Práce se zabývá interpretací kvantitativního fázového zobrazení pomocí techniky koherencí řízené holografické mikroskopie. Vzhledem k tomu, že tato technika generuje velké množství kvantitativních fázových obrazů o nezanedbatelné velikosti, manuální analýza by byla časově náročná a neefektivní Za účelem urychlení analýzy obrazů získaných pomocí koherencí řízené holografické mikroskopie je v této práci navržena metodika automatizované interpretace kvantitativních fázových obrazů pomocí strojového učení s učitelem. Kvantitativní fázové obrazy umožňují extrakci parametrů charakterizujících distribuci suché hmoty v buňce a poskytují tak cennou informaci o buněčném chování. Cílem této práce je navrhnout metodologii pro automatizovanou klasifikaci buněk při využití této kvantitativní informace jak ze statických, tak z časosběrných kvantitativních fázových obrazů. Navržená metodika byla testována v experimentech s živými buňkami, jimiž byla vyhodnocena výkonnost klasifikace a významnost parametrů získaných z kvantitativních fázových obrazů.

The thesis describes surface topography of a-CSi:H films deposited by continuous wave plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) based on tetravinylsilane monomer (TVS). Thin films are completely used in many fields of modern technologies and their physical and mechanical properties are affected by thin film preparation techniques. In this thesis the thin films were deposited by PECVD method on silicon wafers with the pure TVS monomer. Deposited samples were topographically described and analyzed using atomic force microscopy (AFM). The main characteristics which were described are RMS roughness, autocorrelation function and a size distribution of grains on the thin film surface. Analysis was realized with two sets of samples with different powers and thickness. The main results were statistically evaluated like a mixture of object on the surface prepared in different deposition conditions.

This dissertation thesis concerns with Analysis of Influence of Collagen Organization on Mechanical Properties of Arteries and it is divided into three main parts. Motivation for this dissertation thesis was in a study reviewing effect of material model upon resulting stresses in AAA. The effect was calculated in 70 patient-specific geometries of AAA, which exceeds the number of geometries in other scientific papers by one order. Within this study, two material models were used, i.e. real one and 100× stiffer, and obtained stresses were mutually compared. It was quantified that peak stress difference can be higher than 20 % in 10% of patients and therefore the real material model should be preferred over the artificial one although operation with this model is more demanding. The second part of this thesis deals with an identification of structural parameters (orientation and dispersion of collagen fibres) of porcine aortic tissue by using adjusted Fast Fourier Transform based algorithm. The extracted structural parameters were inserted into two-layer structure-motivated constitutive model Martufi-Gasser. This model was validated and its predictive capabilities were also tested with fine results. The most important information obtained from the digital image processing of ~9000 micrographs is existence of only one family of dispersed collagen fibres which breaks the current dogma present in many scientific papers about two families of collagen fibres. The third part concerns with a proposal of an automated phase-correlation based algorithm for obtaining collagen fibre direction from polarized light microscopy images. The proposed algorithm was verified and validated and it yields histograms of collagen fibre directions with overall number of measured points larger than it would be possible to get from any manual measurement. The limitation of the original proposed algorithm is in 90° period of polarized light intensity, thus the method results in angles in the range of 0°–90. Therefore the end of the thesis is dedicated resolving this problem and obtaining real angles in a span of 0°–180°. To this end, the microscope set-up was changed and the algorithm was adjusted accordingly. The original and the adjusted algorithms are collagen-specific, fast and an operator independent. Despite all the author´s effort put into collagen fibre waviness quantification directly from the histograms, the waviness has not been quantified yet in this way and it remains at the stage of research.

Tato práce se zabývá strukturní studií dvou proteinů: proteinu Tail morphogenetic protein H (TmpH) bakteriofága 812, který napadá Zlatého stafylokoka (Staphylococcus aureus) a hexamerinu z potemníka (Tribolium castaneum). S. aureus je jedním z nejvíce rezistentních patogenů způsobující onemocnění s vysokou morbiditou a mortalitou. Bakteriofág 812 je schopen infikovat a lyzovat 95 % kmenů S. aureus a má potenciální využití ve fágové terapii. Protein TmpH je součástí virionu tohoto fága. V rámci této práce bylo připraveno několik plazmidů nesoucích gen TmpH, které byly použity pro rekombinantní expresi proteinu v buňkách E. coli BL21(DE3). Protein byl vyčištěn afinitní a gelovou chromatografií. Pro čistý protein byly optimalizovány krystalizační podmínky. Hexamerin je nejhojnějším proteinem larev a kukel hmyzu s dokonalou proměnou. V průběhu metamorfózy hexamerin slouží jako zdroj aminokyselin. V rámci této práce byl hexamerin izolován z kukel potemníka T. castaneum. Pro stanovení struktury hexamerinu byly použity dvě metody: rentgenová krystalografie a kryo-elektronová mikroskopie. Byly optimalizovány podmínky pro růst krystalů a vypěstovány krystaly vhodné pro sběr difrakčních dat. Nicméně struktura hexamerinu byla rychleji vyřešena kryo-elektronovou mikroskopií s rozlišením 3.2 . Znalost struktury hexamerinu umožní pochopení jeho funkce v regulaci vývoje hmyzu s dokonalou proměnou.

The thesis deal with applying low-pressure low-temperature plasma to corrosion products layers on bronze. Layers of corrosion products on samples were artificially prepared. As a result, they had the same composition and could be irreversibly destroyed during experiments, which would not be possible with real archeological artifacts. Bronze, copper and tin alloy, samples were cut with respect to the size of the plasma-chemical device. XRF was used to determine the bronze composition. Before being corroded by the active medium, each sample was washed with ethanol and dried with a hot air stream. Until now, the procedure was the same for all samples. During formation of corrosion products layers, two factors have to be taken into account: the time consumption and the corrosiveness of the active environment. By focusing on one or the other factor, several groups of samples with differently degraded surfaces were created. The fastest way was to place samples in a corrosion chamber where sodium chloride solution was applied at the elevated temperature. The samples were corroded within a few days there. Longer, but in terms of corrosion products layers compactness better way proved procedure where the samples were sealed in the desiccator. At the desiccator bottom the Petri dish with an inorganic acid was placed, in our case, with hydrochloric acid inside. This method corroded the samples within one month. The longest but the most closed to the real live method was the burial of samples into soil or compost. However, this method corroded the samples within two years. Final step after the samples were removed from any corrosive environment, were dried under low pressure and were placed in a barrier film made bag together with moisture and oxygen absorbers. So prepared samples with layers of corrosion products have been treated in a low-pressure low-temperature plasma. Treatment was carried out in the apparatus which is based on the reactor: cylinder of quartz glass having a diameter of 100 mm and a length of 900 mm. The reactor was supplied with a working gas or a mixture of working gases with a total flow rate of 50 sccm. In our case, one is pure hydrogen or a combination with argon. A rotary oil pump was used to provide vacuum. The reactor base pressure was 10 Pa before treatment, while during the treatment it was 150 Pa. High-frequency generator (13.54 MHz) was used for supply the system with energy through two copper electrodes located outside the reactor. According to the energy delivery method, the treatment was carried out in a continuous or pulse mode. The sample temperature was monitored during the experiment and were evaluated the emission spectra from OES. The sample temperature was one of the key factors. The measurement was first done with a thermocouple, later switched to a thermocouple with optical data transmission. A safe temperature was set and then the whole process was controlled through it. In addition, the effect of the energy delivery method, value of the delivered power, sample size, presence of incrusted layers and composition of working gas were studied. After application of plasma, samples were analyzed by SEM – EDX and XRD. After the evaluation of the acquired knowledge and experience, a real artifact - a bronze chisel from the site of Boskovice - was treated. This documentation lacked the artifact, so it could be used to verify the lessons learned about plasma chemical reduction.

Cílem diplomové práce je popsat oxidaci nanotrubic sulfidu wolframičitého za zvýšených teplot v přítomnosti vodní páry. Na jejich povrchu se nejprve vytvoří nanočástice oxidu wolframu, ze kterých potom vyrůstají nanodráty. Na základě in-situ experimentů v rastrovacím elektronovém mikroskopu je navržen mechanismus reakce a ten je zjednodušeně popsán analyticky. Ukazuje se, že elektronový svazek má zásadní vliv na reakci.

This thesis is dealing with application of Correlative Probe and Electron Microscopy. All measurements were carried out by atomic force microscope LiteScope which is designed especially to be combined with electron microscopes. Advantages of Correlative AFM/SEM Microscopy are demonstrated on selected samples from field of nanotechnology and material science. Application of the correlative imaging was proposed and then realized particularly in case of low-dimensional structures and thin films. Further, this thesis deals with the possibility of combining Correlative AFM/SEM Microscopy with other integrated techniques of an electron microscope such as Focused Ion Beam and Energy Dispersive X-rays Spectroscopy.

The new arrangement of the off-axis holographic module, which is using polarizationactive diffraction grating divides signal into reference and subject wave of an interferometer based on their polarization. However, current design of the module does not have a possibility to tune a length of the optical paths. Thus the inability to tune optical paths leads to a reduced quality of interference structure during observation of biological samples. The current module is only suitable for technical applicating due to this limitation. Possibility of tuning branches is key step in biological applications. Therefore a new computer-controlled module is created in order to enable use for biological samples.

This thesis is pointed on simulation of electron microscope. It uses knowledge  from ray-tracing methods and physically based rendering with physics of electron microscopy. The main object of this thesis is to create realistic simulator for electron microscope which can generate satisfying realistic images. This output can be used for another research in range of machine learning or microscope application development. This method should replace long and more expensive way of getting test images from real system for those research activities.

Tato práce se zabývá mikroskopickými technikami využívajícími elektronový a iontový svazek pro přípravu a charakterizaci plazmonických nanostruktur. Analytická elektronová mikroskopie je představena se zaměřením na aplikace v oblasti plazmoniky. Důraz je kladen na spektroskopii energiových ztrát elektronů (EELS) a katodoluminiscenci. Dále je diskutována výroba plazmonických vzorků pro transmisní elektronovou mikroskopii, přičemž je kladen důraz na litografii iontovým svazkem a na přípravu vzorků za použití chemicky syntetizovaných částic ve vodném roztoku. Hlavní výzkumné výsledky práce jsou rozděleny do čtyř částí. První část se věnuje komparativní studii plazmonických antén vyrobených elektronovou a iontovou litografií. Přestože obě techniky jsou vhodné pro výrobu plazmonických antén, elektronová litografie by měla být upřednostňována před iontovou litografií díky lepší kvalitě výsledných antén a jejich silnější plazmonické odezvě. Antény vyrobené iontovou litografií mají neostré okraje, vykazují výrazné kolísání tloušťky a jsou také silně kontaminovány nejen organickými kontaminanty, ale také rezidui po iontové litografii včetně implantovaných iontů z iontového svazku a atomů titanové adhezivní vrstvy. Ve druhé části je zkoumán Babinetův princip komplementarity pro plazmonické nanostruktury na sérii zlatých diskových antén a komplementárních apertur ve zlaté vrstvě s různými průměry. Komplementarita je potvrzena pro základní plazmonické vlastnosti jako rezonanční energie, ale rozdíly způsobené omezenou platností Babinetova principu jsou patrné například pro prostorové rozložení blízkého pole plazmonových polaritonů. Třetí část shrnuje studii nanostruktur s funkčními vlastnostmi souvisejícími s lokálním zesílením elektrického a magnetického pole. Obzvlášť silné lokální zesílení pole vykazují plazmonické antény tvaru bowtie a diabolo, a to jak ve formě částic, tak ve formě apertur. Naše studie umožnila identifikovat několik módů lokalizovaných povrchových plazmonů v těchto anténách a charakterizovat jejich vlastnosti včetně energie módu, rozložení elektrické a magnetické složky blízkého pole módu, a kvalitativní rozložení uzlů náboje a proudu souvisejících oscilací elektronového plynu. Dále jsme studovali laditelnost energií módů v blízké infračervené a viditelné spektrální oblasti a zaměřili jsme se na Babinetovskou komplementaritu mezi přímými a invertovanými anténami. Poslední část je zaměřena na stříbrný amalgám, nový a velmi perspektivní plazmonický materiál. Změnou velikosti stříbrných amalgámových nanostruktur může být jejich plazmonová rezonance laděna od oblasti ultrafialového záření přes celou viditelnou až po infračervenou oblast. Jelikož stříbrný amalgám je dobře prozkoumán v oblasti elektrochemie, stříbrné amalgámové nanočástice otevírají možnost kombinovat plazmoniku a elektrochemii dohromady.