Navrhovaná témata disertačních prací pro akademický rok 2019/2020. doktorského studijního programu: Aplikovaná fyzika

Transkript

1 Navrhovaná témata disertačních prací pro akademický rok 2019/2020 doktorského studijního programu: Aplikovaná fyzika Školitel: doc. Dr. RNDr. Petr Alexa: Promptní neutronová aktivační analýza Prompt neutron activation analysis Anotace: 1. Rešerše literatury 2. Seznámení se simulačním softwarem MCNP/MCNPX 3. Návrh optimální konfigurace experimentálního uspořádání včetně výběru vhodných stínících a absorpčních materiálů pro odstínění polovodičového HPGe spektrometru gama záření od primárního svazku 14 MeV neutronů a minimalizace pozadí od termálních neutronů pro dosažení co nejnižších detekčních limitů promptního gama záření. 4. Realizace navržené konfigurace a stanovení detekčních limitů pro jednotlivé prvky v periodické tabulce. Annotation: 1. Literature review 2. To familiarize with the simulation code MCNP/MCNPX 3. Design of an optimal configuration of the experimental setup-up including a proper choice of appropriate shielding materials and absorbers suitable for shielding of the primary 14 MeV neutron beam impinging on the semiconductor HPGe gamma spectrometer and minimization of thermal neutron background to reach as low as possible detection limits for prompt gamma radiation. 4. Construction of the proposed configuration and determination of detection limits over the nuclear chart. Školitel: doc. RNDr. Dalibor Ciprian, Ph.D.: Analýza a modelování vláknově optického senzoru s využitím jevu rezonance povrchových plazmonů Analysis and modelling of fiber-optic sensor based on using of surface plasmon resonance

2 Anotace: Cílem práce je navrhnout a teoreticky ověřit fyzikálně-matematický model popisující chování a odezvu senzoru využívajícího jevu rezonance povrchových plazmonů. Senzorická část by měla být založena na požití optického vlákna, které zachovává polarizaci v kombinaci s detekčními vrstvami na jeho povrchu. Samotná detekce změny indexu lomu měřeného analytu by měla být prováděna ve spektrální oblasti s využitím spektrometru s nízkým rozlišením. Annotation: The main objective of the dissertation thesis is to design and test a theoretical model desribibg the behavior and response of the fiber-optic sensor exploiting the surface plasmon resonance. The sensing part will be based on the usage of a polarization maintaining optical fiber combined with the detection layers deposited on its surface. The detection of the refractive index change of a measured analyte will be carried out in spectral domain using a low-resolution spectrometer. Školitel: prof. Dr. RNDr. Jiří Luňáček: Teoretické studium magnetických vlastností reaktivních sorbentů na bázi CeO2 Theoretical study of magnetic properties of reactive sorbents based on CeO2 Anotace: Práce bude věnována teoretické analýze magnetických měření zejména na VSM a SQUIDu zařízeních pro tzv. reaktivní sorbenty na bázi CeO2. Budou studovány nanometrické prášky čistého CeO2, dotovaných CeO2 3-d prvky a 4-f prvky. Tyto sorbenty jsou schopné detekovat a odstraňovat vybrané typy nebezpečných polutantů ze životního prostředí. Jejich degradační vlastnosti závisí významně na způsobu přípravy a jejich magnetických parametrech. Annotation: The thesis will be devoted to theoretical analysis of magnetic measurements in particular on VSM and SQUID devices for so-called reactive sorbents based on CeO2. Nanometric powders of pure CeO2, dopped with CeO2 3-d elements and 4-f elements, will be studied. These sorbents are capable of detecting and removing selected types of hazardous pollutants from the environment. Their degradation properties depend significantly on the method of preparation and their magnetic parameters. Určeno pro prezenční i kombinované studium doktorského programu Aplikovaná fyzika, jazyk vypracování: čeština, pro akademický rok 2019/2020.

3 Školitel: doc. RNDr. Petr Hlubina, CSc.: Povrchová plazmonová rezonance a senzory využívající fázové detekce Surface plasmon resonance and sensors using phase detection Anotace: Předmětem disertační práce je jev povrchové plazmonové rezonance a jeho využití v senzorech nejrůznějších fyzikálních veličin, resp. vlivů či znečištění. Detekce bude probíhat prostřednictvím fázové funkce, která bude zjišťována buď ve spektrální, nebo časové oblasti, s vazbou na nalezení materiálů s co největší odezvou. Annotation: The subject of the dissertation is the phenomenon of surface plasmon resonance and its use in sensors of physical quantities, and effects or pollution, respectively. Detection will be pursued through phase function, which will be determined in the spectral or time domain, with bound to find materials of the highest response. vypracování: čeština, pro akademický rok 2019/2020. Školitel: prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. : Modelování pohybu částic ve směšovací komoře a usměrňovací trubici při generaci abrazivního kapalinového paprsku Modelling of particle movement inside the mixing chamber and the focusing tube during abrasive liquid jet generation Anotace: Úkolem doktoranda je za pomoci dosavadních modelů a popisu děje interakce abraziva s kapalinovým paprskem ve směšovací komoře a usměrňovací trubici charakterizovat produkt interakce (rozdělení velikosti částic). Cílem doktorské práce je na základě kinematického popisu působení proudu kapaliny (paprsku) na částice vytvořit popis charakterizující nejen pohyb jednotlivých částic v závislosti na jejich velikosti, ale také strukturu paprsku, která by mohla být použita pro další výpočty, zejména účinku abrazivního kapalinového paprsku na materiál. Annotation: The task of the doctoral student is to characterize the product (distribution of particle size) of interactions in the mixing chamber and the focussing tube using up-to-date models and descriptions of the interactions between liquid jet and abrasive particles. The goal of the doctor thesis is creation of the description, based on the kinematic characterization of liquid stream (jet) on particles, characterizing both motion of individual particles regarding their size and the jet structure usable for further calculations, namely impact of the abrasive liquid jet on material.

4 Školitel: prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. : Modelování simultánních kompenzačních úkonů při obrábění materiálů abrazivním vodním paprskem Modelling of simultaneous compensation actions during machining of materials by abrasive water jets Anotace: Úkolem doktoranda je na základě prostudování současných modelů charakterizujících abrazivní vodní paprsek, jeho interakci s materiálem, zpožďování paprsku v řezu a úklon stěn následkem divergence (konvergence) navrhnout vlastní postup, který by co nejpřesněji simuloval negativní jevy a následně také postup účinné kompenzace těchto jevů. Kompenzace by měla zahrnovat nejen geometrické způsoby (náklony řezné hlavice), ale i fyzikálně-technické způsoby, jako jsou úpravy charakteristik paprsku, které souvisí s tlakem v čerpadle, množstvím abraziva, způsobem jeho dopravy do směšovací hlavice, vzdáleností od povrchu materiálu, rychlostí pohybu řezné hlavice a to vše ve vztahu k charakteristikám materiálu. Výsledkem doktorské práce je návrh modelu použitelného pro komplexní výpočty umožňující predikovat přesnost obrábění materiálů pomocí abrazivního vodního paprsku. Annotation: The task of the doctoral student is to prepare the procedure enabling the most accurate simulation of the mentioned damaging phenomena and, subsequently, the effective procedure of compensation of their consequences. The solving of the task is to be based on thorough study of the contemporary models characterizing abrasive water jet and its interaction with material, delay of the jet in kerf and taper of kerf walls. Compensation should include not only geometrical way (tilting of the cutting head), but also physical-technical methods, such as modification of jet characteristics related to the pumping pressure, amount of abrasive, the way of its transportation into cutting head, stand-off distance, traverse speed and all these in relation to material characteristics. The goal of the doctoral thesis is proposal of the model usable for complex calculations necessary for prediction of accuracy during machining of materials by abrasive water jet. Školitel: doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. : Dynamika toku kapaliny v potrubí při středních a vysokých tlacích a její praktické důsledky Dynamics of liquid flow in pipes for medium and high pressures and its practical consequences Anotace: Práce bude věnována studiu fluktuací tlaku toku kapaliny v potrubí, v dutině a ve volném prostoru. Bude provedena teoretická analýza chování proudící kapaliny za vymezených podmínek, modelování v programech ANSYS-Fluent a COMSOL-Multiphysics

5 a srovnání výsledků numerického modelování s experimentálními hodnotami získanými na některém ze zařízení Laboratoře kapalinového paprsku. Cílem výzkumu je zvýšit účinnost a přesnost působení kapalinového paprsku na opracovávaný materiál v praktických aplikacích. Annotation: The thesis will be aimed to study of the fluctuations of fluid pressure in the pipeline, in the cavity and in the open space. A theoretical analysis of liquid flow behavior under defined conditions, modeling in ANSYS-Fluent and COMSOL-Multiphysics will be carried out as well as comparison of numerical modeling results with experimental values obtained with Liquid Jet Laboratory devices. The aim of the research is to increase the efficiency and precision of the liquid jet interaction with solid material in practical applications. Školitel: doc. Ing. Ondřej Životský, Ph.D.: Mikrostruktura a magnetické vlastnosti reaktivních sorbentů na bázi CeO2 Microstructure and magnetic properties of reactive sorbents based on CeO2 Anotace: Práce bude věnována práškovým materiálům na bázi CeO2, které jsou v současné době široce využívány k odstraňování pesticidů a dalších škodlivých látek z vody a půdy. Příprava těchto látek bude prováděna ve spolupráci s Univerzitou Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem, a to ve formě čistého CeO2 např. srážením nebo homogenní hydrolýzou, případně ve formě core-shell struktury, kdy na zrno magnetitu (Fe3O4) je nanesen cer a následně je struktura žíhána. Vliv technologie přípravy, teploty žíhání a schopnosti degradace nežádoucích látek na mikrostrukturní a magnetické vlastnosti bude hlavním cílem práce. Ke studiu bude využita celá řada experimentálních technik, jako například XRD, elektronová mikroskopie, chemické analýzy, vibrační magnetometrie na nízkých, pokojových a vysokých teplotách, Ramanova spektroskopie, a podobně. Annotation: PhD thesis will be devoted to the powder materials based on CeO2 that are currently widely used for removing the pesticides and other poisonous materials from water and soil. Their preparation will be carried out in cooperation with Jan Evangelista Purkyně University, namely in the form of pure CeO2 by precipitation or by homogeneous hydrolysis, eventually as a core-shell structures where the cerium is applied on a magnetite grain and the whole structure is additionally calcinated. Influence of preparation technology, calcination temperature, and ability of removing of undesirable materials on microstructural and magnetic properties will be main aim of the thesis. Samples will be analysed by a number of structural and magnetic methods like XRD, electron microscopy, chemical analyses, vibrating sample magnetometry at low, room and elevated temperatures, Raman spectroscopy, etc. vypracování: čeština, pro akademický rok 2019/2020.