|
| |
|
|
Alternative Methods for the Analysis of Structural Changes in Muscle Tissue
Kaspar, Pavel ; Hrabovský, Miroslav (referee) ; Adam, Vojtěch (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Tato disertační práce se zabývá tématikou analýzy strukturálních změn ve svalové tkáni a metodikou optického měření. I přesto, že existuje nezanedbatelné množství metod pro detekci konkrétních změn ve svalovině, především pak v konzumním mase, drtivá většina z nich se zaměřuje na jeden konkrétní proces a vyžaduje komplikované postupy a drahé přístroje. Předmětem prezentovaného výzkumu není tedy nalézt metody přesnější a specifičtější, než jsou ty již exitující, ale raději zvolit alternativní přístup k problematice. Součástí je pak i snaha najít možnosti jak obejít technologické nároky moderních postupů a přitom se přiblížit co nejvíce jejich informačnímu přínosu. Za tímto účelem je potřeba mít dostatečné teoretické znalosti a experimentální zkušenosti především v oboru fyziky, optiky a postupů měření, ale také široké povědomí o problematice biologických tkání a procesů v nich probíhajících. Na základě získaných informací a pochopení pochodů ve svalové tkáni jsou navrhnuty a testovány tři rozdílné přístupy. Vytvořené metody pracují s fotony v transmisním i reflexním uspořádání. Pomocí pozorování změn absorpce, rozptylu a polarizace světla po interakci se vzorkem svalové tkáně jsou posouzeny jeho další optické vlastnosti především index lomu a optická anizotropie. Identifikace změn optických vlastností vzorků za různých podmínek umožňuje společně se simulací Monte Carlo posoudit rozdíly mezi vzorky čerstvými, starými, sušenými a jednou či dvakrát zmraženými a rozmraženými.
|
|
|
Noise, Transport and Structural Properties of High Energy Radiation Detectors Based on CdTe
Šik, Ondřej ; Lazar, Josef (referee) ; Navrátil, Vladislav (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Poptávka ze strany vesmírného výzkumu, zdravotnictví a bezpečnostního průmyslu způsobila v posledních letech zvýšený zájem o vývoj materiálů pro detekci a zobrazování vysokoenergetického záření. CdTe a jeho slitina CdZnTe. jsou polovodiče umožnují detekci záření o energiích v rozsahu 10 keV až 500 keV. Šířka zakázaného pásma u CdTe / CdZnTe je 1.46 -1.6 eV, což umožňuje produkci krystalů o vysoké rezistivitě (10^10-10^11 cm), která je dostačující pro použití CdTe / CdZnTe při pokojové teplotě. V mé práci byly zkoumány detektory CdTe/CdZnTe v různých stádiích jejich poruchovosti. Byly použity velmi kvalitní spektroskopické detektory, materiál s nižší rezistivitou a výraznou polarizací, detektory s asymetrií elektrických parametrů kontaktů a teplotně degenerované vzorky. Z výsledků analýzy nízkofrekvenčního šumu je patrný obecný závěr, že zvýšená koncentrace defektů způsobí změnu povahy původně monotónního spektra typu 1/f na spektrum s výrazným vlivem generačně-rekombinačních procesů. Další výrazná vlastnost degenerovaných detektorů a detektorů nižší kvality je nárůst spektrální hustoty šumu typu 1/f se vzrůstajícím napájecím napětí se směrnicí výrazně vyšší než 2. Strukturální a chemické analýzy poukázaly, že teplotní generace detektorů způsobuje difuzi kovu použitého při kontaktování a stopových prvků hlouběji do objemu krystalu. Část mé práce je věnována modifikaci povrchu svazkem argonových iontů a jejímu vlivu na chemické složení a morfologii povrchu.
|
|
|
Study of CdTe sensor properties
Vašíček, Martin ; Holcman, Vladimír (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
This Bachelor Thesis is focused on studies of CdTe detector characteristics. It is to describe the analysis of transport and noise characteristics of CdTe samples at different temperatures. Evaluation of our results proves that CdTe junction behaves like an antiseries connection of a pair of diodes. The courses of VA characteristics are noted for linear or slightly exponential growth. When temperature is growing , conductivity of the samples is growing too. Our measurements demonstrated difference in conductivity of samples tested at the same temperature. It is also obvious that within very low range of frequencies the factor of noise 1/f is dominating. From 10Hz frequency the effect of thermal noise prevails.
|
|
|
Noise and Transport Analysis of the Niobium Oxide Layers
Sita, Zdeněk ; Hájek, Karel (referee) ; Koktavý, Bohumil (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Kondenzátor na bázi oxidu niobu je novým typem pasívní součástky, jehož vývoj byl motivován snahou vyřešit hlavní nedostatky tantalového kondenzátoru – omezený zdroj tantalové suroviny a nebezpečí hoření při průrazu. Chování kondenzátoru na bázi oxidu niobu lze stejně jako u tantalového kondenzátoru popsat prostřednictvím reverzní MIS struktury. Pro studium mechanismu transportu nosičů nábojů v dielektriku Nb2O5 a pro stanovení fyzikálních parametrů, které řídí zbytkový proud, bylo využito měření V-A charakteristik v normálním a reverzním módu při 77 a 300K, dále závislosti kapacity ochuzené vrstvy na napětí a frekvenci, teplotní a časové závislosti zbytkového proudu a spektrální hustoty šumu ve frekvenční a časové doméně při různých napětích. Experimentální data potvrdila platnost navrženého pásového diagramu MIS struktury a poskytla jeho klíčové parametry. Bylo ověřeno, že transport nosičů náboje v NbO kondenzátorech je určen ohmickou, Poole-Frenkelovou a tunelovou složkou v normálním módu, a Schottkyho emisí v reverzním módu. V rozsahu standardních aplikačních napětí dominují v normálním módu Poole-Frenkelova emise a v reverzním módu Schottkyho emise. Při vyšších napětích v normálním módu určuje průrazné napětí kondenzátoru tunelový mechanismus. V reverzním módu rozhoduje o odolnosti vůči tepelnému průrazu kondenzátoru výška bariéry mezi dielektrikem a anodou. Bylo zjištěno, že NbO a Tantalové kondenzátory mají stejný mechanismus vodivosti. Specifika NbO anody se projevují pouze v rozdílných hodnotách parametrů pásového diagramu, nikoliv v principech mechanismu transportu nosičů náboje. To vysvětluje základní rozdíl mezi oběma kondenzátory, který je v kvalitě dielektrické vrstvy na přechodu anody a dielektrika. Nižší potenciálové bariéry a vyšší počet defektů v dielektriku, který je způsoben dalším stabilním oxidem, má za následek vyšší zbytkový proud NbO kondenzátoru. Tento jev však nemá žádný vliv na spolehlivost součástky. Teoretické modely a vybrané testovací metody byly použity k volbě vhodných materiálů anody, ke stanovení vhodných dopantů a k optimalizaci technologie anodické oxidace. Byla nalezena korelace mezi parametry transportu nosičů náboje a spolehlivostí, a na základě experimentálních dat byly navrženy optimalizace výrobního procesu kondenzátorů. Lepší porozumění transportním mechanismům v NbO kondenzátorech umožnilo úplný popis nové součástky na bázi oxidu niobu. Byly zdůrazněny silné a slabé stránky této nové technologie a nalezeny nástroje pro optimalizaci procesů, které umožní vyšší spolehlivost a efektivitu NbO kondenzátorů.
|
|
|
Methods of Preparation and Characterization of Experimental Field-Emission Cathodes
Knápek, Alexandr ; Luňáček, Jiří (referee) ; Lazar, Josef (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
Téma doktorské práce se zabývá přípravou a popisem katod na bázi autoemise, jenž představují kvalitní a levný elektronový zdroj pro zařízení pracující s fokusovaným elektronovým svazkem. Pro přípravu kompozitní autoemisní katody byla využita elektrochemická metoda výroby. Kompozitní struktura katody zlepšuje proudovou stabilitu ve srovnání s čistě autoemisními katodami na bázi wolframu. Na základě charakterizace katody, jenž byla nově provedena metodou šumové spektroskopie, byla implementována technologická zlepšení stávající výroby. Metoda šumové spektroskopie je založena na analýze emisního proudu v časové a kmitočtové rovině, ale především poskytuje informace o nosiči náboje, o jeho pohyblivosti a dále o životnosti katody. Výsledky experimentální části byly rozšířeny teoretickými simulacemi, vedoucími k návrhu metodiky charakterizace vylepšené autoemisní katody.
|
|
|
Transport of Electric Charge in Tantalum Capacitor
Pelčák, Jaromír ; Koktavý, Bohumil (referee) ; Hájek, Karel (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
The task of the thesis was studding of tantalum capacitors with solid electrolytes properties. Ta – Ta2O5 – MnO2 capacitor by its construction represents MIS structure, where tantalum anode has metal conductivity and MnO2 cathode is semiconductor. Isolation layer consists of tantalum pentoxide Ta2O5 with relative permitivity r = 27. Dielectric thickness is typically in range from 30 to 150nm. The capacitor charge is not only stored and accumulated on electrodes but also in localised states (oxide vacancies) in isolation layer. The capacitor connected in normal mode represents MIS structure polarized in reveres direction when the applied voltage higher potential barrier between semiconductor - MnO2 cathode and isolation of Ta2O5. The transport of charge carriers via isolation layer is determined by Poole-Frenkel mechanisms and tunnelling. Poole-Frenkel mechanism of charge transport is dominant in low intensity of electric field. Tunnelling determines current at higher electric field intensity. During low intensity of electric field ohmic component is also presented which is determined by volume of resistance of impurities in isolation layer due to donor states of oxygen vacancies. Based on the modelling of measured VA characteristics is possible to estimate determine dielectric thickness of Ta2O5 and determine share of Poole-Frenkelov and tunnel current and charge transportation. The thesis is described charge transport and charge concentration on tantalum capacitor in low frequency area and analysis of capacitor behaviour at frequency band. The first impulse for the thesis was an effort to create equivalent circuit diagram of tantalum capacitor in respect of its physical and electrical behaviour. There is an opportunity to study and determine electric charge transport and its accumulation based on the equivalent circuit diagram structure. There is also a chance to define and trace potential barriers and charge distribution in the capacitor structure based on an measurement and carried out experiments. This methodology and analysis consists of electrical characteristic determination to create physical model of the capacitor describing it function, properties and behaviour.
|
|
|
The Noise Spectroscopy of Radiation Detectors Based on the CdTe
Zajaček, Jiří ; Štourač, Ladislav (referee) ; Hájek, Karel (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
The main object of this work is noise spectroscopy of CdTe radiation detectors (-rays and X–rays) and CdTe samples. The study of stochastic phenomenon and tracing redundant low-frequency noise in semiconductor materials require long-term measurements in time domain and evaluate suitable power spectral densities (PSD) with logarithmic divided frequency axes. We have used the means of time-frequency analysis derived from the discrete wavelet transform (DWT) and we have designed the effective algorithm for PSD estimation, which is comparable with an original analog method. CdTe single crystal with Au contacts we can imagine as a series connection of two Schottky diodes with a resistor between them. The bulk resistance at constant temperature and other constant parameters changes due to the carrier concentration changing only. The p-type CdTe sample shows metal behavior with every temperature changes. Semiconductor properties of the sample begin to dominate just after some period of time. This behavior is caused by the hole mobility changing. The voltage noise spectral density of 1/f noise depends on the quantity of free carriers in the sample. All the studied samples have very high value of low frequency noise, much higher than it should have been according to Hooge’s formula. The excess value of low frequency noise is caused by the low carrier concentration within the depleted region.
|
|
|
Radiation Detectors Noise Spectroscopy
Andreev, Alexey ; Grmela, Lubomír (advisor)
Kadmium telurid je velmi důležitý materiál jak základního, tak i aplikovaného výzkumu. Je to dáno zejména jeho výhodnými elektronickými, optickými a strukturními vlastnostmi, které ho předurčují pro náročné technické aplikace. Dnes se hlavně používá pro jeho vysoké rozlišení k detekci a X-záření. Hlavní výhodou detektorů na bázi CdTe je, že nepotřebují chlazení a mohou spolehlivě fungovat i při pokojové teplotě. To způsobuje efektivnější interakce fotonů než je tomu u Si nebo jiných polovodičových materiálů. Obsahem této práce byla analýza a interpretace výsledků získaných studiem šumových a transportních charakteristik CdTe vzorků. Měření ukázaly že odpor homogenní části CdTe krystalů mírně klesá při připojení elektrického pole na vzorku. Při změně teploty navíc dochází k odlišné reakci u CdTe typu p a n. Právě těmto efektům je v práci věnována pozornost. Pomocí šumové spektroskopie bylo zjištěno, že při nízkých frekvencích je u vzorků dominantní šum typu 1/f, zatímco při vyšších frekvencích je sledován generačně-rekombinační šum a tepelný šum. Všechny měřené vzorky vykazovaly mnohem vyšší hodnotu šumu na nízkých frekvencích než udává Hoogeova rovnice. Byly nalezeny a popsány zdroje nadbytečného šumu.
|
|
|
Characterisation for the cold field-emission sources intended for electron microscopy
Vašíček, Martin ; Tománek, Pavel (referee) ; Grmela, Lubomír (advisor)
This work deals with the theoretical foundations of electron emission into vacuum, various types of emissions, focused on the cold-emission and Schottky emission and the principle of quantum tunneling. The next part deals with the technical implementation of electron sources with a detailed study of the methodology of laboratory production of cathodes by electrochemical etching and construction of electron microscopes, using field-emission sources. This work also contains methods for measuring, processing and evaluation of electrical characteristics of emission sources.
|
guest ::
RSS feed.