Realizace víceúčelového měřícího systému pro (sub)terahertzovou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii
Loading...
Date
Authors
Šedivý, Matúš
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Spektroskopie elektronové spinové rezonance (také nazývaná elektronová paramagnetická rezonance nebo jen EPR) zahrnuje metody, které zkoumají hmotu prostřednictvím nepárových elektronů. Jednou z progresivních metod EPR je rychlé skenování, které umožňuje pozorovat kinetiku chemických reakcí. Kromě toho nedávný vývoj vysokofrekvenčních součástkách rozšířil použití vysokofrekvenční EPR (HFEPR), které využívají sub-terahertzové až terahertzové vlny. Tato práce se zabývá propojením obou cest do HFEPR spektrometru s rychlým skenováním frekvencí (FRaScan), který byl nedávno vyvinut na CEITEC VUT. Na začátku je stručně uvedena základní teorie k EPR, následovaný přehledem přístrojového vybavení pro HFEPR. V praktické části je popsáno technické řešení spektrometru. Důraz je kladen na implementaci softwaru, pomocí kterého je spektrometr ovládán a měření jsou automatizována. Následně jsou ukázány příklady z měření pevných látek, konkrétně karbidu křemíku dopovaného vanadem (SiC:V), ftalocyaninu líthia (LiPc) a krystalu 1,3-bisdifenylen-2-fenylallylu (BDPA). Příklady demonstrují schopnosti spektrometru získat multifrekvenční vlnově spojitá EPR spektra a frekvenčně rozmítaná spektra v závislosti na teplotě a orientaci vzorku, a taky spektra pomocí rychlého skenování frekvencí
Electron spin resonance (also called electron paramagnetic resonance or just EPR) spectroscopy includes methods that investigate matter via unpaired electrons. One of the progressive EPR methods is the rapid scan, which allows one to observe the kinetics of chemical reactions. Moreover, recent developments of high-frequency components expand application of high-frequency EPR (HFEPR), that use sub terahertz and terahertz waves. This thesis deals with the connection of both paths into the frequency rapid scan (FRaScan) HFEPR spectrometer that was recently developed at CEITEC BUT. A brief introduction to the theoretical background of EPR is provided, followed by an overview of the HFEPR instrumentation. The practical part describes a technical solution for the spectrometer. The emphasis is on the implementation of software through which the spectrometer is controlled, and measurements are automated. Afterward are shown example measurements of solid state materials, namely vanadium doped silicon carbide (SiC:V), lithium phthalocyanine (LiPc), and crystal of 1,3-bisdiphenylene-2-phenylallyl (BDPA). The examples demonstrate the capabilities of the spectrometer to acquire multi-frequency continuous wave spectra and frequency-swept spectra with dependency on the temperature and orientation of the sample, as well as the frequency rapid scan spectra.
Electron spin resonance (also called electron paramagnetic resonance or just EPR) spectroscopy includes methods that investigate matter via unpaired electrons. One of the progressive EPR methods is the rapid scan, which allows one to observe the kinetics of chemical reactions. Moreover, recent developments of high-frequency components expand application of high-frequency EPR (HFEPR), that use sub terahertz and terahertz waves. This thesis deals with the connection of both paths into the frequency rapid scan (FRaScan) HFEPR spectrometer that was recently developed at CEITEC BUT. A brief introduction to the theoretical background of EPR is provided, followed by an overview of the HFEPR instrumentation. The practical part describes a technical solution for the spectrometer. The emphasis is on the implementation of software through which the spectrometer is controlled, and measurements are automated. Afterward are shown example measurements of solid state materials, namely vanadium doped silicon carbide (SiC:V), lithium phthalocyanine (LiPc), and crystal of 1,3-bisdiphenylene-2-phenylallyl (BDPA). The examples demonstrate the capabilities of the spectrometer to acquire multi-frequency continuous wave spectra and frequency-swept spectra with dependency on the temperature and orientation of the sample, as well as the frequency rapid scan spectra.
Description
Keywords
Electron-spin resonance, spectroscopy, spectrometer, magnetic resonance, development, instrument, experimental setup, prototype, terahertz beams, rapid scan, defects in crystals, qubit, silicon carbide, software, LabVIEW, simulation, Elektronová spinová rezonance, spektroskopie, spektrometr, magnetická rezonance, vývoj, přístroj, měřící aparatura, prototyp, terahertzové vlny, prudký sken, defekty v krystalech, kvantový bit, karbid křemíku, software, LabVIEW, simulace
Citation
ŠEDIVÝ, M. Realizace víceúčelového měřícího systému pro (sub)terahertzovou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D. (předseda)
Mgr. Maksym Buryj, Ph.D. (člen)
Assoc. Prof. Dariya Savchenko, Dr.Sc. (člen)
Malik Aamir Saeed, doc., Ph.D. - opponent (člen)
Prof. Boris Epel - opponent (člen)
Ao.Univ.-Prof. Dipl.-Phys. Dr. Andreas Berg (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
Date of acceptance
2024-04-25
Defence
Obhajoba práce probíhala prezenční i online formou pro širší publikum. Setkání zahájil předseda prof. Hubálek, kdy uvítal uchazeče, členy komise a přítomné hosty. Poté prof. Vrba představil doktoranda. Poté bylo předáno slovo bylo předáno Ing. Šedivému, který v rámci svého vystoupení prezentoval motivaci a dosažené výsledky v oblasti tématu disertace. Následovala otevřená diskuze, především mezi Ing. Šedivým a oponenty, ale padla řada zajímavých otázek od ostatních členů a hostů, což dokazuje zajímavé téma a výsledky práce. Následovalo uzavřené jednání členů komise, která tajně hlasovala.
The defence of the thesis was conducted in a face-to-face and online form for a wider audience. The meeting was opened by the chairman Prof. Hubálek, who welcomed the candidates, committee members and guests present. Then prof. Vrba introduced the PhD student. Then the floor was handed over to Ing. Šedivý, who presented his motivation and achievements in the field of the dissertation topic. An open discussion followed, especially between Ing. Šedivý and his opponents, but many interesting questions were asked by other members and guests, which proves the interesting topic and results of the thesis. This was followed by a closed meeting of the committee members, who secretly voted.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení