Bachelor's Thesis

Components for laser micromanipulation in a coherence-controlled digital holographic microscope

Final Thesis 5.84 MB Final Thesis 24.56 MB Final Thesis 21.77 MB Final Thesis 10.08 kB

Author of thesis: Ing. Branislav Straka

Acad. year: 2010/2011

Supervisor: Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Abstract:

In the Bachelor's thesis, there was described the general principle of operation of the optical trap, along with various options for creating optical tweezers. The function and the main parameters of holographic microscope with the off-axis achromatic and spatially invariant interferometer were described, too. Two variations of laser tweezers connectable to coherence-controlled second generation holographic microscope were described in detail, calculated and designed at IPE VUT. The optimization of the two variations was performed in the software ZEMAX. A 3D model in the Autodesk Inventor PROFESSIONAL 2010 was created for the chosen design.

Keywords:

Optical tweezer, coherence-controlled holographic microscope, laser micromanipulation techniques, design

Date of defence

21.06.2011

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3901-3)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Obsahem bakalářské práce je návrh optické pinzety a její implementace do digitálního holografického mikroskopu. V prvé části je uvedena stať pojednávající o vzniku optické pasti pinzety a principech, jak lze past vytvářet a jak s ní pohybovat. Další stať pojednává o holografické mikroskopii a o principu funkce koherencí řízeného holografického mikroskopu (CCHM). Student zvládl úspěšně nastudovat danou problematiku a na základě těchto poznatků pak navrhl vhodný způsob, jak lze skloubit princip CCHM a pohyblivé optické pinzety, která je navržena jako přídavný modul celého mikroskopu. V práci jsou teoretickými vztahy posané dvě varianty optické sestavy, kterými lze pinzetu tvořit. Student využil svých znalostí optického simulačního programu ZEMAX, když vytvořil modely obou optických sestav a tak teoreticky ověřil jejich správnou funkci. U  varianty, která se mu jevila jako nejvhodnější, byl vytvořen návrh mechanického uložení všech optických prvků v 3D CADu a postup justáže. Konstatuji, že student přistupoval k řešení práce odpovědně a systematicky. Všechny základní cíle práce dodržel v plném rozsahu. Bohužel se ve své práci z časových důvodů nedostal k vlastní realizaci a odzkoušení pinzety. Branislav Straka prokázal schopnost zadaný problém samostatně a úspěšně vyřešit a z vlastních postupů získané výsledky sepsat do práce, kterou v souhrnu klasifikuji známkou výborně/A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Bakalářská práce Branislava Straky je napsána ve slovenském jazyce v rozsahu 57 stran. Bez započítání úvodu a závěru je členěna do tří částí. Autor popisuje stručně funkci optické pinzety a technické prostředky potřebné k vytvoření optické pasti k zachytávání částic a k jejich přemisťování. V dalším textu jsou popsána dvě optická schémata koherencí řízených holografických mikroskopů, které byly realizovány na pracovišti školitele. Třetí část je zaměřena na vlastní návrh samostatného modulu laserové pinzety určené k implementaci do druhé generace koherencí řízeného holografického mikroskopu.

Práce je logicky uspořádána a má přijatelný počet překlepů a stylistických nedostatků. Text je doplněn celkem 27 obrázky z nichž 7 je převzato. Pro numerické apertury objektivu a optického vlákna je použito stejné označení NA (viz str. 29 a 33). Vzdálenosti a a b uvedené ve vztahu 4.6 mají odlišný význam než ve vztazích 4.17 a 4.20. V práci chybí odkazy na obrázky 2.8, 2.9. a 4.1. Na straně 43 je chybně odkazováno na obrázek 4.5 místo na obrázek 4.10. Další mylné odkazy lze nalézt na straně 32 resp. 40, kde jsou uvedena nesprávná čísla stránek umístění obrázku 4.6 resp. 4.11. U mnoha obrázků postrádám znázornění souřadného systému. Označení jednotlivých částí optických schémat vychází z anglického názvosloví. Obzvláště v části 4.4 jsou přímo v textu uváděny komerční názvy mechanických komponent v anglickém jazyce. Domnívám se, že vhodnější by bylo psát názvy mechanických a opto-mechanických částí v rodném jazyce.

Byl proveden optický návrh a výběr komerčně dostupných mechanických a optických komponent pro sestavu kombinující holografický mikroskop a laserovou pinzetu. Dle zadání nebyly výroba a experimentální ověření funkčnosti sestavy prioritními cíli. Konstatuji, že požadavky a cíle zadání byly splněny.

Práci hodnotím známkou velmi dobře/B a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 2. Jak a čím bude zajištěno seřízení vzájemné polohy čoček L2 a L3?
  2. 3. Jaký je vliv vibrací navrženého modulárního letmého uložení jednotky s galvanooptickými zrcadly na přesnost polohování v režimu časově sdílených pastí?
  3. 1. Jak jste odvodil vztah 4.23?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová