Posudky závěrečné kvalifikační práce

Posudek vedoucího

Kolíbal, Miroslav

Práce Zdeňka Nekuly je v principu rozdělena na dvě části. Jde jednak o implementaci časového rozlišení do transmisního elektronového mikroskopu, na které pracoval v rámci výjezdu Erasmus, jednak o podobný problém v rastrovacím elektronovém mikroskopu, čemuž se věnoval v posledním roce studia v Thermo Fisher Scientific. Jako vedoucí jsem se podílel na občasných konzultacích, jeho postup jsem konzultoval i s kolegy v TFS. Zdeněk odvedl práci velkého rozsahu, která vyniká zejména svou originalitou. Jak je naznačeno výše, na tématu pracoval v podstatě zcela samostatně. Předložené výsledky jsou na vynikající úrovni, včetně možného překlopení do praxe. Student prokázal schopnosti čelit experimentálním obtížím (odstavení TEM) a kreativně improvizovat (jednoduchý TEM model). Co mne tolik radostí nenaplnilo byly konzultace vlastního textu práce, která se v prvním kole vůbec nečetla dobře. Student však na textu zapracoval, a předložená práce tak vhodně ilustruje studentův postup při řešení a dosažené výsledky.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky 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	C
Práce s literaturou včetně citací	A
Samostatnost studenta při zpracování tématu	A

Navrhovaná známka: A

Posudek oponenta

Kozák,, Martin

Diplomová práce Bc. Zdeňka Nekuly je věnována vývoji a testování zařízení, které umožňuje generovat pulzní svazky elektronů v elektronových mikroskopech s velmi krátkou dobou trvání jednotlivých pulzů až do oblasti několika desítek pikosekund. Tento tzv. beam blanker je založený na úhlovém odchýlení elektronového svazku pomocí časově proměnného napětí přiloženého mezi dvě elektrody. Svazek elektronů je posléze prostorově filtrován aperturou mikroskopu, která v kombinaci s úhlovým rozmítáním vytváří krátké elektronové pulzy. Podobný typ beam blankeru se již ke kontrole časového profilu svazků v elektronové mikroskopii používá, nicméně zásadními výhodami nově vyvíjeného zařízení mají být zejména časová délka pulzů v oblasti několika desítek pikosekund a design, který nahrazuje objektivovou aperturu mikroskopu a lze ho snadno nainstalovat do stávajících mikroskopů bez většího zásahu do jejich konstrukce. Autor se dále zabývá numerickými simulacemi několika aplikací tohoto zařízení v časově-rozlišené elektronové mikroskopii. Práce je členěná do 5 kapitol. V prvních dvou kapitolách autor uvádí čtenáře do problematiky a popisuje model, který následně používá k simulacím šíření elektronů v tubusu mikroskopu. Ve 3. kapitole se autor věnuje simulacím šíření krátkých elektrických signálů v soustavě zdroje, vodičů a desek beam blankeru. V posledních dvou kapitolách autor diskutuje implementaci vyvinutých beam blankerů v transmisních a skenovacích elektronových mikroskopech, porovnává naměřené výsledky s výsledky numerických simulací a diskutuje několik potenciálních aplikací. Celkově předložená diplomová obsahuje 45 stran textu a 35 odkazů na literaturu, což je adekvátní tomuto typu prací. Práce je psána anglicky s relativně častým výskytem mluvnických chyb. Po formální stránce je práce průměrná. Dovolil bych si autorovi například vytknout, že v několika případech se obrázky objevují dříve, než jsou zmíněny v textu (např. obrázky 3.3-3.6). Další drobnou formální chybou je nekonzistence v popisu jednotlivých panelů v obrázcích, kde se popisy částí a)-x) objevují někdy pod panelem a někdy vedle (konzistence někdy chybí i v rámci jednoho obrázku, např. obr. 5.12). Dále v některých obrázcích chybí dle mého názoru podstatné informace o prováděných experimentech (např. v obrázcích 4.4 a 4.5 nejsou uvedeny hodnoty napětí přikládané na beam blanker pro jednotlivé panely v obrázku, chybí prostorová škála). Tyto drobné nedostatky jsou ovšem kompenzovány věcným obsahem práce. Jako velice nadprůměrné hodnotím množství a kvalitu práce, kterou diplomant během řešení takto komplexního tématu odvedl. Zabýval se návrhem beam blankeru, numerickým modelování i experimentální implementací ve dvou typech mikroskopů, přičemž při měřeních ve skenovacím mikroskopu autor proměřil délku generovaných elektronových pulzů dvěma nezávislými metodami. Práce obsahuje velké množství původních výsledků. Text práce by místy zasloužil nepatrně detailnější popis jednotlivých činností, z čehož plynou mé dotazy k rozpravě. Celkově lze jednoznačně říci, že diplomová práce Bc. Zdeňka Nekuly bohatě naplňuje všechny požadavky kladené na tento typ prací a splňuje požadavky a cíle zadání. Proto ji doporučuji k obhajobě s hodnocením stupněm A.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky 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

Navrhovaná známka: A

Otázky

1) V práci je k simulacím šíření elektronů v tubusu mikroskopu použita aproximace tenkých čoček se zanedbáním aberací zobrazovací soustavy. Dále autor patrně zanedbává konečnou šířku spektra kinetických energií elektronů (v práci není zmíněna). Mohou aberace zobrazovací soustavy či konečná šířka spektra elektronového svazku (typicky 0.5-0.8 eV pro Schottkyho typ zdroje či 2 eV pro termoemisní zdroj) negativně ovlivnit funkčnost beam blankeru a parametry výsledného pulzního elektronového svazku (např. protože elektrony s různou rychlostí se šíří beam blankerem po různou dobu) nebo je jejich vliv zanedbatelný?
2) Při řešení šíření elektronového svazku beam blankerem se autor soustředí pouze na působení transverzální síly ve směru kolmém na šíření elektronů. Nicméně, díky hranovým efektům může na elektrony v závislosti na jejich poloze v beam blankeru a na symetrii generovaného pole působit také složka elektrického pole mířící ve směru jejich šíření. Poprosil bych o krátký komentář, jestli lze očekávat také modulaci spektra generovaného pulzního svazku elektronů či zda je tento efekt zanedbatelný.
3) Délka pulzů generovaných pomocí beam blankeru ve skenovacím elektronovém mikroskopu závisí silně na urychlovacím napětí, přičemž pro vyšší napětí výrazně roste. Nicméně, při měření metodou charakterizace poměru proudů v DC a pulzním režimu hraje roli velikost apertury použitá pro danou energii elektronů a velikost stopy svazku v místě apertury, kterou je možné ovládat kondenzorovými čočkami. Bylo by tedy v principu možné dosáhnout délky pulzu několika desítek pikosekund také pro vyšší energie elektronů v oblasti 30 keV pomocí menší apertury v kombinaci s vhodným nastavením velikosti svazku?
4) Čemu odpovídá modrá křivka v obrázku 5.7 a)? Předpokládám, že se jedná o lineární fit dat, ale tato informace není v práci uvedena.
5) V popisu obrázku 5.14 ani v textu nelze nalézt, jaká byla amplituda vysílaného signálu na frekvenci 3.2 GHz, jejíž měření v oblasti mezi elektrodami bylo provedeno. Je možné vypočítat amplitudu pole v oblasti elektrod z naměřených dat pomocí kalibrace z obrázku 5.12 h)?