byl přírodní kámen (opuka) odebírán; (4) k hledání vhodného náhradního typu opuky při nutnosti výměny; (5) k poznání vhodných postupů při restaurování objektů z opuky. Oblast využití této metodiky je tedy při předrestaurátorských materiálových průzkumech památek, na nichž byl použit příslušný typ přírodního kamene, tedy opuka. Předložená metodika je určena širšímu okruhu specialistů, kteří se podílejí na předrestaurátorských materiálových průzkumech památek, nebo rozbor zadávají, či výsledky průzkumu potřebují pro volbu vhodné strategie restaurování. Metodika byla certifikována dne 28. 5. 2015, Osvědčení č. 33 (č.j. MK 3363/2015 OVV; sp. zn. MK-S 115/2015 OVV).
Fulltext: PDF; PDF
|
|
|
Performance of YAG:Ce Scintillators for Low-Energy Electron Detectors in S(T)EM
Lalinský, Ondřej ; Bok, Jan ; Schauer, Petr ; Frank, Luděk
Cerium activated single crystals of yttrium aluminium garnet (YAG:Ce) Y3-xCexAl5O12 are widely used as scintillators in electron detectors for S(T)EM. Nowadays, it is sometimes necessary to detect low-energy electrons without post-acceleration. In such cases, extremely sensitive detectors are required that are able to detect even electrons with energies of only hundreds of eV while avoiding charging of the scintillator surface. However, commonly used scintillators strongly lose their light yield with the decrease of the incident electron energy. Moreover, a thinner conductive layer on the scintillator surface has to be used to allow low-energy electrons to pass through. Possible charging of the surface negatively affects its cathodoluminescence (CL) light yield. The low-energy electron excitation takes place closer to the scintillator surface where damage can be expected owing to its preparation, which also reduces the CL light yield. The aim was to study the influence of the scintillator and its conductive layer on the low-energy electron detection efficiency.
|
guest ::
