Bachelor's Thesis

Design, Fabrication and Testing of Environmental Chamber for Atomic Force Microscope and for Electronic Measurements of Nanosensors

Final Thesis 8.83 MB Appendix 11.96 MB

Author of thesis: Ing. Aleš Cahlík

Acad. year: 2013/2014

Supervisor: doc. Ing. Miroslav Bartošík, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the concept of the chamber for atomic force microscope device NTegra Prima or alternatively for stand-alone measurements of nanosensors. The chamber will be used for defined modification of ambient conditions in space around measured sample. In first part, the theoretical  principles  of influence of ambient conditions on AFM methods are discussed. In the second chapter, the principles of graphene sensors measurements are showed. Further the reasons and requirements for designing this chamber are introduced. Main part deals with description of design. At the end the results of stress analysis and wall deflection of evacuated chamber are presented.

Keywords:

atomic force microscopy, NTegra Prima, water meniscus, graphene sensors, environmental chamber

Date of defence

25.06.2014

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

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)
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)

Po celou dobu řešení bakalářské práce přistupoval Aleš Cáhlík k řešení všech problémů aktivním, tvůrčím a důkladným způsobem. Práce byla do jisté míry zkomplikována náhlou změnou ceny, stanovenou dodávající firmou, v důsledku čehož bylo nutné vybrat jiného dodavatele s jinými výrobními možnostmi a upravovat již vypracovaný návrh. Za uvedených podmínek student udělal vše pro dokončení cílů a odvedl profesionální práci v tom nejlepším slova smyslu. V bakalářské práci navržená komora bude prakticky využívána po většinu roku při provádění experimentů v oblasti měření senzorů a měření využívajících mikroskop atomárních sil.
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

Bakalářská práce se zabývá konstrukčním návrhem environmentální komory pro mikroskop atomárních sil a pro elektronická měření nanosenzorů. V první kapitole je stručně popsána základní problematika mikroskopie atomárních sil (AFM). Autor se zabývá základními procesy odehrávající se na povrchu během měření metodou AFM. Kapitola je přehledně členěná a velmi dobře čtivá, kromě textu popisující teoretický popis metody AFM. Zejména kapitola (1.1.2), kde odkaz na stěžejní obrázek čtenář nalezne až na konci kapitoly. V kapitole je také chybně uveden odkaz na tabulku 1.1 a obrázek 1.1 není v textu vůbec odkazován.   Literatura je citována pravidelně. Někdy je citována za ukončenou větou někdy před tečkou. Možná by stálo za úvahu užít pro výraz dip-pen český název (1.2.4.).
Druhá kapitola práce je věnována měření a charakterizaci nanosenzorů. Tato kapitola je bohužel velmi stručná. Podle mého názoru se jedná pravděpodobně o nejvíce užívanou aplikaci navrhované komory, a proto by si tato kapitola zasloužila více pozornosti. V obrázku 2.1 je chybně popsána osa y (relativní vlhkost) a z textu není cela zjevné, co znamenají oblasti I-IV. 
V třetí kapitole se autor dostává samotné práci, kdy velmi výstižně popisuje stávající situací a konstrukční možnosti.
Kapitola 4 je věnována výslednému konstrukčnímu návrhu environmentální komory. Velmi pěkným způsobem jsou popisovány jednotlivé úskalí a problematiky navrhované konstrukce. Velmi pozitivně hodnotím konstrukční návrh rotačního převodu do vnitřní části komory a také provedenou pevnostní analýzu komory. Některé obrázky by bylo vhodné doplnit měřítkem. Firemní názvy materiálů jako je například Teflon a Delrin doplnit odkazem. Odstavec 4.5 by si zasloužil přehlednější popis.

I přes drobné formální nesrovnalosti, hodnotím práci za velmi zdařilou. Student musel řešit množství zajímavých problémů spojených se samotnou konstrukcí komory a kompatibilitou se stávajícím systémem. Praktická část práce je optimálního rozsahu. Pozitivně hodnotím výsledný přínos celé práce pro budoucí experimenty na ÚFI. Student splnil všechny úkoly zadání až na provedení testovacího měření. Nicméně tato skutečnost byla způsobena náročností úkolů a dlouhými výrobními procesy. Z těchto důvodů doporučuji bakalářskou práci k obhajobě, a pokud student odpoví na doplňující dotazy, navrhuji hodnocení stupněm A.
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 B
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 B
Topics for thesis defence:
  1. Jaká je rychlost formování vodního menisku a co se rozumí pojmem vodíkový můstek?
  2. Jak bude komora čerpána a jaký odhadujete základní tlak?
  3. Jelikož v práci je velmi stručně popsán odstavec Aplikace 2.2. Proveďte rešeršní studii na téma elektrické měření nanosenzorů (aplikace).

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová