Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem
a státním rozpočtem České republiky.

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Vědecké oblasti

Dielektrická spektroskopie

Vedoucí: Doc. Ing.  Karel Liedermann, CSc.

Pracovní skupina se věnuje studiu relaxačních a vodivostních procesů v dielektrikách, mimo jiné v izolačních materiálech určených pro dlouhodobou expozici vysokým teplotám, v oxidech ušlechtilých kovů, v derivátech celulózy pro biochemické aplikace a v kompozitních dielektrických systémech. Právě kompozitní struktury obsahující polymerní matrici a v ní rozptýlené či uspořádané nanočástice jsou v dnešní době východiskem pro vývoje biosenzorů.

Laboratoř je vybavena analyzátory HP 4284 a 4285 a E 4991, jež společně pokrývají frekvenční rozsah 20 Hz – 1 GHz, a elektrometry Keithley 617 a 6175 pro DRS v časové oblasti.
Laboratoř řeší projekty MŠMT, GAČR a spolupráci s Universitou v Augsburgu.

Měřicí pracoviště dielektrické spektroskopie (vlevo), spektrum částicového kompozitu (vpravo).

Stochastické procesy a transport

Vedoucí: Doc.  Ing. Lubomír Grmela, CSc.

Laboratoř je zaměřena na výzkum nízkofrekvenčního šumu. Experimentální a teoretické studium šumu je základem pro vývoj šumové diagnostiky a moderních metod odhadu životnosti elektronických součástek. Laboratoř přispívá k výzkumu detektivity materiálů vhodných ke konstrukci detektorů, zabývá se citlivostí, optimalizací poměru užitečného signálu a odstraněním podstaty generovaných šumů.

Laboratoř spolupracuje s hlavními evropskými a japonskými laboratořemi, účastní se projektů EU, vychovává doktorandy. Laboratoř je nositelem několika tuzemských i zahraničních grantů. Sdružení VUT je odsouhlaseno jako jedno z pracovišť ELEN, tj. European Laboratory for Electronic Noise.

Systém pro měření šumu (vlevo), graf spektrální výkonové hustoty (vpravo)

Fotonika a nanooptika

Vedoucí: prof. RNDr. Pavel Tománek, CSc.

Laboratoř se zabývá bezkontaktním, nedestruktivním zkoumáním povrchů materiálů s příčným superrozlišením, k čemuž se využívá optické řádkovací tunelové mikroskopie, pracující v odrazném i propustném režimu. Hlavními cíli jsou topografie, lokální spektroskopie a fluorescence polovodičových povrchů a výroba sond pro mikroskopy.

Od svého vzniku v r. 1994 byla laboratoř nositelem 7 grantů a podílela se na dalších 3 grantech (GAČR, MŠMT, NATO, VUT, FEI). Laboratoř je součástí volného Vědeckého centra nanotechnologií a povrchového inženýrství, organizovaného v rámci komplexního grantu GAČR č.101/97/K009, na němž se podílejí Ústav fyzikálního inženýrství FS VUT, Ústav fyziky FEKT VUT a Ústav přístrojové techniky AV ČR v Brně.

Obr. Mikroskop SNOM (vlevo) obrázek kvantových teček InGaAs (vpravo)

Akustická a elektromagnetická emise

Vedoucí: Doc. Ing. Pavel Koktavý, CSc., Ph.D.

Metoda zkoušení materiálu využívající akustické emise je založena na analýze signálů vznikajících při vzniku a šíření trhliny v materiálu. Zařazujeme ji mezi nedestruktivní metody, i když jde o metodu zkoušení, která je použitelná pouze v provozu při mechanickém namáhání materiálu. Vznik a šíření trhliny jsou doprovázeny uvolňováním energie nahromaděné v materiálu ve formě vnitřních pnutí. Akustická emise patří k pasivním inkoherentním metodám, využívá postupných vlnových pulsů. Signály akustické emise doprovázejí dynamické procesy v materiálu a projevují se jako postupné elastické vlnění. Nejedná se ovšem o kontinuální harmonické vlnění, nýbrž o posloupnost vlnových balíků. Zdrojem těchto vlnových balíků jsou náhlá uvolnění energie v materiálu. Tento proces provází deformační a lomové, resp. fázové přeměny v materiálu. Frekvenční i amplitudové pásmo akustické emise je rozsáhlé od jednotek Hz (seizmická měření) po vysoké ultrazvukové frekvence.

Měřením akustické emise zjišťujeme počet a tvar vlnových pulsů, jejich rychlost, útlum, odraz, násobnost dráhy, dozvuk atd. Tvar pulsu a pokles amplitudy záleží na kombinací geometrických a materiálových vlastností zkoumaného vzorku. Kompozitní materiály vykazují vyšší akustický útlum než ocel. Vzorky s převládajícím podélným rozměrem mají slabou odezvu i při relativně velkém signálu. Na obrázku je uveden typický záznam emisního vlnového spektra. Jedná se o tepelně namáhaný izolační materiál.

Příklad akustické emise

Při vyhodnocování se sleduje řada veličin např. počet pulsů nad zvolenou hladinou, amplituda či energie (plocha pod upravenou obálkou balíku). Dále se měří doba náběhu signálu, což je časový interval od prvního překročení prahové hladiny až k maximální výchylce signálu v uvažovaném balíku. Vzhledem k tomu, že rušivý elektromagnetický signál má obvykle dobu náběhu velice krátkou, lze pomocí známé doby náběhu filtrovat tyto rušivé signály a navíc rozlišit vzájemně zdroje signálů akustické emise.

Metoda akustické emise se dnes běžně používá v průmyslových závodech pro určení vzniku a rozšiřování prasklin a změn poddajnosti, k odhalování tvorby plastické zóny před prasknutím, vzniku únavy, koroze, tečení, rázového lomu apod. Ovšem z fyzikálního hlediska zůstává v akustické emisi řada dosud neobjasněných faktů.

Laboratoř se zabývá bezkontaktním, nedestruktivním zkoumáním povrchů materiálů s příčným superrozlišením, k čemuž se využívá optické řádkovací tunelové mikroskopie, pracující v odrazném i propustném režimu. Hlavními cíli jsou topografie, lokální spektroskopie a fluorescence polovodičových povrchů a výroba sond pro mikroskopy.

Akce