ÚFI/Studium fyz. inženýrství/Závěrečné práce/2001     

Diplomové práce zpracované v roce 2001

• BOŽEK Petr – Počítačová rekonstrukce trojrozměrného objektu ze série optických řezů. (RNDr. Chmelík)
  Teoretická část práce se zabývá metodami rekonstrukce objektu, vysvětlením některých po-stupů předcházejících vlastní rekonstrukci a postupům řešícím zobrazení rekonstruovaných objektů. Mezi postupy používané před rekonstrukcí patří mj. prahování obrazu a filtrování aditivního šumu. Postupy věnované zobrazení jsou např. výpočet viditelnosti a osvětlení ob-jektu. V praktické části diplomové práce je popsán počítačový program nazvaný „Surfinder“ vytvo-řený v rámci tohoto diplomového projektu. Dále jsou zde uvedeny výsledky rekonstrukcí do-sažené pomocí programu Surfinder. Rekonstrukce je provedena pro několik sad dat získaných buď pomocí HKM nebo CT. V praktické části jsou také zhodnoceny dosažené výsledky a diskutována alternativní řešení rekonstrukce.

• ČECHAL Jan – Analýza povrchů a renkých vrstev využitím elipsometrie a XPS. (Doc. Šikola)
  Tato diplomová práce se zabývá použitím dvou rozdílných metod studia povrchů a tenkých vrstev – elipsometrie a fotoelektronové spektroskopie (XPS). Společné použití těchto dvou metod je velmi výhodné, a to zejména ke studiu velmi tenkých vrstev (d < 10 nm). Pomocí fotoelektronové spektroskopie můžeme rozlišit jednotlivé vrstvy na povrchu vzorku, určit jejich tloušťku a získat informaci o jejich chemickém složení. Elipsometrie je optická metoda, která umožňuje stanovit optické parametry (index lomu a absorpce) a tloušťku jednotlivých vrstev na povrchu. Elipsometrické měření podstatně rychlejší než měření XPS a umožňuje tak studium rychlých změn, ke kterým dochází na povrchu vzorku. První část této práce si klade za cíl popsat teoretické základy elipsometrie a fotoelektronové spektroskopie. První kapitola – XPS – popisuje zařízení potřebné k provozování této techniky, strukturu a vlastnosti fotoelektronového spektra a nakonec základy kvantitativní analýzy. Ka-pitola 2 se zabývá principy metody maximální entropie a jejího použití k získání hloubkového profilu koncentrací prvků. Třetí kapitola se zabývá teoretickými základy elipsometrie, způso-bem získání elipsometrických parametrů a výpočem optických parametrů. Cílem druhé – experimentální – části bylo pomocí výše uvedených metod popsat proces leptání vrstev oxidu křemičitého na křemíkovém substrátu pomocí dvou anorganických čini-del – NH4F a 2% HF a posoudit kvalitu povrchu získaného odleptáním povrchových vrstev. Dalším cílem bylo ověření možností spektroskopického elipsometru sestaveného na PřF MU ke studiu tenkých vrstev a změn, ke kterým v těchto vrstvách dochází.

• GERYK Michal – Konstrukce ultravakuové komory pro sledování struktury povrchů pevných látek metodou LEED a STM/AFM. (Doc. Šikola)
  Tématem diplomové práce je konstrukce ultravakuové komory s příslušenstvím pro specifické podmínky laboratoře Ústavu fyzikálního inženýrství, vyžadující si napojení ke stávající ultra-vakuové aparatuře. První kapitola je věnována základům vakuové techniky, dosažení vakua a zásadám návrhů aparatury pro nízké tlaky. Kapitola druhá se zabývá základními principy a požadavky na zařízení pro studium povrchů pevných látek, jakými jsou LEED, AES, STM a AFM. Třetí kapitola rozebírá problematiku výměny náboje při transportu iontů prostředím s vysokým vakuem. V poslední kapitole je popsán vlastní návrh ultravakuové komory, instalace zařízení a návrh elektronové pícky pro ohřev STM hrotů včetně počítačové simulace pohybu elektronů v potenciálovém poli.

• KRÁLÍK Tomáš – Plošná nehomogenita tenkých vrstev. (Doc. Ohlídal)
  Cílem této práce je navrhnout a realizovat experimentální sestavu pro určování tloušťky a spektrální závislosti indexu lomu tenké vrstvy na celé ploše studovaného vzorku. Vrstva byla vytvářena na monokrystalu křemíku v indukčně vázaném výboji v křemenné trubici za pří-tomnosti dusíku a uhlíku. Zmíněné parametry vrstvy se určují ze spektrální závislosti relativní odrazivosti systému vrst-va-podložka. Tato závislost se měří jako podíl obrazů studovaného a referenčního vzorku po-řízených CCD kamerou na více vlnových délkách použitého světla, které na studované po-vrchy dopadá kolmo. Byly odzkoušeny experimentální sestavy pro měření relativní odrazivosti povrchu s a) přirozeným zdrojem světla (žárovka, výbojka) v kombinaci s interferenčním filtrem, b) laserovým zdrojem světla (Ar – Kr iontový laser). Vyhodnocení experimentálních dat pro určení průběhu spektrální závislosti indexu lomu vrst-vy a průběhu tloušťky vrstvy na ploše studovaného vzorku bylo provedeno metodou nejmen-ších čtverců na Katedře fyzikální elektroniky MU. Dosažené výsledky potvrzují možnost určení průběhu tloušťky a spektrální závislosti indexu lomu tenké nehomogenní vrstvy na celé ploše studovaného vzorku.

• MACHÁLEK Marek – Zobrazení biologických vzorků v holografickém konfokálním mikroskopu. (RNDr. Chmelík)
  Holografický konfokální mikroskop umožňuje provádět nedestruktivní optické řezy objemo-vými vzorky v reálném čase. Ze série těchto řezů je možné provést trojrozměrnou rekonstruk-ci povrchu vzorku, nebo jeho objemové rozložení. Na rozdíl od klasické konfokální mikro-skopie, kde se využívá metody dvojího řádkování, je mikroskop založen na metodě nekohe-rentní holografie v reálném čase, díky níž snímá celé zorné pole kontinuálně. Umožňuje získat jak informaci o amplitudě odražené vlny, tak i o její fázi. Rychlost zobrazování a rekonstrukce nezáleží na optické soustavě, a je omezena pouze rychlostí detekční a výpočetní soustavy. Cílem této diplomové práce bylo ověřit možnost pozorování biologických vzorků a pokusit se o interpretaci obrazové fáze. Možnost pozorování biologických vzorků holografickým konfokálním mikroskopem byla ověřena na dvou typech preparátů. Jednalo se o tkáň z oční bulvy prasete domácího a o škrobová zrna fazolu obecného. Byla navržena vylepšená konstrukční varianta nastavitelného upevnění osvětlovací soustavy přímo na těleso mikroskopu. Pokus o interpretaci obrazové fáze byl proveden na třech teoreticky odvozených jednoroz-měrných modelech. Jedná se o zobrazení nekonečně tenké rovinné vrstvy, nekonečného ro-vinného rozhraní a nekonečné rovinné vrstvy konečné tloušťky.

• PAVLÍČEK Martin – Transformace laserového svazku paprsků s prostorovou filtrací. (Ing. Kršek)
  Tato práce se zabývá transformací a filtrací laserového svazku. Přibližuje základní charakteristiky laserové diody. Zabývá se tvarem svazku vyzařovaného z laserové diody a předkládá základní způsoby jeho transformace. Je zde nastíněna problematika kontroly tvaru a průměru otvoru clony s návrhem systému prostorové filtrace.

• ŠKODA David – Vývoj a testování UHV-kompatibilního mikroskopu AFM/STM. (Doc. Šikola)
  Od roku 1993 probíhá na Ústavu fyzikálního inženýrství fakulty strojního inženýrství VUT v Brně výzkum a vývoj zařízení pro depozici a modifikaci tenkých vrstev nízkoenergiovými iontovými svazky. Nedílnou součástí těchto aparatur musí být i přístroje zprostředkovávající kontrolu takto vyrobených vrstev. Proto byl společně s firmou Tescan s.r.o. navržen rastrovací sondový mikroskop AFM/STM (Atomic Force Microscopy/Scanning Tunneling Microscopy), který je vhodným nástrojem pro měření povrchových struktur vyrobených danými technolo-giemi. Cílem této diplomové práce bylo připojit se k bohaté činnosti vyvíjené na ultravakuově – kompatibilním mikroskopu AFM/STM. V první kapitole je popsána teorie a princip STM a AFM a představen mikroskop vyvinutý na Ústavu fyzikálního inženýrství. Druhá kapitola pojednává o přípravě rastrovacích hrotů pro STM. Třetí kapitola se zabývá bezkontaktním režimem AFM a vlivem okolního prostředí na způsob detekce. Ve čtvrté kapitole je provede-no krátké seznámení s rozvíjející se oblastí nanotechnologií, zvláště pak s procesem vytváření oxidových nanostruktur na povrchu vzorku titanu pomocí kontaktního režimu AFM. V kapitole páté jsou shrnuty výsledky dosažené na mikroskopu AFM/STM.

• URBAN Pavel – Zobrazení vlivu aberací v částicové optice. (Doc. Lencová)
  Diplomová práce se zabývá vlivem geometrických vad třetího řádu a chromatických vad prvního řádu na zobrazení elektrostatickou čočkou s elektrostatickým rotačně invariantním def1ektorem. V rámci diplomové práce byly studovány dva základní okruhy problémů: určení koeficientů vad z výsledků trasování elektronů a možnosti určení koeficientů vad z vychylovacího systému v čočce, zobrazení rozložení částic v Gaussově rovině a rovinách blízkých této rovině.

• VAIS Jiří – Použití iontových svazků pro modifikaci a depozici tenkých vrstev. (RNDr. Spousta)
  Tenké vrstvy (multivrstvy) na bázi kobaltu a niklu byly připravovány metodou IBAD (Ion Beam Assisted Deposition). Hlavním cílem bylo studium vlivu dopadu asistujících iontů pod různě se měnícím úhlem dopadu na vlastnosti a charakteristiku tenkých kobaltových vrstev, zvláště na tloušťku tenké vrstvy, drsnost, směrovou anizotropii povrchu, strukturní anizotropii a magnetické vlastnosti. Experimenty ukázaly , že asistující argonové ionty dopadající pod různým úhlem ovlivňují v rovině vzorku magnetickou anizotropii vrstev. Také se prokázal vliv dopadu asistujících iontů na strukturu kobaltové vrstvy . Cílem studia ultratenkých multivrstev na bázi niklu (Ni/AI2O3 a Ni/NiN) byl vliv teploty při depozici na tloušťku jednotlivých subvrstev, drsnost rozhraní mezi jednotlivými vrstvami a tloušťku jednotlivých rozhraní. Bylo zjištěno, že zvýšená teplota usnadňuje difúzi atomů křemíku (substrát na který je tenká multivrstva deponována) do deponovaného materiálu.

• ŽENÍŠEK Jaroslav – Depozice tenkých vrstev a multivrstev metodou IBAD. (RNDr. Dittrichová)
  Principy depozic tenkých vrstev s využitím iontových svazků. Studium vlivů depozičních podmínek metody IBAD na některé parametry deponovaných tenkých vrstev. Popis technologie depozic tenkých vrstev a multivrstev metodou IBAD. Vybrané metody ana-lýzy tenkých vrstev. Měření deponovaných tenkých vrstev a multivrstev, zhodnocení vlivů depozičních parametrů na vybrané vlastnosti tenkých vrstev (především elektrické, mechanic-ké, kontrola chemického složení, studium profilu multivrstev).