bakalářská práce

Optimalizace optické pinzety pro multimodální holografický mikroskop

Text práce 8.86 MB Příloha 774.28 kB

Autor práce: Ing. Jan Vaverka

Ak. rok: 2013/2014

Vedoucí: Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Oponent: Ing. Martin Antoš, Ph.D.

Abstrakt:

V bakalářské práci byla popsána funkce interferenčních mikroskopů s bližším rozborem multimodálního holografického mikroskopu (MHM), který byl zkonstruován v Ústavu fyzikálního inženýrství (ÚFI) Vysokého učení technického v Brně. Dále byl rozebrán princip  optické pasti a blíže byly popsány silové účinky na zachycený objekt s charakteristickým rozměrem větším než vlnová délka zachycujícího svazku. Byla navržena optimalizace existujícího modulu optické pinzety tak, aby byl modul připojitelný k prototypu MHM umístěnému na ÚFI. Byla provedena simulace a optimalizace optické sestavy modulu a byl vytvořen mechanický návrh modulu s výkresovou dokumentací. Modul byl zadán do výroby.

Klíčová slova:

Optická pinzeta, optická mikromanipulace, holografická mikroskopie, multimodální holografický mikroskop, konstrukční návrh.

Termín obhajoby

26.06.2014

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaBznamka

Klasifikace

B

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (B3A-P)

Studijní obor

Fyzikální inženýrství a nanotechnologie (B-FIN)

Složení komise

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)

Posudek vedoucího
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.

Po obsahové a grafické stránce je práce poměrně zdařilá. Práce je dělena do několika částí. Prvá obsahuje stať věnovanou holografické mikroskopii a popisu Multimodálního holografického mikroskopu. V druhé je popsán vznik silových účinků světla na objekt v okolí optické pasti a metody měření její tuhosti. Student dále využil svých znalostí počítačového programu Zemax, ve kterém upravil stávající teoretický model optické pinzety s ohledem na snížení velikosti potřebného zástavbového prostoru. Trasováním paprsků stanovil rozměrové charakteristiky expanderu, který umožňuje připojit pinzetu k Multimodálnímu holografickému mikroskopu uvnitř jeho vytápěného boxu. V poslední části práce vytvořil v programu SolidWorks třírozměrný model expanderu a jeho výrobní dokumentaci, podle níž byl zadán do výroby. Také byl navržen komplexní seřizovací postup. Bohužel nebyl upravený modul prakticky ověřen. I tak konstatuji, že student cíle bakalářské práce splnil v plném rozsahu. Jako vedoucí práce hodnotím bakalářskou práci známkou velmi dobře/B.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Známka navržená vedoucím: B

Posudek oponenta
Ing. Martin Antoš, Ph.D.

V úvodní části práce je popsána historie vývoje interferenční a holografické mikroskopie. Dále je stručně popsán princip funkce optické pinzety. V poslední části práce se autor věnuje návrhu a způsobu seřízení optimalizované optické pinzety pro multimodální holografický mikroskop.
Práce je po grafické stránce velmi dobrá s občasnými neobratnými slovními formulacemi. Na obrázku 4.6 jsou zmatečně uvedeny pozice. Například pozice 20 a 28 označují tentýž ustavovací šroub. Na straně 18 je nespravně popsán význam rozměrů d a e.
Cílem úprav stávajícího modulu optické pinzety bylo minimalizovat jeho rozměry a hmotnost. Autor se zaměřil na konstrukční změnu expanderu laserového svazku, přičemž kolimátor laserového svazku s držákem galvanooptických zrcadel ponechal původní. V práci je konstatováno, že hmotnost nového expanderu je o 15% nižší a modul optické pinzety má menší zástavbové rozměry. Domnívám se, že předložený návrh prostorového uspořádání modulu zobrazený na obrázku 4.9 není zcela optimální. Hrozí kontakt optického vlákna kolimátoru s vyhřátou deskou radiátoru uvnitř boxu. Vhodnější by bylo pootočit kolimátor společně s držákem galvanooptických zrcadel o 90° vůči optické ose objektivu L2.
Student vytvořil výkresovou dokumentaci, podle níž byly vyrobeny vybrané celky upravovaného modulu optické pinzety.

I přes uvedené nedostatky konstatuji, že student Jan Vaverka zadání práce splnil. Prokázal schopnost zrealizovat originální myšlenku do hmatatelné podoby. Předloženou práci hodnotím známkou velmi dobře/B a doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Otázky k obhajobě:
  1. Proč musí být splněna podmínka sdruženosti roviny zadní apertury objektivu s rovinou umístěnou uprostřed mezi galvanooptickými zrcadly?
  2. Jak se změní velikost spot diagramů na obrázku 4.8, budou-li spojné čočky objektivů L2 resp. L3 přivráceny k držáku galvanooptických zrcadel resp. k držáku zalamovacího zrcadla?

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová