bakalářská práce

Sestavení a testování nízkoteplotního mikroskopu STM

Text práce 9.17 MB Příloha 11.46 MB

Autor práce: Ing. Antonín Sojka, Ph.D.

Ak. rok: 2014/2015

Vedoucí: Ing. Michal Pavera, Ph.D.

Oponent: Ing. Michal Páleníček, Ph.D.

Abstrakt:

Bakalářská práce se zabývá sestavením nízkoteplotního rastrovacího tunelového mikroskopu STM pracujícího v podmínkách ultravysokého vakua (UHV).  Práce pojednává o propojení mikroskopu s elektronikou. Je popsán návrh teplotních stabilizátorů pro ustálení nízkých teplot po vychlazení mikroskopu spolu s konstrukcí rozšíření vakuové komory pro testování STM za nízkých teplot. Dále se zabývá konstrukcí paletek pro transport vzorku a hrotu do mikroskopu. Na závěr tato práce podává stručný návod na ovládání softwaru GXSM a popisuje testování mikroskopu na vzduchu.

Klíčová slova:

mikroskop STM , UHV, nízké teploty, transport vzorku, transport hrotu, teplotní stabilizátory, sestavení STM, GXSM, testování STM,

Termín obhajoby

24.06.2015

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

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. Michal Pavera, Ph.D.

Práce se zabývá sestavením a testováním nízkoteplotního mikroskopu STM, který by měl pracovat v prostředí UHV. V úvodu se autor zaměřuje na přehledovou studii STM mikroskopie a studii problémů konstrukce zařízení v prostředích nízkých teplot a UHV. Další kapitola je věnována popisu navrženého mikroskopu STM, jehož pochopení bylo nezbytné ke správné kompletaci mikroskopu. Další kapitoly se již zabývají vlastním autorovým přínosem. Autor sám celý mikroskop sestavil, přičemž musel řešit celou řadu problémů spojených s úpravou mnohá dílů mikroskopu. Byly také upraveny a navrženy nové části, které vznikly až v průběhu řešení. Jedná se především o celý systém výměny hrotů a vzorků v mikroskopu. Ve spolupráci s Ústavem přístrojové techniky AV ČR řešil autor problémy se zavedením nízkých teplot. Celý mikroskop byl zkompletován, připojen k řídící elektronice a otestován pomocí softwaru GXSM. Při řešení všech dílčích problémů postupoval autor svědomitě a samostatně. Je nutné ocenit velkou aktivitu a píli při systematickém řešení jednotlivých problémů, při kterých musel být mikroskop mnohokrát rozebrán a opět sestaven do funkční podoby. Bylo odvedeno značné množství práce a všechny body zadání byly splněny. Mírná negativa nalézám pouze v samotné prezentaci a popisu výsledků. Práce je na vysoké grafické úrovni a je napsána logicky a přehledně. Bohužel také obsahuje množství překlepů a gramatických chyb. Z formálních náležitostí shledávám za nejzávažnější opomenutí některých citací (například iontové naprašování) a chybějící odkazy na některé obrázky. I přes tyto drobné nedostatky hodnotím práci jako výbornou.
Kritérium hodnocení Známka
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 B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce se zaměřuje na sestavení a ověření funkčnosti rastrovacího tunelovacího mikroskopu (STM), který byl navržen a vyvinut na Ústavu fyzikálního inženýrství v minulých několika letech. V první části práce je popis principu a základního uspořádání STM obecně. Následuje popis montáže a uvedení do provozu, kde bylo potřeba najít a zvolit správné technologické postupy, které vyhoví podmínkám ultra vysokého vakua (UHV), do nichž je mikroskop primárně určen. Všechny tyto body byly úspěšně splněny, čož je popsáno v závěru práce, kde je popis testování mikroskopu pomocí programu GXSM. Dosažené výsledky nejsou příliš uspokojivé, ale vzhledem k faktu, že se jedná o první oživení tohoto konkrétního mikroskopu do provozu, lze považovat ověření funkčnosti v programu GXSM za úspěšné. Celkově je práce napsána srozumitelně a přehledně, jednotlivé části na sebe logicky navazují. Jediná výtka srozumitelnosti textu směřuje k chybějícím obrázkům u některých částí, kdy autor odkazuje na stávající řešení a rozepisuje se o novém. V tomto okamžiku, pokud není čtenář seznámen se stávajícími řešeními, se text stává poněkud abstraktním a hůře představitelným. Grafická úroveň je jinak obecně velice dobrá. Vyvozené závěry by bylo vhodné podpořit argumenty, byla by namístě analýza původu vibrací nebo alespoň návrh experimentu vzhledem k časové náročnosti samotného provedení. Výkresová dokumentace je bohužel na nižší úrovni, ale jde vidět, že autor nad problémy přemýšlel, a dle mého soudu jsou nedostatky zapříčiněny malým množstvím zkušeností. Autor sice zná teoretické požadavky konstruování do UHV, ale ve výkresech tyto znalosti neaplikoval. Například zvolená drsnost u většiny dílů je příliš vysoká a konkrétně u pohyblivé sestavy 1.02 by to mohl být problém, který zamezí funkčnosti. Dále v této sestavě - díly 1.02.03 a 1.02.05, které mají pasovat a být pohyblivé, jsou špatně tolerovány. Může vzniknout přesah a sestavu by nebylo možné složit (díra ∅2,1 mm a aretační šroub ∅2,2 mm). I přes některé nedokonalosti je tato publikace zpracována poctivě, odborně a celkově je za touto publikací velké množství dobře odvedené práce, a proto ji navrhuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
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 B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. Prosím o vysvětlení pojmu “teplotní drift” - kdy a jak se může projevit? Dále vymezte pojmy teplotní drift ve vztahu k tepelné roztažnosti a jejich vztah k mechanické smyčce mikroskopu.
  2. Teplotní roztažnost a volba materiálů pro konstrukci v UHV, obecné pravidla? (nízké i vysoké teploty, kovar, invar)

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová