Diplomová práce se zabývá novým způsobem měření opticky anizotropních vzorků pomocí geometricko-fázové holografické mikroskopie. Student prokázal schopnost samostatné práce a osvojil si oblast optické mikroskopie i teorii polarizace světla, nezbytnou pro popis zobrazení anizotropních materiálů. Pro potřeby práce byla využita modifikovaná sestava stávajícího geometricko-fázového holografického mikroskopu, dostupného na Ústavu fyzikálního inženýrství. Student dobře porozuměl principu této metody a teoreticky popsal její využití a výhody při zobrazování vzorků s jednoosým dvojlomem. Teoretická část práce je podložena numerickými simulacemi zobrazení a experimenty s několika typy vzorků. V experimentální části oceňuji zejména porovnání nově testovaného přístupu s tradiční metodou měření, konkrétně s polarizační mikroskopií využívanou na Ústavu mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky. Student pracoval se zájmem, pravidelně konzultoval dosažené výsledky a byl schopen srozumitelně formulovat závěry své práce. Všechny cíle diplomové práce byly splněny a výsledky jsou dobře využitelné pro navazující výzkum. Práci hodnotím známkou A.

Práce se zabývá metodikou zobrazení anizotropních vzorků ve světelném mikroskopu v širokém poli osazeném holografickým modulem s geometricko-fázovou mřížkou. V takovém mikroskopu je do výstupní roviny umístěna geometrická fázová mřížka, která rozkládá dopadající světlo do báze dvou opačných kruhových polarizací a úhlově je separuje. Tyto dvě báze spolu po průchodu polarizátorem interferují a vytvářejí hologram, ze kterého lze pomocí matematického aparátu holografické mikroskopie zrekonstruovat lokální úhlové natočení optické osy vzorku.

V diplomové práci jsou nejdříve položeny základy fyzikálního jevu polarizace a optických prvků pro ovlivnění a kontrolu polarizace. Autor také zavádí jejich matematický popis pomocí Jonesova maticového formalismu. Poté odvodil konkrétní matematický aparát pro zobrazení vzorku mikroskopem s geometricko-fázovým modulem a pro natočení anizotropních struktur vzorku z fáze rekonstruované z hologramu.

Odvozený matematický aparát byl ověřen v simulacích zobrazení modelového vzorku Siemensovy hvězdy. Na simulacích byl demonstrován postup pro kompenzaci deformace fáze, která vzniká při určování nosné frekvence hologramu.

V experimentální části práce je popsána optická sestava mikroskopu a změřeno několik vzorků jako prasečí šlacha, prasečí aorta, lidský zub, ovčí tkáň, škrobová zrna a krystaly kofeinu. Orientace osy anizotropie je zobrazena pomocí kruhové barevné škály, která je vhodná pro dostatečný kontrast vzorků a řeší i navazování fáze. Nakonec autor porovnal holografické zobrazení se zobrazením z polarizačního mikroskopu, který se běžně používá pro anizotropní vzorky. Histogramy natočení os jsou podobné, což lze považovat za pozitivní ověření principu zobrazení. Rekonstrukce z holografického zobrazení ovšem navíc vykazuje širší dynamický rozsah, a především je provedeno z jediného snímku. To je jedna z hlavních výhod oproti polarizačnímu mikroskopu, která umožňuje pozorování dynamických jevů. To také autor ukazuje v zobrazení krystalizačního procesu kofeinových krystalů.

Diplomová práce má velmi vysokou úroveň a svědčí o plném pochopení problematiky. Autor podrobně představuje teoretický základ, na němž pak staví simulace i zpracování dat. V práci jsem našla jediný překlep, což ukazuje na velkou pečlivost autora. Text je velmi dobře strukturován a pro čtenáře je tak snadné sledovat představované koncepty a myšlenky. Celá práce odráží vyzrálý písemný projev.



Drobné připomínky:

str. 28 „půlvlnou“ – chybí jedno „n“

str. 38 „Pokud je do (3.19) dosazeno za U’S a U’R, …“ tady by se hodilo doplnit z jakých vztahů se má dosadit.

str. 44, „Deformace v obrázku 3.4 e) pochází z nepřesného centrování okna…“ Čtenáři při této formulaci padne zrak spíš na skok fáze v důsledku „wrappingu“, ale autor asi myslí spíš mírnou fázovou rampu znázorněnou na Obr. 3.5 a). Pokud je tomu tak, bylo by vhodné nejdřív okomentovat skok fáze a pak tu „deformaci“. Topics for thesis defence:

1. 3. Čím je omezena rychlost zobrazení dynamických procesů?
2. 1. Mohl byste nastínit, jakým způsobem by bylo možné rozšířit metodu na trojrozměrné rekonstrukce orientaci osy anizotropie? Mohla by být 3D rekonstrukce provedena pouze pro omezené tloušťky vzorku, které umožňují jednoznačnost měření nebo by šlo i pro tlustší vzorky?
3. 2. Byla by metoda možná použít na mitochondrie, mikrotubuly, aktin nebo jiné tvarově polarizované struktury v buňce?
4. 4. Proč může být osa anizotropie krystalu kofeinu natočena vůči ose jehliček? Intuice by naznačovala shodu os v obou případech. Může hrát roli rychlost krystalizace?