Cílem diplomové práce, která byla vypsána ve spolupráci z Ústavem fyziky FEKT VUT, bylo seznámit se s problematikou senzorů plynu a organických látek na bázi grafénu. Diplomant měl navrhnout a realizovat experimentální automatizované pracoviště pro dávkování plynů s definovanými koncentracemi, a dále navrhnout systém automatizovaného řízení podmínek v kryostatu. V práci jsou uvedeny naměřená data demonstrující funkčnost systému.
Student ve své práci splnil všechny body zadání. Diplomová práce navazovala na semestrální práci, kde student popsal stávající řešení a návrh automatizovaného pracoviště. Během letního semestru pak intenzivně pracoval na realizaci a odzkoušení systému. V době odevzdání diplomové práce nebylo možné realizovat plně automatizované měření elektrických parametrů snímačů, neboť na Ústavu fyziky nebyl dostupný vhodný přístroj. Proto byl použit pro ověření funkčnosti přístroj Keithley 4200-SCS, který bude v budoucnu nahrazen modernějším přístrojem. Navržený měřicí systém je již na tuto změnu připraven.
Student pracoval samostatně a iniciativně. Dokázal se vyrovnat se všemi problémy, které při vypracování diplomové práce nastaly. Konzultace využíval jak s konzultantem práce, tak s vedoucí práce.
Rozsah práce je 73 stran od úvodu po závěr, což odpovídá požadavkům kladeným na diplomovou práci. Při kontrole v systému Theses nebyla zjištěna zásadní shoda s jinými porovnávanými dokumenty.
Doporučuji práci k obhajobě. Points proposed by supervisor: 95

V předložené diplomové práci se Bc. Vladimír Mikluš zabývá návrhem, realizací a řízením automatizovaného experimentálního pracoviště pro komplexní charakterizaci elektronických součástek a senzorických struktur, zejména grafénových senzorů plynů. Navržený systém umožňuje měření voltampérových charakteristik i nízkofrekvenčního spektra proudových fluktuací v řízených podmínkách teploty, tlaku a složení plynné atmosféry.

První dvě kapitoly práce se věnují úvodu do problematiky grafénu, jeho využití v oblasti plynových senzorů a metodám jejich elektrické a šumové charakterizace. Třetí kapitola specifikuje požadavky na měřicí systém a popisuje dostupné přístrojové vybavení v laboratořích Ústavu fyziky FEKT VUT v Brně. Čtvrtá kapitola je zaměřena na návrh a celkovou koncepci měřicího systému. V páté kapitole diplomant podrobně popisuje implementaci řídicího softwaru, včetně architektury aplikace, jednotlivých vrstev řízení, aplikační logiky, ukládání dat a variability měřicích sekvencí. Součástí řešení je také webová aplikace pro vzdálený monitoring, aplikace pro přípravu a optimalizaci plynových receptur a aplikace pro základní zpracování měření proudových či napěťových fluktuací. Šestá kapitola se věnuje demonstraci funkčnosti celého pracoviště.

Hlavní přínos diplomanta spatřuji především v začlenění jednotlivých subsystémů do jednotné měřicí sekvence a ve vytvoření softwarového vybavení, které umožňuje automatizované měření podle uživatelem definované receptury. Jednotlivé kroky receptury mohou zahrnovat stabilizaci teploty senzoru, nastavení požadovaného průtoku analytu, nastavení hradlového napětí a spuštění navazujících předdefinovaných měření, mezi která patří nízkofrekvenční měření napěťového šumu a charakterizace elektrických parametrů senzoru. Oceňuji také vytvoření webového monitorovacího rozhraní, které je vhodné zejména pro dlouhodobá měření, protože umožňuje sledovat stav jednotlivých přístrojů, průběh měřicí sekvence i vybrané měřené veličiny.

Za významnou část práce považuji rovněž návrh aplikace pro plánování dávkování analytu a optimalizaci nastavení dílčích průtoků v plynové cestě. Tato část řešení má praktický význam, protože umožňuje vhodně rozdělit požadované průtoky mezi dostupné hmotnostní regulátory průtoku. Diplomant dále vytvořil aplikaci pro základní zpracování a vyhodnocení naměřených dat, jejímž cílem je odhad výkonové spektrální hustoty měřeného napěťového šumu a její porovnání se šumem zatěžovacího rezistoru.

Postup řešení je logický a systematický, od shrnutí současného stavu poznání přes popis dostupné přístrojové infrastruktury a návrh systému až po jeho softwarovou implementaci a experimentální ověření. Funkčnost systému je v práci dostatečně demonstrována zejména na kryostatické a plynové části měřicího pracoviště. Dílčí výsledky spojené s tímto pracovištěm byly navíc využity i v publikaci v časopise zařazeném v Q1, což dokládá vědecko-výzkumný potenciál navrženého řešení.

Převzatou část práce představuje zejména existující přístrojové vybavení laboratoře, na které diplomant navazoval. Vlastní přínos studenta spočívá v návrhu koncepce řízení, propojení jednotlivých subsystémů, vytvoření softwarových nástrojů, automatizaci měřicího procesu a demonstraci funkčnosti celého pracoviště. Z tohoto pohledu lze práci jednoznačně považovat za samostatné inženýrské dílo odpovídající požadavkům kladeným na diplomovou práci.

Po formální a jazykové stránce je práce vypracována na velmi dobré úrovni. Text je přehledný, členění práce je logické a rozsah odpovídá charakteru řešeného tématu. Práce s literaturou je podle mého názoru dostatečná a vhodně uvádí čtenáře do problematiky grafénových senzorů, jejich charakterizace i související instrumentace. Určité drobné nedostatky lze spatřovat v použití některých výrazů, které působí až příliš anglisticky a u nichž by bylo možné nalézt vhodnější české ekvivalenty. Tyto nedostatky však nesnižují odbornou úroveň práce.

Celkově hodnotím práci jako velmi kvalitní. Diplomant prokázal schopnost samostatně řešit komplexní technický problém, propojit znalosti z oblasti senzoriky, měřicí techniky, automatizace, programování a základního zpracování šumových dat. Práce má jednoznačný realizační výstup a její výsledky jsou přímo využitelné při dalším základním i aplikovaném výzkumu grafénových a dalších senzorických struktur na Ústavu fyziky FEKT VUT v Brně.

Zadání diplomové práce bylo splněno. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení A / 97 bodů. Topics for thesis defence:

1. Jakým způsobem je v měřicí sekvenci zajištěno, že měření elektrických nebo šumových parametrů probíhá až po dostatečné stabilizaci teploty a plynné atmosféry?
2. Vysvětlete princip odhadu výkonové spektrální hustoty napěťového šumu. Jaký význam má porovnání naměřeného šumu se šumem zatěžovacího rezistoru?
3. Které fyzikální informace o grafénovém senzoru lze získat kombinací voltampérových charakteristik, teplotní závislosti a nízkofrekvenční šumové spektroskopie?

Points proposed by reviewer: 97