Prace magisterskie zrealizowane na Wydziale Fizyki

W ofercie Wydziału Fizyki znajdą coś dla siebie zarówno miłośnicy empirycznego borykania się z rzeczywistością, jak również ci, którzy wolą przeprowadzać doświadczenia w głowie. Nie zabraknie też miejsca dla tych, którzy zechcą robić eksperymenty lub ich symulacje za pomocą komputera i nauczyć się informatyki bezpośrednio stosując ją w praktyce.

Temat pracy: Pomiar i sterowanie z Arduino i SBC
Autorka: Małgorzata Dąbrowska
Promotor: dr Cezary Walczyk
Specjalność: Fizyka medyczna

Praca dotyczy realizacji projektów służących prowadzeniu pomiarów jak i sterowania za pomocą płytek z rodziny Arduino oraz komputera jednopłytowego (SBC) Raspberry Ri. Praca zawiera sześć rozdziałów, w których omawiane są: 1) płytki Arduino, 2) protokoły komunikacyjne służące do obsługi czujników, 3) łączność za pomocą modułów radiowych, bluetooth oraz Ethernet Shield, 4) opisany został program sterujący Arduino napisany w języku Processing oraz drugi wykonany pomocą programu Monitoriza, 5) przedstawiono także projekt pojazdu wykorzystującego Arduino do sterowania, 6) opisano jeden z komputerów SBC – Rasberry Pi i wykonano na nim rejestrator temperatury z powiadamianiem sms i email.

Wybrane ilustracje z pracy magisterskiej.

Temat pracy: The influence of SPECT and CT image misregistration in myoccardial perfusion SPECT/CT studies and the benefit of misregistration correction
Autorka: Martyna Gąsowska
Promotor: dr hab. Andrzej Andrejczuk
Specjalność: Fizyka medyczna

Fuzja emisyjnego obrazu uzyskanego metodą diagnostyki obrazowej Single Photon Emission Computed Technology (SPECT) z obrazem transmisyjnym z Tomografii Komputerowej (CT) poprawia jakość wygenerowanych danych dzięki wprowadzeniu korekcji osłabiania promieniowania. Jedną z procedur diagnostycznych, która wiele zyskuje dzięki integracji danych jest obrazowanie perfuzji mięśnia sercowego. Jednakże jak pokazują poprzednie badania, nawet niewielkie (1 piksel) przesunięcie obrazów podczas ich fuzji wpływa negatywnie na korekcję scyntygrafu, a tym samym prawidłowość diagnozy. Celem pracy było przeanalizowanie wpływu tego czynnika w kontrolowanych (eksperymentalnych) i niekontrolowanych (klinicznych) warunkach na ocenę medyczną oraz zbadanie znaczenia i stosowalności procedury wyrównywania obrazów SPECT i CT.
Metody: Pierwsza część eksperymentu polegała na wprowadzeniu przesunięcia (od 0.5 do 5 pikseli; 3.4 – 34 mm) pomiędzy obrazami uzyskanymi ze SPECT i CT w różnych płaszczyznach i kierunkach. Przesunięcie wprowadzane było sztucznie w obrazach uzyskanych metodą perfuzji mięśnia sercowego w przypadku fantomu serca z umieszczonymi w nim defektami i bez defektów oraz w odpowiadających temu wyselekcjonowanych przypadkach pacjentów. Druga, statystyczna część pracy badawczej składała się z weryfikacji integracji obrazów w 100 badaniach perfuzji mięśnia sercowego (znakowanych 99mTc, wykonanych podczas stresu i w spoczynku). W obu przeprowadzonych eksperymentach skutek przesunięcia był oceniany jakościowo i ilościowo na 17-segmentowej mapie polarnej. W przypadku badania statystycznego, rejestrowano częstotliwość występowania i wielkość przesunięcia obrazów ze skanera SPECT/CT. Ewaluacja wpływu procedury wyrównania na ostateczną diagnozę medyczną w odniesieniu do oryginalnych obrazów została dokonana przez lekarza specjalistę medycyny nuklearnej.

Temat pracy: Wpływ masek termoplastycznych na rozkład dawki w obszarze narastania dawki dla wiązek fotonów
Autor: Michał Półtorak
Promotor: dr hab. Andrzej Andrejczuk
Specjalność: Fizyka medyczna

Praca opisuje wpływ masek termoplastycznych, ze szczegółową analizą obszaru narastania dawki dla energii 6 MeV oraz 15 MeV.

 

Temat pracy: Badanie ultraszybkiej dynamiki spinów w wybranych warstwach granatów
Autor: Krzysztof Szerenos
Promotor: dr hab. Andrei Stupakevich
Specjalność: Fizyka ogólna

Przeprowadzone zostały badania ultraszybkiej dynamiki spinów w cienkich warstwach granatu itrowo-żelazowego domieszkowanego kobaltem. W eksperymentach zastosowano metodę czasowo-rozdzielczej spektroskopii dwuwiązkowej w oparciu o magnetooptyczny efekt Faradaya. Do wzbudzenia precesji magnetyzacji wykorzystano nietermiczny efekt fotomagnetyczny, który polega na indukowaniu anizotropii magnetycznej. Badania zostały przeprowadzone w funkcji zewnętrznego pola magnetycznego, polaryzacji wiązki pompującej, długości fali wiązki oraz temperatury w zakresie 300-500 K. Wyznaczone zostały zależności amplitudy, częstości i czasu zaniku precesji wektora magnetyzacji oraz parametru tłumienia Gilberta. Wyniki pomiarów znajdują się w dobrej zgodności z wynikami symulacji częstotliwości mody rezonansu ferromagnetycznego. Uzyskane rezultaty przyczynią się do lepszego zrozumienia zjawisk magnetycznych w ultraszybkiej skali czasowej.

Temat pracy: Zjawisko interferencji w przybliżeniu płytkiej wody
Autor: Paweł Rogowski
Promotor: dr hab. Mirosław Brewczyk
Opiekun: dr Krzysztof Gawryluk
Specjalność: Fizyka ogólna

Celem nadrzędnym pracy było sprawdzenie jak duża jest różnica między interferencją fal na powierzchni lepkiej cieczy, nalanej do płytkiego zbiornika, a ośrodkiem sprężystym, opisywanym równaniem falowym.
Równania przybliżenia płytkiej wody są nieliniowe w przeciwieństwie do równania falowego, więc z góry wiadomo, że będzie istnieć różnica między składaniem ich rozwiązań. W pracy chodziło o zmierzenie intensywności tej różnicy, czy przypadkiem nie jest ona na tyle mała w porównaniu do błędu numerycznego, że w symulacjach komputerowych można ją pominąć. Gdyby to przypuszczenie okazało się trafne, wtedy powierzchnię płytkiej, lepkiej cieczy można by z dobrą dokładnością modelować jako membranę sprężystą o swobodnych brzegach.
Dodatkowo, w pracy próbowano odtworzyć zjawisko spiętrzania się fali, polegające na zwiększaniu amplitudy fali która, wygenerowana na głębokiej części zbiornika, dociera do płytkiego obszaru. Zjawisko to dotyczy fal tsunami, których długości są liczone w setkach kilometrów. Średnia głębokość oceanu wynosi 5km, więc ewolucję jego powierzchni można symulować za pomocą przybliżenia płytkiej wody.
Praktycznym rezultatem tych symulacji jest wyznaczenie współczynnika wzmocnienia amplitudy fal tsunami i przez to możliwość przewidzenia jaką wysokość będzie miała fala, która dotrze do wybrzeża.
Praca opiera się na symulacjach komputerowych z wykorzystaniem biblioteki graficznej OpenGL orac GLUT.

Temat pracy: Niebieskie kwazary w przeglądzie Sloan Digital Sky Survey
Autor: Krzysztof Hryniewicz
Promotor: dr hab. Marek Nikołajuk
Specjalność: Fizyka ogólna

W pracy przedstawiono wyniki przeglądu Sloan Digital Sky Survey ponad 100 tys. kwazarów. Zostały znalezione tajemnicze kwazary, posiadające słabe linie emisyjne produkowane przez otoczenie centralnej czarnej dziury.
(Uwaga promotora: Praca została opublikowana w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; absolwent studiował dalej w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Genewskiego, Szwajcaria).

 

Temat pracy: Kwadrupolowa spektrometria mas wybranych układów
Autor: Joanna Zieziula
Promotor: prof. dr hab. Krzysztof Szymański
Specjalność: Fizyka ogólna

W pracy zostały opisane badania eksperymentalne przeprowadzone metodą kwadrupolowej spektrometrii mas wybranych układów, między innymi powietrza, propan-butanu, alkoholi takich jak metanol, octan etylu, glikol etylenowy. Omówiono metody jonizacji badanej próbki, możliwe rodzaje analizatorów i detektorów stosowane w spektrometrii mas. Pierwsza część pracy przedstawia szczegółową dyskusję techniki pomiarów i zasady budowy spektrometru masowego. Drugą, zasadniczą część pracy poświęcono wybranym układom oraz analizie uzyskanych widm. Wyniki uzyskane podczas eksperymentu przedstawiono w postaci widm. Rezultaty osiągnięte w czasie doświadczenia pokazały, że do każdej badanej substancji należy podchodzić w indywidualny sposób. W czasie przeprowadzania doświadczenia postawiono szereg hipotez, na które starano się uzyskać odpowiedzi.