Nabídka témat kvalifikačních prací

Slova oddělujte mezerami.
Téma: Detekce vad na transparentních objektech.
Popis: Při výrobě transparentních objektů, jako je sklo nebo plast, mohou vznikat různé vady. Vzhledem k tomu, že vady narušují estetiku a funkčnost daného objektu, je nutné tyto objekty během výrobního procesu vyhledat. Cílem této práce je navrhnout a ověřit efektivní postup pro automatizovanou detekci těchto defektů. Student nejprve navrhne vhodnou optickou metodu pro snímání objektů tak, aby byly vady dobře viditelné. Následně využije metody obrazové analýzy k automatickému rozpoznávání vad a třídění defektních kusů.
Supervisor: Mgr. Jakub Kmec, Ph.D.
Kontakt: kancelář 303, tel: 585 63 1530
Studijní programy: AF,PPF,OPT
Téma: Analýza dat z fluorescenčních teleskopů FAST
Popis: Kosmické záření s ultravysokou energií (UHECR) jsou nejenergetičtější známé částice ve Vesmíru. Jejich původ a povaha zůstává nejasná, přestože jsou pozorovány již desítky let. Proto patří k největším záhadám astročásticové fyziky. Jednou z metod jejich detekce je přímé pozorování fluorescenčního světla, které vzniká při interakci částice s atmosférou Země. Práce se zaměřuje na analýzu dat z fluorescenčních teleskopů FAST, navržených a vyvíjených ve Společné laboratoři optiky. Student se nejprve seznámí s principy detekce kosmického záření a následně se zaměří na analýzu reálných dat nabraných teleskopy FAST, čímž může výrazně přispět k lepšímu pochopení těchto extrémních jevů.
Supervisor: Mgr. Jakub Kmec, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Petr Hamal, Ph.D.
Kontakt: kancelář 303, tel: 585 63 1530
Studijní programy: AF,PPF,OPT
Téma: Měření délky optických impulzů
Popis: Moderní femtosekundové lasery generují tzv. ultrakrátké optické impulzy, jejichž časový průběh je obtížně měřitelný pomocí konvenčních metod založených na přímé odezvě detektoru na časově proměnnou intenzitu dopadajícího záření. Místo toho se pro jejich charakterizaci používají nepřímé metody založené na měření jejich autokorelační funkce prostřednictvím odezvy v nelineárním médiu. Cílem práce bude právě konstrukce, kalibrace a optimalizace takového měřicího zařízení, včetně jeho základního teoretického popisu, které bude následně použito pro charakterizaci různých laserových systémů.
Supervisor: Mgr. Radek Machulka, Ph.D.
Kontakt: radek.machulka@upol.cz
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF
Téma: Kamery s rozlišením počtu fotonů
Popis: V posledních letech příbývá technologií maticových detektorů s rozlišením v počtu fotonů. Bakalářská práce se zaměří na detektory se schopností čítat fotony v jednom pixelu. Cíle práce bude provést charakterizaci kamer s touto schopností, které jsou k dispozici na pracovišti školitele, a srovnat jejich parametry s jinými maticovými detektory.
Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF
Téma: Moderní zdroje fotonových párů
Popis: V posledním desetiletí se pro nelineární procesy začaly používat fotonické struktury, které nahrazují objemové nelineární krystaly. Jedním typickým představitelem jsou periodicky pólované materiály, ve kterých se vytvoří periodická mřížka s typickou periodou 5-15 μm. Tyto fotonické struktury mohou sloužit k účinné generaci druhé harmonické, nebo obráceně ke generaci fotonových párů s korelovanými vlastnostmi. Studium těchto vzorků je perspektivní s ohledem na jejich potenciální možnosti pro budoucí aplikace.
Supervisor: prof. RNDr. Jan Soubusta, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.23 tel. 585 63 1577
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF
Téma: Měření statistik optických polí
Popis: Budeme se zabývat fotonovými statistikami optických polí, tvořených zejména fotonovými páry. Taková pole vykazují mnoho zajímavých neklasických vlastností využitelných v mnoha fyzikálních experimentech i metrologii. Téma je založeno na kombinaci experimentálního a teoretického přístupu.
Supervisor: prof. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.21 tel. 585 63 1509
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF
Téma: Manipulace s polarizačním stavem světla a jeho následná analýza
Popis: Cílem bakalářské práce bude konstrukce zařízení cíleně modifikující polarizační stav světla a jeho následná kalibrace a charakterizace. Funkčnost zařízení bude studována pomocí polarizačního analyzátoru jehož konstrukce bude rovněž součástí této bakalářské práce. Jedná se o experimentální bakalářskou práci v laboratoři kvantové optiky a výsledná zařízení budou dále využívána. Vzhledem k tomu, že zařízení boudou ovládána elektronicky pomocí PC jsou základy programovaní výhodou.
Supervisor: Mgr. Radek Machulka, Ph.D.
Kontakt: radek.machulka@upol.cz
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF
Téma: Analýza problémů observačních systémů pro pozorování spekter meteorů
Popis: Používané observační systémy na registraci spekter meteorů jsou sice observačně úspěšné, ale přesto mají celou řadu problémů, které je potřeba analyzovat a jejich vliv při kalibraci dat co nejvíce eliminovat. Práce je zaměřena na technický popis systémů, jejich problémových součástí a základní analýzy těchto problémů (optické aberace, spektrální propustnost, dopady expozičních časů apod.) včetně možných návrhů jejich odstranění v rámci technických úprav observačního zařízení případně eliminace jejich dopadů ve fázi kalibrace dat. V průběhu zpracování práce bude student pracovat s observačním hardwarem, bude využívat a analyzovat napozorovaná data a bude konzultovat se zkušeným technickým personálem. - nástup CCTV kamer a jejich výhody, typy systémů - jaké parametry je možné pomocí CCTV systémů nezávisle měřit - využití pro spektrografii meteorů - výhody a nevýhody systémů - návrhy na zlepšení - případně jejich zapracování do stávajících observačních systémů a vyhodnocení
Supervisor: Ing. Libor Lenža
Konzultant: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: PPF, AF
Téma: Návrh a realizace automatizace systému synoptických pozorování Slunce na Hvězdárně Valašské Meziříčí
Popis: Cílem práce je návrh a realizace automatického synoptického observačního systému pro pozorování Slunce ve spektrálních čarách H-alfa a CaIIK. Systém se skládá ze dvou malých dalekohledů poskytujících obraz celého slunečního disku. Systém používá detektory CCD případně CMOS detektor. Student se v první fázi práce seznámí s funkcí systému, jeho ruční obsluhou, observačními postupy a zpracováním dat. Ve druhé fázi pak navrhne na základě konzultací s pracovníky hvězdárny automatický observační systém, který by bylo schopen pořizovat snímky automaticky, podle zadaného programu. - popis observaního systému na Hvězdárně VM - metodika pozorování - problémy pozorování a zpracování dat - negativní vlivy pozorovacích podmínek - potenciál zpracování dat (co z nich lze či nelze vyčíst a vyhodnotit) - vysvětlím osobně později - vzorově zpracované série pozorování
Supervisor: Ing. Libor Lenža
Konzultant: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: PPF, AF
Téma: Multispektrální pozorování projevů sluneční aktivity
Popis: Fotografické sledování sluneční aktivity v bílém světle a ve vybraných spektrálních oborech technikou dostupnou na pracovišti školitele, případně také na hvězdárně ve Valašském Meziříčí. Problémy pozorování a zpracování dat - kompenzace negativních vlivů pozorovacích podmínek, potenciál zpracování dat, vzorově zpracované série pozorování.
Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Haderka, Ph.D.
Konzultant: Ing. Libor Lenža
Kontakt: kancelář 2.47 tel. 585 63 1511
Studijní programy: PPF, AF
Téma: Laserem indukované značení skla
Popis: 1) Vypracujte přehled možností laserového opracování skla s důrazem na laserové značení ( sklo - fyzikální vlastnosti, základní druhy, použití, lasery pro zpracování skla - značení, leptání, orýsování atd.). 2) Proveďte experimentální ověření získaných znalostí pro aplikaci laserem indukovaného značení skla na pulsním Nd:YAG laseru. 3) Vyhodnoťte vliv pracovních parametrů na rozměry a kvalitu vrypů. 4) Získané výsledky zpracujte formou grafů a obrazové dokumentace.
Supervisor: RNDr. Hana Chmelíčková
Konzultant:
Kontakt: kancelář 2.27 tel. 585 63 1516
Studijní programy: OPT, PPF, AF, NANO
Téma: Barevný model denního světla
Popis: Barevná charakteristika denního světla hraje významnou roli při záznamu a reprodukci obrazu (fotografie) nebo při návrhu vhodného osvětlení (hygiena). Cílem práce bude experimentální měření spektra denního světla a následný vývoj modelu, který toto spektrum popíše s využitím strojového učení.
Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
Kontakt: k.lemr@upol.cz; budova SLO, dveře 3.22
Studijní programy: AF, NANO, OPT, PPF
Téma: Kvantové hry (Bc.)
Popis: Kvantová fyzika je tak revolučním nástrojem k popisu přírody, že dokonce představuje i významné obohacení teorie her. Cílem bude prozkoumat a s pomocí kvantových procesorů IBM Q otestovat nové strategie, které hráči kvantových her mají oproti klasické teorii her.
Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
Kontakt: k.lemr@upol.cz; budova SLO, dveře 3.22
Studijní programy: AF, NANO, OPT, PPF
Téma: Kvantová špionáž
Popis: Kvantová fyzika otevírá nový prostor pro nejrůznější technologie, které klasická fyzika vůbec nedokáže popsat. Šlo by některé z těchto technologií využít ve špionáži? Kvantová kryptografie je poměrně dobře známa, ale co třeba kvantová steganografie?
Supervisor: doc. Mgr. Karel Lemr, Ph.D.
Kontakt: k.lemr@upol.cz; budova SLO, dveře 3.22
Studijní programy: AF, NANO, OPT, PPF
Téma: Simulace interakcí částic o vysokých energiích v hadronovém kalorimetru.
Popis: Hadronové kalorimetry slouží pro měření energie v částicových experimentech. Optimalizací designu a použitých materiálů je dosaženo plného pohlcení sekundarních částic vytvořených kaskádními interakcemi primární částice. Pro simulace interakcí částic látkou se ve fyzice vyskokých energií používa nástroj GEANT. Student se obeznámí s používáním tohoto nástroje a provede statistickou analýzu nasimulovaných dat.
Supervisor: RNDr. Karel Černý, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585 karel.cerny@upol.cz
Studijní programy: PPF,AF,NANO
Téma: Přesná měření vlastností top kvarku
Popis: Urychlovač LHC jakožto zdroj vysoké statistiky top kvarkových párů poskytuje jedinečnou možnost přesně měřit spektra individuálních top kvarků a párů top-antitop kvarků za účelem přesného testování kvantové chromodynamiky (QCD) těžkého kvarku na vysokých energiích, a to ať už v kinematice top kvarků s vysokým příčným impulzem (boostované top kvarky) nebo ve finálních stavech s úhlově rozlišitelnými produkty rozpadu top kvarkových párů. Přes vysokou statistiku zůstávají nevyřešeny otázky nesouladu plně opravených dat s teorií, nedořešena je např. důležitost elektroslabých korekcí či vlivu neporuchových korekcí a čeká se na plně diferenciální předpověď teorie na úrovni NNLO (next-to-next-to leading order) poruchové QCD. Boostované top kvarky poskytují možnost zkoumat fyziku nejtěžšího kvarku na dosud neprozkoumaných energiích a hledat známky nové fyziky, zatímco koncept pseudotop kvarku dovoluje přesně srovnávat opravená data s různými modely tvrdého procesu či dalších QCD radiačních příspěvků. Oba přístupy opravují naměřená data o konečné rozlišení a efektivitu detektoru na viditelný fázový prostor na částicové úrovni, a vyhýbají se tak teoretickým neurčitostem při opravě na partonovou úroveň (plný fázový prostor). Cílem práce je porozumět produkci, rozpadu a měření vlastností top kvarků v experimentu ATLAS, aktivně přispět a rozvinout stávající analýzy v boostovaném nebo rozlišeném případě a kvalifikační prací přispět k lepšímu porozumění modelování signálu či odezvy detektoru.
Supervisor: Mgr. Jiří Kvita, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585
Studijní programy: PPF, NANO, AF
Téma: Rekonstrukce kinematiky top-antitop systému
Popis: Cílem Bc. nebo Mgr. práce je srovnat různé metody rekonstrukce čtyřvektorů top kvarků produkovaných v párech top-antitop a rozpadajících se na hadronové jety, lepton (elektron nebo mion) a chybějící příčnou energii v experimentu ATLAS. V tomto rozpadovém kanále je hlavní neznámou podélná hybnost neutrina, a neurčitosti pramenící z kombinatoriky jetů. Od jednoduchých chi-kvadrát přístupů lze prozkoumat lépe definovaný psedo-top kvark koncept a sofistikovanější rekostrukční algoritmy, které dovolují využít konečné rozlišení objektů pozorovaných v detektoru. Možné pokračování: simulace, částicová fyzika v centrální I dopředné oblasti experiment ATLAS.
Supervisor: Mgr. Jiří Kvita, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585
Studijní programy: PPF, NANO, AF
Téma: Aplikace částicové kamery Timepix
Popis: Cílem Bc. nebo Mgr. práce je využít potenciálu částicové kamery Timepix/MediPix MX-10 umožňující 2D vizualizaci stop ionizujících částic v reálném čase. Z charakteru stop částic v detektoru (tvar, stupeň ionizace atd.) lze usuzovat na druh částic (elektrony, gama, alfa, kosmické miony). Data lze dále softwarově zpracovávat a navrhnout algoritmy pro nalezení daných typů částic a měřit jejich energie, příp. navrhovat úlohy využívající a zkoumající vlastnosti jednotlivých zdrojů záření za pomoci přirozených a umělých zdrojů záření, či zkoumat možnosti stínění a navrhnout uspořádání pro prosvěcování vzorků za účelem vizualizace možných struktur uvnitř vzorku (defektoskopie).
Supervisor: Mgr. Jiří Kvita, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.17 tel. 585 63 1585
Studijní programy: PPF, NANO, AF
Téma: Modelování šíření optického signálu v detektoru QUARTIC v nástroji Geant4
Popis: Seznámení se simulačním nástrojem Geant4 a ROOT, rozšíření praxe v programování v C++ pod OS Linux. Nastudování trasování optického signálu v materiálu – útlum, odraz, lom, vliv disperze, vliv na polarizační stav; nastudování Čerenkovova jevu. Vytvoření modelu časového detektoru QUARTIC pro měření doby průletu vysokoenergetických částic v nástroji Geant4. Analýza základních charakteristik optického signálu na detektoru vnástroji ROOT.
Supervisor: doc. Mgr. Libor Nožka, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.16 tel. 585 63 1533
Studijní programy: PPF, NANO, AF
Téma: Analýza dat celoblohových kamer za účelem studia oblačnosti
Popis: Celoblohové kamery z dílny SLO UP a FZÚ se uplatňují na dvou předních světových projektech současné astročásticové fyziky zaměřených na detekci kosmických vysokoenergetických fotonů a nabitých jader – observatoři Pierra Augera a na plánovaném zařízení CTA (Cherenkov Teleskope Array). Cílem práce je přispět k analýze čtyř celoblohových kamer instalovaných na observatoři Pierra Augera a také pomoci s analýzou dat z osmi kamer zprovozněných za účelem evaluace kandidátských míst na umístění observatoře CTA. Práce popíše také souvislosti a využitelnost kamerových zařízení s ohledem na oba zmíněné projekty.
Supervisor: Mgr. Miroslav Pech, Ph.D.
Konzultant: Mgr. Dušan Mandát, Ph.D.
Kontakt: kancelář 2.20 tel. 585 63 1542
Studijní programy: AF, PPF
Téma: Složení kosmického záření a optika pro fluorescenční teleskopy
Popis: Observatoř Pierra Augera je nejrozlehlejší experimentální zařízení v oboru astorčásticové fyziky na světě. Na ploše 3000 kilometrů čtverečních se v argentinské pampě zaznamenávají částice o energiích, které možná nikdy nebude člověk na zemi schopen vyrobit. Přilétají k nám z neznámých zdrojů ve vesmíru. Úkolem Observatoře je proměřit jejich energetické spektrum, stanovit směry, ze kterých přilétají či odpovědět na otázku, zdali jsou způsobeny neznámými vesmírnými „urychlovači“ nebo vznikají-li dokonce rozpadem hypotetických částic temné hmoty. Práce se bude zabývat souvislostmi mezi přesností určení pozice maxima spršky kosmického záření v atmosféře a určováním složení kosmického záření. Cílem práce je porozumět a pochopitelně vysvětlit, jaké požadavky máme na přesnost optických systémů fluorescenčních detektorů s ohledem na přesnost stanovení pozice maxima spršky. Práce tématicky zapadá do programu observatoře Pierra Augera a jejího budoucího rozšíření FAST.
Supervisor: RNDr. Petr Trávníček, Ph.D.
Konzultant: Ing. Jakub Vícha
Kontakt: petr.travnicek@fzu.cz , tel. 266052690
Studijní programy: AF, PPF
Téma: Analýza dat z robotického dalekohledu FRAM
Popis: Observatoř Pierra Augera je v současné době nejvýkonnějším detektorem určeným k pozorování extrémně energetického kosmického záření. Pro zajištění vysoké přesnosti rekonstruovaných parametrů částic kosmického záření je potřebné znát okamžité vlastností atmosféry, které ovlivňují např. množství světla, které detekují fluorescenční teleskopy observatoře. Jedním ze zařízení, které se analýze okamžitých atmosférických podmínek na Observatoři Pierra Augera věnují, je též robotický teleskop FRAM, provozovaný Fyzikálním ústavem AV ČR. Jeho úkolem je sledovat jednak závislost extinkce světla v atmosféře na vlnové délce a též sledovat podmínky podél trajektorií anomálních spršek kosmického záření. Cílem bakalářské práce je podílet se na analýze dat z tohoto dalekohledu. 1. Seznámit se s koncepcí Observatoře Pierra Auger a s principy pozorování kosmického záření. 2. Seznámit se s významem atmosféry při rekonstrukci spršek kosického záření. 3. Seznámit se s rolí robotického teleskopu FRAM v rámci programu sledování atmosféry na Observatoři Pierra Augera. 4. Seznámit s metodikou pozorování tohoto dalekohledu, s formátem získaváných a s metodami zpracování astronomických snímků. 5. Podílet se na analýze astronomických snímků z robotického dalekohledu FRAM.
Supervisor: RNDr. Michael Prouza, Ph.D.
Kontakt: kancelář tel.
Studijní programy: AF, PPF
Téma: Charakterizace CCD čipů pro přehlídkový dalekohled LSST
Popis: Přehlídkový dalekohled LSST je plánovaným největším a nejvýkonnějším přístrojem pro studium “hlubokého vesmíru”, který bude zprovozněn v roce 2020. Dalekohled nasnímá celou pozorovatelnou oblohu za pouhé tři noci do dosud bezprecendentní hloubky. Bude extrémně citlivý na jakékoli proměnné zdroje a za 10 let svého provozu se očekává, že zmapuje například polohu 3 miliard galaxií, objeví 250 tisíc supernov, nebo se bude věnovat sledování asteroidů potenciálně ohrožujících Zemi. V současné době již probíhají práce na jeho konstrukci, Fyzikální ústav AV ČR se podílí například na charakterizaci CCD čipů jeho mozaikové kamery, čemuž by se měla věnovat i navržená bakalářská práce. 1. Seznámit se s projektem LSST (Large Synoptic Survey Telescope, Velký celooblohový přehlídkový dalekohled) a s jeho observačními cíli. 2. Seznámit se s konstrukcí CCD mozaikové kamery přehlídkového dalekohledu LSST. 3. Seznámit se s potřebnými charakteristikami CCD čipů pro teleskop LSST. 4. Seznámit se s metodami testování a chrakterizace CCD čipů. 5. Podílet se na testování CCD čipů a následné fyzikální analýze získaných dat.
Supervisor: RNDr. Michael Prouza, Ph.D.
Kontakt: kancelář tel.
Studijní programy: AF, PPF
Téma: Laserové svařování leteckých slitin
Popis: Práce se zabývá optimalizací parametrů svařování neželezných slitin (nikl, titan), používaných v leteckém průmyslu. Bude vyprácována rešerže s tematikou dosavadních dosažených výsledků a postupů, na kterou naváže experimentální práce na pulsním laserovém systému Nd:YAG. Budou optimalizovány parametry procesu pro tupé svary vzorků plechů o tloušťce 0,8 mm - 1,5 mm. Budou připraveny příčné řezy svarů pro optickou mikroskopii, měření rozměrů a nanoindentaci. Výsledky budou zpracovány ve formě grafů, tabulek a fotodokumentace.
Supervisor: RNDr. Hana Chmelíčková
Kontakt: kancelář 2.27 tel. 585 63 1516
Studijní programy: PPF, NANO, AF
Téma: Konstrukce polarimetru
Popis: Polarimetr je zařízení pro určení polarizačního stavu světla. Tato práce by zahrnovala sestrojení takového zařízení v kompaktní formě včetně vytvoření softwaru pro vyhodnocení výsledků. Konstrukce se sestává z rotující fázové destičky, polarizátoru a detektoru. Detektor by byl volen podle intenzity dopadajícího záření (klasické intenzity nebo jednotlivé fotony). V současné době sice jsou polarimetry komerčně dostupné, jen jejich pořizovací cena několikanásobně převyšuje hodnotu jednotlivých komponent.
Supervisor: doc. Mgr. Antonín Černoch, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.22 tel. 585 63 1549
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF
Téma: Dvoufotonová polarizační analýza
Popis: Dvoufotonová polarizační analýza se uplatňuje při kontrole funkčnosti kvantových procesů, které používají dvojici korelovaných fotonů k přenosu informace zakódované do polarizačního stavu. V současné době se nejčastěji používá projekční měření, tj. pomocí dvou fázových destiček (čtvrt a půlvlnné) a polarizátoru se měří poměrné zastoupení detekčních událostí v trojici vzájemně ortogonálních bází (horizontální a vertikální, diagonální a antidiagonální lineární polarizace, levotočivá a pravotočivá kruhová polarizace). Tato analýza se provádí na obou výstupních ramenech, přičemž se zaznamenávají současné detekce (koincidence) značící detekci časově korelovaného páru fotonů. Z počtu koincidencí pro všech 36 polarizačních kombinací se potom odhadne taková matice hustoty dvoufotonového stavu nejvíce odpovídající naměřeným hodnotám. Úkolem této práce by bylo zefektivnění tohoto postupu, který je nyní velmi časově náročný. Předpokladem je dobrá znalost programování.
Supervisor: doc. Mgr. Antonín Černoch, Ph.D.
Kontakt: kancelář 3.22 tel. 585 63 1549
Studijní programy: OPT, PPF, NANO, AF