Advanced Materials

Názov v sekundárnom jazyku práce: Transmission electron tomography of advanced materials.

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Dizertačná práca je zameraná na komplexný rozvoj a aplikáciu metodík transmisnej elektrónovej mikroskopie (TEM) a elektrónovej tomografie pre trojrozmernú (3D) charakterizáciu dvojfázových materiálov. Východiskom je systematické spracovanie teoretických princípov TEM a fyzikálnych princípov procesov tomografickej rekonštrukcie, ktoré tvoria nevyhnutný rámec pre efektívne a spoľahlivé 3D zobrazovanie. Následne sa práca sústreďuje na návrh a optimalizáciu postupov prípravy vhodných TEM preparátov tak, aby boli zabezpečené požiadavky elektrónovej transparentnosti, minimalizácie rekonštrukčných artefaktov, mechanickej stability a minimálnej degradácie, čo je osobitne dôležité pri skúmaní dvojfázových systémov s citlivými alebo heterogénnymi vlastnosťami. Významnou časťou výskumu je optimalizácia podmienok akvizície tomografických dát. Práca sa zameriava na voľbu vhodného režimu snímania, kontrolu dávky elektrónového žiarenia a určovanie parametrov série náklonov tak, aby sa dosiahol kompromis medzi vysokou kvalitou rekonštrukcií a ochranou materiálu pred poškodením. V oblasti spracovania dát sú implementované a porovnávané rôzne rekonštrukčné algoritmy, vrátane klasických iteratívnych metód a moderných postupov využívajúcich úpravu štandardných rekonštrukčných algoritmov. Hodnotí sa ich presnosť, robustnosť voči šumu a artefaktom, ako aj ich vhodnosť pre špecifiká dvojfázových systémov. Výsledné 3D objemy budú následne využité na kvantitatívnu analýzu morfológie a priestorovej distribúcie jednotlivých fáz. Práca sa sústreďuje na určovanie tvarových parametrov, objemových podielov, konektivity a charakteristík rozhraní medzi fázami. Primárnym prínosom dizertačnej práce je vytvorenie nového rekonštrukčného algoritmu, ktorý bude čo najúčinnejšie kompenzovať vplyv artefaktov a umožní spoľahlivú a kvantitatívne presnú 3D charakterizáciu dvojfázových materiálov pomocou elektrónovej tomografie.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: The dissertation focuses on the comprehensive development and application of transmission electron microscopy (TEM) and electron tomography methodologies for the three dimensional (3D) characterization of dual-phase materials. It begins with a systematic treatment of the theoretical foundations of TEM and the physical principles underlying tomographic reconstruction processes, which together form the essential framework for effective and reliable 3D imaging. Subsequently, the work concentrates on the design and optimization of procedures for preparing suitable TEM specimens to ensure adequate electron transparency, minimization of reconstruction artefacts, mechanical stability, and minimal beam induced degradation representing the factors of particular importance when investigating dual-phase systems with sensitive or heterogeneous properties. A significant part of the research is devoted to optimizing the conditions for tomographic data acquisition. The dissertation addresses the selection of an appropriate imaging regime, the control of electron dose, and the determination of tilt series parameters in order to achieve a balance between high reconstruction quality and protection of the material from damage. In the domain of data processing, various reconstruction algorithms are implemented and compared, including classical iterative methods as well as modern approaches employing modifications of standard reconstruction schemes. Their accuracy, robustness against noise and artefacts, and suitability for the specific characteristics of dual-phase systems are critically evaluated. The resulting 3D volumes are subsequently used for quantitative analysis of the morphology and spatial distribution of the individual phases. The work focuses on determining shape parameters, volume fractions, connectivity, and interfacial characteristics between phases. The primary contribution of the dissertation is the development of a new reconstruction algorithm designed to effectively compensate for artefact influence and enable reliable and quantitatively precise 3D characterization of dual-phase materials using electron tomography.

Školiteľ: Girman, Vladimír, Ing. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Structural modifications study of metallic glasses under the influence of external parameters using TEM and synchrotron radiation.

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Kovové sklá vďaka chýbajúcemu periodickému usporiadaniu atómov na ďalekú vzdialenosť vykazujú viacero výnimočných charakterstík, ktorými prevyšujú alebo sa značne líšia od štandardne používaných kryštalických kovových zliatin rovnakého zloženia. Medzi tieto charakteristiky môžeme zaradiť výborne mechanické vlastnosti (takmer teoretické hodnoty medze pevnosti, extrémna tvrdosť, výborné elastické vlastnosti, ...), vysoká korózna odolnosť, či excelentné magnetické vlastnosti (nízka koercivita a vysoká magnetická saturácia, malá termálna expanzia pri teplotách nižších ako Curieho teplota,).

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Due to the lack of long-range periodic atomic arrangement, metallic glasses exhibit several exceptional characteristics that surpass or significantly differ from the commonly used crystalline metallic alloys of the same composition. These characteristics include excellent mechanical properties (nearly theoretical strength values, extreme hardness, excellent elastic properties, etc.), high corrosion resistance, and excellent magnetic properties (low coercivity and high magnetic saturation, low thermal expansion at temperatures below the Curie temperature). These changes will be studied in-situ using modern scattering and imaging techniques employing high-intensity X-ray sources of large scale national and international facilities. These measurements will be combined with standard laboratory techniques such as SEM, DSC, AFM, TEM, and more.

Školiteľ: Sovák, Pavol, prof. RNDr. CSc.