BSc diplomamunka kiírások

Kiíró: Börzsönyi Ádám (Tel.: (62) 544-420, E-mail)
Légmozgások hatása az ultrarövid impulzusok terjedésére
Ultrarövid lézerimpulzusok előállításához alapvető követelmény, hogy a laboratórium hőmérséklete állandó legyen. A laborbeli eszközök és felszerelések nagy része azonban potenciális hőforrásként nehezíti az optimális körülmények fenntartását, ezért a legtöbb laboratóriumban komoly légkondicionáló rendszereket alkalmaznak. A levegő mozgása és lokális hőmérsékleti ingadozásai törésmutató-változáshoz vezetnek, ami komoly hatással lehet a femtoszekundumos impulzusok terjedésére és időbeli alakjára, valamint az interferometrián alapuló kísérletek pontosságára. A hallgató feladata az angol nyelvű szakirodalom megismerése, majd spektrálisan bontott interferometrián alapuló egyszerű kísérlet tervezése és megvalósítása különböző sebességű, hőmérsékletű légmozgások interferometrikus mérések pontosságára való hatásának vizsgálatára.


Kiíró: Dr. Csete Mária (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
1) Bioszenzorizáció
A kutatás célja olyan plazmonikus struktúrák tervezése, amelyekkel különböző biomolekulák érzékeny detektálására válik lehetővé. A hallgató numerikus módszerekkel határozza meg azon nano-részecske aggregátum és periodikus mintázat paramétereket, amelyek a detektálandó pl. fluoreszcens molekulák abszorpciós és emissziós sávjaiban hoznak létre nagy fém-dielektrikum határfelületi intenzitás-növekedést. A plazmonikus struktúrákat szenzorelemként alkalmazza, a megkötött bio-molekulákat a felületi plazmon spektroszkópia, atomi-erő és nagyfeloldású lokalizációs optikai mikroszkópia eljárásokkal detektálja. Koncentráció és aggregáció-függő vizsgálatok során meghatározza a struktúrák detektálási érzékenységre gyakorolt hatását.
A hallgató munkája során elsajátíthatja az alapvető numerikus modellezési technikákat (Finite Element Method, Finite Difference Time Domain), amelyeket a nano-plazmonikában napjaink vezető kutatóhelyein használnak. Bekapcsolódhat az MTA-SZTE Szupramolekuláris és Nanoszerkezetű Anyagok Kutatócsoporttal kooperációban folyó bio-detektálási kísérletekbe, és megtanulja a plazmonikus bio-szenzorizáció valamint a nagyfeloldású mikroszkópiák kísérleti technikáit.
Szükséges ismeretek: alapvető számítógépes felhasználói ismeretek elengedhetetlenek, programozási ismeretek, aktív angol nyelvtudás előnyt jelent.

2) Optikai folyamatok erősítése
A kutatás célkitűzése optikai folyamatok erősítése nano-objektumokból felépülő és periodikus fém-dielektrikum határfelületi struktúrák alkalmazásával. A hallgató elméleti és kísérleti úton tanulmányozza, hogyan módosul a fém-dielektrikum határfelületen gerjesztett plazmonok rezonancia-karakterisztikája különböző plazmonikus mintázatok hatására. A struktúrák geometriai és optikai paramétereit valamint kivilágítási irányát hangolja a közel-térbeli és spektrális hatások optimalizálása céljából. Két- és három-dimenziós nano-optikai mintázatokat tervez a foto- és biodetektorok valamint indukált nemlineáris optikai folyamatok hatásfokának maximalizálása céljából.
A hallgató munkája során elsajátíthatja az alapvető numerikus modellezési technikákat (Finite Element Method, Finite Difference Time Domain), amelyeket a nano-plazmonikában napjaink vezető kutatóhelyein használnak. Bekapcsolódhat nemzetközi kooperációban folyó nano-optika kutatásokba.
Szükséges ismeretek: alapvető számítógépes felhasználói ismeretek elengedhetetlenek, programozási ismeretek, aktív angol nyelvtudás előnyt jelent.

3) Litográfia
A kutatási téma célkitűzése fém-dielektrikum multi-rétegek strukturálása, azokon komplex plazmonikus struktúrák létrehozása a tanszék laboratóriumaiban rendelkezésre álló lézerrendszerekkel előállítható femtoszekundumos és nanoszekundumos lézerimpulzusok alkalmazásával. A hallgató numerikus módszerekkel meghatározza a megfelelő megvilágítási paramétereket, amelyek lehetővé teszik tetszőleges anyagok felületén változatos mintázatok létrehozását különböző szimmetriával és periódussal. Vizsgálja a megmunkált felületrészek kiterjedésének, egymástól való távolságának valamint a nano-objektumok alakjának kontrollálhatóságát. Az interferencia, a konfokális valamint a kolloid-gömb litográfia módszereivel tetszőleges profilú és periódusú rácsokat állít elő különböző multi-rétegekben. A hallgató további feladata a strukturált felületek vizsgálata az atomi erő mikroszkópia módszerével.
A hallgató munkája során elsajátíthatja az alapvető numerikus modellezési technikákat (Finite Element Method, Finite Difference Time Domain), amelyeket a nano-optikában napjaink vezető kutatóhelyein használnak. Bekapcsolódhat európai színvonalú lézer-laboratóriumban folyó anyagtudományi kísérletekbe, és megtanulja a nagyfeloldású felületanalízis kísérleti technikáit.
Szükséges ismeretek: alapvető számítógépes felhasználói ismeretek elengedhetetlenek, programozási ismeretek, aktív angol nyelvtudás előnyt jelent.


Kiíró: Dr. Geretovszky Zsolt (Tel.: (62) 544-659, E-mail)
1) Impulzus lézeres nanorészecske előállítás folyadékokban
Az utóbbi évek tudományos kutatásait markánsan formálja az anyag nanométeres strukturáltságú módozatainak sokszor különleges viselkedése. Nanorészecskék alatt olyan részecskéket értünk, melyek kiterjedése a tér mindhárom irányában 100 nanométernél kisebb. Nanorészecskék lézeres előállításának számos típusa ismert. Jelen téma során egy folyadékfázisú módszer megismerése a cél. Ehhez az irodalom áttekintése után először is meg kell építeni a kísérleti rendszert, majd ezt követően vizes közegben kell létrehozni különböző anyagú nanorészecskéket. Természetszerűen a munkának szerves része a nanorészecskék tulajdonságainak, s az ezek mérésére alkalmas vizsgálati módszerek megismerése.

2) Nanorészecskék előállítása szikrakisüléssel
A szikrakisülés lejátszódása során az elektróda anyaga elpárolog és megfelelően választott körülmények között az elektródapárt körülvevő gáztérben nanorészecskék formájában kondenzálódik. A hallgató feladata az lesz, hogy összegyűjtse és megismerje a téma angol nyelvű szakirodalmát és az irodalmak feldolgozásával összefoglalja az eddigi kutatások eredményeit. A motivált hallgató az irodalomfeldolgozáson túl bekapcsolódhat egy szikrakisüléses nanorészecske-generáló kamra tervezésébe és megépítésébe, valamint a kamra elkészültével a részecske előállítás kísérleti feladataiba is.

3) Nanorészecskék előállítása lézeres módszerekkel
Az utóbbi évek tudományos kutatásait markánsan formálja az anyag nanométeres struktúráltságú módozatainak sokszor különleges viselkedése. Nanorészecskék alatt olyan részecskéket értünk, melyek kiterjedése a tér mindhárom irányában 100 nanométernél kisebb. Ilyen nanorészecskék számos módon előállíthatók. A téma ezek közül azon eljárásokat tervezi csokorba gyűjteni, melyekben lézerek is szerephez jutnak. Ehhez első lépésben angol nyelvű szakirodalmi adatbázisokban kell kutakodnunk, amit a közlemények eredményeinek rendszerezése, csoportokba sorolása és elemzése követ. A cél tehát egy téma szakirodalmának feltérképezése, megismerése és feldolgozása.

4) Szikrakisüléssel keltett plazma optikai tanulmányozása
A szikrakisülés lejátszódása során az elektródákra kapcsolt feszültség hatására az elektródaközben egy vezetési csatorna jön létre, melyben folyó áram az elektróda illetve a gázatmoszféra anyagát plazmává alakítja. A plazma optikai vizsgálatával hasznos információkat gyűjthetünk az ionizált anyagfelhőről. Gyorsfényképezéssel a plazmafelhő kiterjedéséről, időbeli változásáról, míg a plazma fényének spektroszkópiai vizsgálatával a plazma összetételéről, jellemzőiről (pl. hőmérséklete, elektron koncentrációja), illetve az elektródaközben lejátszódó fizikai és kémiai folyamatokról nyerhetünk információt. A hallgató feladata a gyorsfényképezési eljárások és időbontott plazmaspektroszkópiai módszerek megismerése lesz, valamint egy diagnosztikai rendszer megismerése lesz. Az előismeretek elsajátítása után mérések végzésére is sor kerülhet.


Kiíró: Dr. Hopp Béla (Tel.: (62) 544-657, E-mail)
1) Szerves vékonyrétegek előállítása impulzus lézeres leválasztási eljárással
Ha egy nagy teljesítményű impulzuslézer fényét a céltárgyra fókuszáljuk, abból a besugárzás hatására a felületre merőlegesen plazmaállapotú anyagfelhő válik ki (ez a jelenség az abláció), amely felfogható az útjába tett szubsztráton. A módszer egyik nagy előnye, hogy a folyamat során az anyag kémiai összetétele megmarad. A másik alkalmazhatóságot növelő szempont, hogy tömör vékonyréteg hozható így létre, az anyagfelhő nagy kinetikus energiájának köszönhetően. A leválasztott film vastagságát könnyen szabályozhatjuk az impulzusok számával, mert az egy impulzus hatására keletkező réteg átlagos vastagsága kevesebb, mint egy atomi réteg. Hátránya viszont, hogy mikrométer méretű cseppek, és szilárd törmelék jelennek meg a vékonyrétegen. A tervezett kísérletek célja ezeknek a homogenitást rontó tényezőknek a csökkentése, az eljárás optimalizálása biológiai vékonyrétegek előállítására, s ezen rétegek orvostudományi, szenzortechnikai alkalmazhatóságának vizsgálata.

2) Excimer lézeres anyagmegmunkálás
Az excimer lézeres mikrostrukturizálást, azaz a mikrométer nagyságrendű háromdimenziós mintázat készítését, a XXI. század technológiájának tartják. Alkalmazási lehetőségei kiterjednek az optikára, a kommunikációs technikára, kémiára, biológiára és az orvostudományra egyaránt. Az excimer lézeres abláció (szubmikrométeres felbontású anyagmegmunkálás) kiválóan alkalmas háromdimenziós struktúrák kialakítására polimerekben, biológiai szövetekben. Ezt a módszert már az orvostudományban (pl. a szaruhártya sebészetben) is alkalmazzák. A fenti eljárás segítségével lehetséges például mikrométeres csavarok, fogaskerekek, egyéb viszonylag egyszerűbb alkatrészek nagypontosságú előállítása.

3) Átlátszó anyagok lézeres finommegmunkálása
A mikro-, nanométeres mérettartományban megmunkált átlátszó anyagok (kvarc, zafír, MgF2, CaF2, BaF2, üveg, gyémánt, egyéb kristályok, stb.) számos optikai- és mikro-optikai alkalmazási lehetőséggel rendelkeznek, aminek köszönhetően a megmunkálási eljárásaik jelenleg is a fizika egy intenzíven kutatott területét képezik. Létezik közvetlen és közvetett megmunkálási mód is aszerint, hogy a megmunkáló lézernyaláb önmagában, közvetlenül távolítja el a céltárgy felszínének kicsiny részét, vagy valamilyen segédanyagot használva, közvetve. Az utóbbi években a figyelem az indirekt eljárások felé fordult, hiszen az ezekhez alkalmazott lézerek jóval olcsóbbak, és ipari körülmények között is bizonyítottak már. Ezek közül a legjelentősebb, a legtöbb lehetőséggel és előnnyel kecsegtető technika a lézer indukált hátsó oldali nedves maratás. Az eljárás során a megmunkálandó átlátszó anyag hátsó (az érkező lézerimpulzussal ellentétes) oldalára egy, a lézer fényét erősen elnyelő folyadékot öntenek úgy, hogy az közvetlenül érintkezzen a megmunkálandó felülettel. A lézer fénye ennek a folyadéknak a céltárggyal érintkező vékony rétegében nyelődik el, miközben az erősen felmelegszik, és sok magas nyomású mikrobuborék képződik benne, amelyek egy naggyá állnak össze. A forró folyadék hődiffúzió útján felmelegíti az átlátszó céltárgyat, amely meglágyul, akár meg is olvadhat. Ennek a magas hőmérséklet miatt megpuhult rétegnek egy vékony részét képes a magas nyomású, robbanásszerűen kitáguló buborék okozta visszahatás, ütés eltávolítani. Előzetes vizsgálataink alapján a módszer alkalmas finom, szubmikrométeres struktúrák előállítására is. A kutatómunka során az alábbi feladatokat tűztük ki: kvantitatív összefüggés kidolgozása a maratási sebesség, a reagens és a besugárzó lézer paraméterei között a megmunkálás precíz megtervezhetőségének érdekében, egy modell kidolgozása a maratási folyamat részletes leírására, adott mikro-, nanostruktúrák kialakítása átlátszó anyagok felületén.

4) Lézerek orvosi alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata
A lézerek1960-as felfedezésüket követően szinte azonnal megjelentek az orvostudományban is. Már a hatvanas években folytak kísérletek orvosi alkalmazási lehetőségeikkel kapcsolatban, s igen hamar ki is derült, hogy a gyógyítás szinte minden területén nagy hatékonysággal bevethetők. Olyan beavatkozásokat is lehetővé tesznek, melyek a hagyományos eszközökkel, módszerekkel korábban nem voltak megvalósíthatók. Az 1980-as, 90-es évek: kiteljesedett a lézerek orvosi alkalmazása, bebizonyosodott, hogy az emberi szervezet szinte minden szervén, szövetén a különböző típusú lézerekkel rendkívül hatékony és kíméletes módon végrehajtható műtétek végezhetők. Mindez azonban nem jelenti azt, hogy már minden lehetőséget felfedeztek, megvizsgáltak, kiaknáztak volna. Ebben a kutatási témában a cél tehát az, hogy megvizsgáljunk már meglévő alkalmazásokat, hogy megismerjük, tökéletesíthessük őket, illetve hogy új alkalmazási ötleteket tudjunk kidolgozni.
Az egyik konkrét alkalmazási lehetőség, melyet vizsgálni tervezünk a lézeres fogászat, ezen belül a fogfúrás, fogkőeltávolítás.

5) Folyadék mozgások (kifröccsenés, hullámzás, stb.) vizsgálata
Mindenki dobott már követ vízbe, s megfigyelhette, hogy ennek eredményeképpen milyen látványos jelenségek játszódnak le a víz felszínén, felszíne fölött. De meg tudná-e mondani valaki, mitől függ, hogy hány nyalábban történik, meddig tart a kifröccsenés, mitől függenek a keletkező hullámok paraméterei? A tervek szerint a szakdolgozati munka során a hallgató összeállítana egy gyorsfényképező elrendezést, mellyel felvenné a folyadék mozgásokat, kielemezné a rögzített képeket, s azt vizsgálná, ezek jellemzőbb tulajdonságai hogyan függnek a folyadék és a bedobott "kő" paramétereitől.


Kiíró: Dr. Horváth Zoltán (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
Törésmutató meghatározása null ellipszométerrel
Az ellipszometria napjaink fontos érintésmentes és roncsolásmentes anyagvizsgálati módszere. A szakdolgozatot megelőző projektmunka során a hallgató megismerkedik az ellipszometria alapjaival, majd összeállít egy null ellipszométernek nevezett ellipszométert, mellyel ismeretlen anyagok törésmutatóját határozza meg.


Kiíró: Dr. Ignácz Ferenc (Tel.: (62) 546-370, E-mail)
Lézer és nem lézer fény terápiás alkalmazásai a mai orvosi gyakorlatban
A fény az UV tartománytól az infravörösig fontos szerepet tölt be napjainkban az orvosi diagnosztikus és terápiás gyakorlatban is. Cél ez utóbbinak mélyebb megismerése egy szűkebb területen legalább. További cél a legújabb lézerek alkalmazhatóságának megismerése, cél területre juttatásának elvi és gyakorlati megvalósítása.


Kiíró: Dr. Kovács Attila (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
Ultrarövid lézerimpulzus frontjának megdőlése
Amikor egy rövid lézerimpulzus egy prizmán áthalad vagy egy reflexiós optikai rácsról visszaverődik, az impulzus frontja megdől az impulzus terjedési irányához képest. Ennek az oka, hogy az impulzus különböző frekvenciájú spektrális komponensei más-más irányban terjednek, amely végülis az impulzusfront megdőléséhez vezet. A dőlési szög nemcsak az optikai elem szögdiszperziójától hanem a lézernyaláb paramétereitol is függ. E témakörben számos elméleti és kísérleti eredményeket bemutató publikáció jelent meg. A szakdolgozat célja a spektrális interferometria segítségével kísérletileg ellenőrizni az irodalomban található, az impulzusfront dőlési szöge és az optikai elem szögdiszperziója illetve a lézernyaláb paraméterei közötti kapcsolatra vonatkozó formulák helyességét.


Kiíró: Dr. Smausz Kolumbán Tomi (Tel.: (62) 544-657, E-mail)
Lézeres áramlás-mérés és modellezés
Ha CCD kamerával figyelünk egy lézerfénnyel megvilágított érdes (szóró) felületet, akkor a kamera a valódi kép helyett egy szemcsés szerkezetű interferenciaképet lát. Amennyiben a megfigyelt tárgy egy szóró részecskéket tartalmazó áramló folyadék, akkor a kamera egy időben változó interferenciaképet detektál: az expozíciós idő és az áramlási sebesség függvényében a kapott kép bizonyos mértékben elmosódik (lecsökken a kontrasztja). Ideális esetben az interferenciakép kontrasztja és az áramlási sebesség között jól meghatározott összefüggés van. A valódi mérések (pl. véráramlás mérés) során azonban az áramló részecskékről szóródott fény mellett a mozdulatlan felszínről, valamint a felszín alatt levő egyéb mozdulatlan részecskékről visszaszórt fény is hozzájárul az interferenciakép kialakulásához. Fő célunk ezen hatások csökkentése, lehetőleg teljes kiküszöbölése a mérési módszer megbízhatóságának növelése céljából. Az eljárás egyik gyakorlati alkalmazási területe a különböző szövetek véráramlásának mérése, ahol további megoldandó problémát jelenthet a vizsgált terület elmozdulása (pl. remegés bőrszöveti mérések esetén).
Feladatok: szakirodalmazás, modell-kísérletek végzése szuszpenziós oldatokkal, a megvilágító és leképező rendszer különböző jellemzőinek vizsgálata, áramlásmérés bőrfelületen, kísérleti eredmények összevetése lézer-Doppleres mérésekkel.


Kiíró: Dr. Vinkó József (Tel.: (62) 544-421, E-mail)
1) Távolságmérés Ia-típusú szupernóvákkal
Az Ia-típusú szupernóvák fehér törpecsillagok termonukleáris robbanásából jönnek létre. A tapasztalat szerint maximális fényességükből és a fényváltozás időbeli lefolyásából következtetni lehet a távolságukra. A hallgató feladata a téma irodalmának áttekintése, a távolságmérés elvi alapjainak megértése és szimulált fénygörbék alapján történő szemléltetése.

2) Szupernóvák spektrális osztályozása
A szupernóva-robbanások színképük alapján különböző osztályokba sorolhatóak. Az egyes osztályok általában aszerint különülnek el, hogy mi volt a felrobbanó objektum, de e tekintetben vannak még nyitott kérdések. A hallgató feladata a probléma irodalmi áttekintése, a spektrálklasszifikációt szolgáló szoftverek megismerése, és azok alkalmazása korábban elvégzett mérésekre.