Master's Thesis

Design of the supporting platform for low temperature UHV STM microscope

Final Thesis 5.5 MB Appendix 4.22 MB

Author of thesis: Ing. Tomáš Dao

Acad. year: 2013/2014

Supervisor: Ing. Michal Pavera, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D.

Abstract:

Diploma thesis deals with the design of a vibration isolated platform for low temperature scanning tunneling microscope working under ultra high vacuum (UHV STM). Cooling of the microscope is done by liquid helium using a flow cryostat designed in Institute of Scientific Instruments of the AS CR. In the thesis, general requirements of designing of an ultra high vacuum compatible devices are discussed, as well as the ways of vibrational isolation and damping. Also some ways how to restrict the transfer of vibration between vacuum devices and surroundings are mentioned. This knowledge is then applied to the design of the antivibrational microscope platform compatible with low temperature usage. For better understanding of vibrational transfer and damping, a real model of the designed platform is made and vibrational transfer characteristics are measured and compared with the theory.

Keywords:

STM microscope, vibrational isolation, ultra high vacuum, low temperatures.

Date of defence

24.06.2014

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Physical Engineering

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

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

Supervisor’s report
Ing. Michal Pavera, Ph.D.

Autor se ve své práci zabývá návrhem nosné platformy tunelovacího rastrovacího mikroskopu (STM) v podmínkách ultravysokého vakua (UHV) a nízkých teplot. Jednalo se o obtížný úkol, kde bylo nutné brát ohled na celou řadu požadavků vztahujících se k mechanické konstrukci, provoznímu prostředí a fyzikální podstatě tunelovací mikroskopie. Student prokázal schopnost nastudovat dané téma a navrhnout konstrukční řešení vhodné do podmínek UHV a nízkých teplot. Hlavní část práce je věnována přenosu vibrací mezi platformou a mikroskopem a jejich tlumení. Tlumení vibrací mikroskopu STM je zcela zásadní z důvodu požadavku rozlišení mikroskopu v řádu jednotek angströmů. Autor nejprve rešeršně nastudoval komerční možnosti tlumení a následně navrhl řešení zavěšením platformy na pružiny s magnetickým tlumením vířivými proudy. Toto řešení je podloženo teoretickým rozborem, simulacemi i měřením. Prezentace výsledků je po grafické i teoretické stránce na velmi vysoké úrovni. Oceňuji i značně aktivní přístup autora při řešení. Již v průběhu realizace diplomové práce byla na základě výkresové dokumentace vyrobena značná část navržené platformy, čímž autor překročil rozsah zadání. Práci hodnotím jako výbornou a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D.

Diplomová práce byla zaměřená na konstrukční návrh antivibrační platformy pro nízkoteplotní rastrovací tunelový mikroskop STM. Student vycházel z analýzy předností a nedostatků původní konstrukce a navrhl vlastní řešení. Z předložené diplomové práce je zřejmý systematický přístup k rozboru kritických parametrů ovlivňujících konstrukci platformy a k volbě vhodného řešení. Práce je sepsána přehledně a srozumitelně a má velmi dobrou grafickou úroveň. Konstrukční návrh považuji za zdařilý a funkčně logický. Před odevzdáním práce se diplomantovi podařilo částečné ověření funkčnosti platformy. I přes drobné nedostatky ve výkresové dokumentaci hodnotím práci jako výbornou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jak je navržená koncepce náchylná na přesnost výroby a následné montáže a kde vidí diplomant největší riziko možného ovlivnění výsledné funkce v důsledku nevhodně zvoleného montážního postupu?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová