Search

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbā tika pētīti RTU jaunsintezētie amorfas kārtiņas no šķīduma veidojošie pirānilidēn fragmentu saturošie organiskie savienojumi. Noteikts: Atšķirīgu struktūras elementu, elektronu donoru un akceptoru grupu ietekme uz molekulā notiekošām elektronu pārejām, optiskām (absorbciju, fotoluminiscenci, PLQY) un ASE īpašībām un to uzlabošanas iespējām viesa-saimnieka sistēmā (pasīva polimēra matricā); Organisko cietvielu lāzeru aktīvās vides radīšanas pielietojumiem visperspektīvākais savienojums ir KTB (PLQY = 23 % un Eth = 24 μJ/cm2); Vislielākais ASE ierosmes enerģijas samazinājums 9 μJ/cm2 saniegts KTB:PVK sistēmā pie 20 sv% KTB polivinilkarbazolā; KTB koncentrācijas izmaiņām polivinilkarbazolā no 1 -100sv% atbilst vairāku nanometru diapazonā pārbīdāms fotoluminiscences un ASE emisijas spektrs, attiecīgi: 31 un 12 nm., In the thesis, he newly synthesized organic compounds containing pyranilidene fragments forming amorphous films from solution were studied. Determined: The influence of different structural elements, groups of electron donors and acceptors, on electron transitions occurring in the molecule, optical (absorption, photoluminescence, PLQY) and ASE properties and the possibilities of their improvement in the guest-host system (passive polymer matrix); For organic solid state laser active medium generation applications, the most promising compound is KTB (PLQY = 23 % and Eth = 24 μJ/cm2); The highest ASE excitation energy reduction: 9 μJ/cm2 achieved in the KTB:PVK system at 20 wt% KTB in polyvinylcarbazole; Changes in KTB concentration in PVK correspond to in 31 and 12 nm range shiftable photoluminescence and ASE spectrum, respectively.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Šajā darbā ir izklāstīti šķidro kristālu difuzoru projektēšanas un optimizācijas laikā iegūtie rezultāti, to ražošanas tehnoloģija un pielietojums uz galvas nēsājamos paplašinātās realitātes displejos. Šķidro kristālu difuzori tiek pielietoti liela izmēra displejiem, taču to pielietojums tuvu lietotāja acīm izvirza jaunas prasības attiecībā uz ļoti maziem izmēriem un augstu kontrastu, kā arī caurspīdīgumu. Piemērotas modelēšanas izmantošana šķidro kristālu sastāva projektēšanai un zināmo materiālu izmantošanas un tehnoloģijas optimizēšanai ļauj izpildīt augstāk minētās prasības ar samazinātu eksperimentālā darba apjomu. Gadījumos, kad tradicionālos displeju materiālus nevarēja izmantot, tika izstrādāti citi materiāli, proti, silīcija oksinitrīda plānās kārtiņas ar maināmu laušanas koeficientu., This thesis presents the results obtained during design and optimization of liquid crystal diffusers, their production technology and application in augmented reality head mounted displays. Liquid crystal diffusers have been proven for large form factor displays but their application for near eye distances provide new requirements in terms of very small dimensions, and high contrast and transparency. Using appropriate physical modelling to designing liquid crystal composition and for optimizing employment and technology of known materials, allows to fulfil above mentioned requirements with reduced volume of experimental work. In cases when traditional display technology materials could not be applied, other materials were developed, namely silicon oxy nitride thin films with variable index of refraction.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Disertācija ir veltīta dažādu pārejas metālu halkogenīdu saturošu nanovadu (NW) kodola-apvalka heterostruktūru izstrādei un to raksturošanai. Tika demonstrētas jaunas kristālisku kodola-apvalka NW sintēzes metodes, tika raksturota nanomateriālu struktūra, sastāvs, morfoloģija un fotoelektriskās īpašības. Darbā tika sintezēti ZnO-WS2, ZnO-MoS2, GaN-ReS2, ZnS-ReS2 un ZnO-ReS2 kodola-apvalka, kā arī PbI2-dekorēti ZnO NW. Pasivējot ZnO NW virsmu ar plānu PbI2 vai WS2 pārklājumu, šādi heterostruktūru fotodetektori uzrādīja samazinātu tumsas strāvu un fotoreakcijas laiku salīdzinājumā ar tīriem ZnO NW. Izstrādātās sintēzes metodes neaprobežojas tikai ar pētītajām heterostruktūrām un var tikt piemērotas arī citiem materiāliem. Atslēgvārdi: nanovadi, pārejas metālu halkogenīdi, 2D materiāli, cinka oksīds, fotodetektori, nanotehnoloģijas, This Dissertation is dedicated to the development and characterization of various transition metal dichalcogenide based core-shell nanowire (NW) heterostructures. Novel synthesis methods of highly-crystalline core-shell NWs have been demonstrated, the nanomaterials structure, composition, morphology and photoelectrical properties have been characterized. In this work, ZnO-WS2, ZnO-MoS2, GaN-ReS2, ZnS-ReS2 and ZnO-ReS2 core-shell, as well as PbI2-decorated ZnO NWs were synthesised. Surface of ZnO NWs was passivated using thin PbI2 or WS2 coatings, and photodetectors of such heterostructures exhibit reduced dark current and photoresponse time in comparison to pure ZnO NWs. The developed synthesis methods are not limited to the demonstrated heterostructures and can be applied for other materials. Keywords: nanowire, transition metal dichalcogenide, 2D materials, zinc oxide, photodetector, nanofabrication

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Negatīvi lādētais slāpekļa vakances (NV) centrs dimantā ir cietvielu defekts, kam piemīt izcilas spina koherences īpašības pat istabas temperatūrā un kura spina stāvokli iespējams viegli nolasīt optiski. Šajā darbā tika pētīta NV centra relaksācijas īpašības, un defekta-kā-sensora veiktspēja. Eksperimentālie dati liecināja par spēcīgu NV-NV dipola-dipola mijiedarbības lomu T1 relaksācijas procesos augstas koncentrācijas NV centros. Tika identificēti vairāki uzlabojumi NV magnētiskā mikroskopa eksperimentālajā dimantā un visbeidzot tika uzņemts pirms divdimensiju KMR spektrs ar NV KMR spektrometru spiniem, kas atrodas ārpus dimanta matricas. Cik es zinu, šis ir pirmais publicētais šāda tipa eksperimentālais rezultāts. Atslēgas vārdi: cietvielu defekts, kvantu metroloģija, kodolu magnētiskā rezonanse, NV centri, The negatively charged nitrogen vacancy (NV) center in diamond is a solid state defect that possesses both high-spin coherence time at room temperature and a robust optical readout of the spin state. In this work the relaxation dynamics and sensing performance of the nitrogen-vacancy (NV) center were investigated. Strong evidence of NV-NV dipole-dipole couplings playing an important role in T1 relaxation processes in high NV concentration diamonds was found, several key experimental design improvements in a NV diamond magnetic microscope were identified and finally a two-dimensional NMR spectra with a NV NMR spectrometer on an external analyte was observed; the first result of this kind to be reported in literature to the best of my knowledge. Keywords: solid state defects, quantum sensing, nuclear magnetic resonance, NV centers

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Izkliedēto oksīdu stiprinātie (Oxides Dispersed Strengthened, ODS) tēraudi tiek uzskatīti par perspektīviem materiāliem nākotnes kodolsintēzes reaktoriem. Oksīdu tēraudu izmantošana ļauj palielināt reaktora darba temperatūru par 100℃, kas ievērojami uzlabo tā efektivitāti. Kā itrija oksīda daļiņu izmēri, tā arī telpiskais sadalījums, kas var ietvert, piemēram, titāna atomus, kas dabiski izplatās tēraudos, ietekmē ODS metālu mehāniskās īpašības un to izturību pret starojumu. Tomēr oksīdu daļiņu veidošanās mehānismi ODS tēraudos vēl nav pilnībā noskaidroti. Detalizēta defekta modelēšana ar skaldnes centrētu kubisko (face centred cubic, fcc) Fe režģi tika veikta, izmantojot blīvuma funkcionāļa teorijas projicēto paplašināto viļņu (Density Functional Theory Projector Augmented Wave, DFT PAW) metodi, kas ieviesta VASP datora programmā. Šajā darbā ir veiktas atsevišķas vakances, O un Y piemaisījumu aprēķini. Mijiedarbība starp vakanci, O un Y ir aprēķināta kopā ar saites enerģijas novērtējumu starp šiem defektiem. Mijiedarbība starp vairākiem defektiem ir arī aprēķināta. Migrācijas barjeras ir novērtētas, izmantojot kustinošas elastīgās joslas (Nudged Elastic Band, NEB) metodi. Sakarā ar to, ka tēraudos ir nelielās koncentrācijās Ti piemaisījumi, kas var veidot gan TiO, gan YTiO nogulsnes, tika veikti arī papildu pirmo principu aprēķini attiecīgajos modeļos. Veikto aprēķinu rezultāti atklāj galvenos faktorus, kas veicina ODS tēraudu veidošanos. Atslēgvārdi: ODS tēraudi, fcc-Fe, pirmo principu DFT PAW aprēķini, saites enerģija, The oxide dispersed strengthened (ODS) steels are considered as the promising structural materials for future fusion reactors. The implementation of ODS steels allows increasing the operating temperature of the reactor by 100℃, which noticeably improves its efficiency. Both size and spatial distribution of the yttrium oxide particles, which can include, e.g., Ti atoms naturally distributed in steels, affect the mechanical properties of the ODS steels and their radiation resistance. However, the mechanisms of oxide particle formation in ODS steels are not fully understood yet. The detailed modeling of the defect in the face centered cubic (fcc) Fe lattice has been performed using the DFT PAW (Density Functional Theory Projector Augmented Wave) method as implemented in the VASP computer code. Within the framework of this work the calculations of single vacancy, O, and Y impurities have been performed. Pair-wise interactions between vacancy, O, and Y have been calculated along with the assessment of the binding energies between these defects. The interactions between multiple defects have also been calculated. Migration barriers have been assessed using the NEB (Nudge Elastic Band) method. Due to an initial presence of low-concentration Ti impurities in steels, which can form both TiO and YTiO precipitates, additional first principles calculations on the corresponding models have been carried out too. The results of performed calculations reveal the major factors contributing in the formation of the ODS steels. Keywords: ODS steels, fcc-Fe, first-principles DFT PAW calculations, binding energy

Darbā veikta organisko materiālu enerģijas līmeņu noteikšana ar fotoelektronu emisijas iznākuma spektroskopijas metodi. Metode ir pielietota tīru materiālu plāno kārtiņu jonizācijas enerģijas mērījumiem, elektrods- organiskā viela robežvirsmas un tās ietekmes uz enerģijas līmeņu vērtībām pētījumiem, kā arī organiskā viela- organiskā viela robežvirsmas pētījumos gan klasiskās slāņainās sistēmās, gan tilpumā sajauktu vielu gadījumā. Ir secināts par metodes priekšrocībām un trūkumiem, salīdzinot ar ultravioleto fotoelektronu spektroskopiju. Dažādiem materiāliem veikti virsmas potenciāla mērījumi ar skenējošo Kelvina zondi. Iegūtie rezultāti parāda virsmas potenciāla atkarību no elektroda izejas darba, kā arī parauga un pašas vielas īpašībām. Atslēgvārdi: organiskie materiāli, enerģijas līmeņi, robežvirsmas, fotoelektronu emisija, Kelvina zonde, In this work energy level study of organic materials using photoelectron yield spectroscopy was done. Method was used for energy level measurements of pure materials thin films, in the studies of electrode- organic material interface and its influence on energy level values, and in the studies of organic material- organic material interface in planar and bulk heterojunction systems. Conclusions about advantages and disadvantages of the method are discussed, comparing it to the ultraviolet photoelectron spectroscopy. Surface potential measurements for various materials were done using scanning Kelvin probe. The obtained results show surface potential dependence on electrode work function, as well as the properties of the sample and material itself. Keywords: organic materials, energy levels, interfaces, photoelectron emission, Kelvin probe

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Šis darbs ir veltīts eksperimentālajai nanomateriālu izpētei, ar mērķi tos izmantot nanoierīcēs. Rezonanses mērījumi in-situ skenējošajā elektronu mikroskopā tiek izmantoti atsevišķu grafēna plāksnīšu masas un slāņu skaita noteikšanai, bismuta selenīda nanolenšu taisnstūra šķērsgriezumu izšķiršanai, kā arī nanoelektromehāniskā slēdža elementu un nanokontaktu mehānisko īpašību raksturošanai. Darbā tiek veikta bismuta selenīda nanovadu nanoelektromehāniskās pārslēgšanās un elektriskās izturības parametru noteikšana. Demonstrēta nanoelektromehāniskās pārslēgšanas principa izmantošana, lai palielinātu funkcionālo savienojumu skaitu “sviestmaižu”-tipa ierīcē ar nanostrukturētu bismuta selenīda starpslāni un kontrolētu ierīces elektrisko pretestību., This Thesis is devoted to the experimental investigation of the properties of nanomaterials, towards their application in nanodevices. Resonance measurements by in-situ scanning electron microscopy are applied for the determination of mass and number of layers in graphene flakes, for resolving rectangular and terraced cross-sections for bismuth selenide nanoribbons, as well as for the mechanical characterization of nanoelectromechanical switch elements and nanocontacts. Nanoelectromechanical switching and electrical endurance parameters of bismuth selenide nanowires are performed. Application of the principle of nanoelectromechanical switching for raising the number of functional interconnects in a sandwich-like device with a nanostructured bismuth selenide interlayer and control of the electrical resistance of the device is demonstrated.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbs veltīts tumšo un gaišo magnetooptisko rezonanšu eksperimentālai izpētei. Izmantojot eksperimentālos rezultātus D2 līnijas pārejām 85Rb un 87Rb, pirmo reizi izskaidrota gaišās magnetooptiskās rezonanses pārvēršanās par tumšo, mainoties lāzera jaudas blīvumam pie fiksētas lāzera frekvences. Izmantojot eksperimentālos rezultātus, kas iegūti lietojot ļoti plāno šūnu un Cs D1 līnijas pārejas, uzlabots sadursmju relaksāciju un caurlidošanas relaksācijas apraksts. Izmantojot ļoti plāno šūnu un Cs D 1 līnijas pārejas, izveidota portatīva un lietotājam draudzīga magnētiskā lauka gradienta mērīšanas iekārta, kas spēj nodrošināt magnētiskā lauka mērījumus ar 500 nm telpisko izšķirtspēju.Izmantojot pumpējoša un zondējoša lāzeru kombināciju, tika nodemonstrēts, kā ar magnetooptisko rezonanšu palīdzību tieši pētīt lāzeru inducētās fluorescences telpisko sadalījumu intensīvā lāzera starā ar Gausa jaudas sadalījuma profilu., This thesis is dedicated to experimental studies of dark and bright magneto-optical resonances. By using experimental data acquired on transitions of the D2 line of 85 Rb and 87 Rb, the conversion of bright magneto-optical resonance into dark resonances as a result of changing the laser power density of the exciting radiation at fixed laser frequency was explained for the first time. By using experimental data acquired from anextremely thin cell andthe Cs D1 line transitions, the theoretical description of collision relaxation and fly-through relaxation was improved. By using anextremely thin cell and the Cs D1 line transitions, a portable and user-friendly device for magnetic field gradient measurements with 500 nm spatial resolution was constructed. By using a combination of pump and probe lasers, a direct way to measure the fluorescence distribution in an intense laser beam with a Gaussian power distribution profile using magneto-optical resonances was demonstrated

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbs veltīts speciālai agregācijas operatora konstrukcijai, kas darbojās uz nestriktām struktūrām un ir balstīta uz ekvivalences attiecībām. Šāds operators parastās ekvivalences attiecības gadījumā ir pielietots divu līmeņu lineārās programmēšanas uzdevuma risināšanas parametru analīzei. Šī konstrukcija ir vispārināta, izmantojot nestriktu ekvivalences attiecību. Iegūtie augšējais un apakšējais vispārinātie agregācijas operatori nodrošina parastā agregācijas operatora punktveida un t-turpinājuma aproksimācijas. Īpaša uzmanība ir pievērsta šo operatoru īpašībām un nestriktu reālu skaitïu agregācijai. Ir aprakstītas aproksimatīvas sistēmas, kas balstītas uz augšējā un apakšēja agregācijas operatoriem, konstruējot visu vispārināto agregācijas operatoru un nestriktu ekvivalences attiecību reþìus. Atslēgas vārdi: agregācijas operators, vispārinātais agregācijas operators, nestrikta ekvivalences attiecība, ekstensionālās nestriktas kopas, augšējais un apakšējais aproksimatīvie operatori, aproksimatīva sistēma, The thesis deals with the special constructions of aggregation operators acting on fuzzy structures based on equivalence relations. In the case of a crisp equivalence relation, such aggregation operator is applied to analysis of bilevel linear programming problems solving parameters. We generalize this construction by involving a fuzzy equivalence relation. We consider upper and lower general aggregation operators, which provide approximations of the pointwise and t-norm extension of an ordinary aggregation operators. We consider different properties of these constructions. We investigate the case, when inputs are in the form of fuzzy real numbers. Finally, we describe approximate systems induced by upper and lower general aggregation ope- rators, considering the lattices of all general aggregation operators and all fuzzy equivalence relations. Key words: Aggregation operator, general aggregation operator, fuzzy equi- valence relation, extensional fuzzy set, upper and lower approximate opera- tors, approximate system

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbs veltīts sārmu metālu heteronukleāro divatomu molekulu KCs un RbCs spēcīgi sajauktu ierosināto stāvokļu A 1 Σ + un b 3 Π ( A - b) spektroskopiskiem pētījumiem. Šie stāvokļi tika pētīti reģistrējot un analizējot lāzera inducētās fluorescences Furjē transformāciju spektrus ar augstu izšķiršanas spēju. Darba mērķis bija iegūt sistemātiskus datus par A - b kompleksa svārstību - rotācijas līmeņu enerģijas vēr tībām iespējami plašā kvantu skaitļu un enerģijas diapazonā. Iegūto spektru analīze ļāva detalizēti izpētīt spin - orbitāli samaisīto A 1 Σ + un b 3 Π stāvokļu svārstību - rotācijas līmeņu struktūru plašā enerģiju diapazonā ar precizitāti labāku kā 0.01 cm - 1 . Darbā pirmo reizi novērotas un analizētas (1) 3 Δ 1 → b 3 Π 0± pārejas KCs molekulā, kā arī novērotas un analizētas (3) 1 Π → A - b un (5) 1 Σ + → A - b pārejas RbCs molekulā. Iegūtie rezultāti atspoguļoti trīs publikācijās par KCs molekulas A - b kompleksa izpēti un vienā publ ikācijā par RbCs molekulas A - b kompleksa izpēti., This thesis is devoted to a spectroscopic study of strongly mixed excited A 1 Σ + and b 3 Π ( A - b ) electronic states in KCs and RbCs heteronuclear alkali metal dimers. The study of both states was based on the registration and analysis of high resolution laser induced fluorescence Fourier transform spectra. The goal of this study was to obtain systematic data about rovibronic level energies of the A - b complex over a wide range of quantum numbers and energy. The a nalysis of the obtained spectra provided detailed information about the rotation - vibration level structure of spin - orbit coupled A 1 Σ + and b 3 Π states over a wide energy range with a precision better than 0.01 cm - 1 . In this work (1) 3 Δ 1 → b 3 Π 0 ± transitions in the KCs molecule as well as (3) 1 Π → A - b and (5) 1 Σ + → A - b transitions in RbCs were observed and analysed for the first time . The r esults of this work are presented in three publications about the A - b complex of KCs molecule and in one publication about a study of the RbCs A - b complex.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Šajā darbā „Rb atomu mijiedarbības ar lāzera starojumu ārējā magnētskā lauka klātbūtnē eksperimentāli pētījumi” ir pētīts rubīdija atomu 𝐷2 līnijas ierosinātā stāvokļa koherences ārēja magnētiskā lauka klātbūtnē. Izmantojot diožu lāzera starojumu, pētījumā īstenotas dažādas atomu ierosmes ģeometrijas, tiek novērota pilnā lāzera inducētā fluorescence un tās lineārās un cirkulārās polarizācijas komponentes. Šajā darbā iegūtie būtiskākie rezultāti ir: magnetooptisko rezonanšu signālu stipri ietekmē Doplera efekts, magnētiskā skenēšana un pāreju varbūtību izmaiņas magnētisko apakšlīmeņu sajaukšanās ārējā magnētiskā lauka ietekmē. Ja supersīkstruktūras sašķelšanās pie nulles magnētiskā lauka ir salīdzināma ar Doplera paplašinājumu, tad līmeņu krustošanās pīķu relatīvās amplitūdas ir jūtīgas pret lāzera ierosmes frekvenci., In this work „Experimental studies of Rb atom interacion with laser radiation in the presence of an external magnetic field” the excited state coherences of rubidium 𝐷2 line are studied. With diode laser radiation, different excitation geometries have been carried out, the total laser inducet fluorescence and its linear and circular components were observed. The most significant results of this work include: the Dopler effect, magnetic scanning and the change in the transition probabilities due to the magnetic mixing of the hyperfine levels had a strog effect on the magnetooptical signals. If the splitting of hyperfine structure at zero magnetic field is comparable to the Dopler broadening, then the relative amplitudes of the level-crossing signals were sensitive to the exciting lazer frequency.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Disertācijā tiek piedāvāts aperiodiska gadījuma skaitļu filtrācijas ģenerators. Šajā ģeneratorā filtra virknes vietā tiek izmantots galīgi ģenerēts bi-ideāls. Disertācijā dota metode, kas dotajai periodiskai virknei konstruē bezgalīgi daudz tādus galīgi ģenerētus bi-ideālus, ka filtrācijas ģeneratora rezultējošā virkne ir aperiodiska. Pierādīta universālu bi-idealu eksistence. Tie ir tādi bi-ideāli, kuri filtrācijas rezultātā rada aperiodiskus vārdus, iedarbojoties uz visām netriviālajām, periodiskajām virknēm. Disertācijā aplūkots un analizēts kombinatorisks nosacījums – labi sadalīto ieeju jeb WELLDOC īpašība. Analizēta WELLDOC īpašība ierobežotiem bi-ideāliem. Pierādīta galīgā alfabētā 1-ierobežota bi-ideāla eksistence, kas apmierina WELLDOC īpašību. Dots piemērs, kas ilustrē patvaļīga 1-ierobežota bi-ideāla iegūšanas procedūru. Tiek ieviesti pilnīgi ierobežoti bi-ideāli, kuriem tiek uzlikti nosacījumi uz to ģenerējošajām bāzēm. Darbā pierādīts, ka ierobežoti biideāli ir lineāri rekurenti tad un tikai tad, ja tie ir pilnīgi ierobežoti. Disertācijā tiek aplūkoti daļēji vārdi, t.i., vārdi, kas satur tā sauktos ”nezināmos” simbolus. Pierādīts, ka dotam galīgi ģenerētam bi-ideālam ir iespējams atrast ģenerējošo bāzi. Tāpat pierādīts, ka dotam bi-ideālam ir iespējams konstruēt tādu bāzi, kas ģenerē sākotnējo bi-ideālu bez pirmā burta. Disertācijā dots pierādījums, ka galīgi ģenerētam bi-ideālam ar galīgu skaitu ”nezināmo” simbolu tos ir iespējams aizpildīt. Pierādīts, ka divi nereducējami galīgi ģenerēti bi-ideāli satur bezgalīgi daudz ieejas, kurās to simboli ir atšķirīgi. Ir aprakstīts un dots dažādu bezgalīgu vārdu klašu mērs. Disertācijā piedāvāta nestriktas metrikas konstrukcija uz bezgalīgu vārdu kopas. Doti piemēri, kas parāda nestriktas metrikas priekšrocības, salīdzinot to ar standarta metrikām vārdu kombinatorikā. Atslēgas vārdi: Aperiodisks filtrācijas ģenerators, galīgi ģenerēts bi-ideāls, ierobežots biideāls, WELLDOC īpašība, daļēji vārdi, nestrikta metrika., The thesis presents a non-periodic random number generator based on the shrinking generator. The A-sequence is still generated using a LFSR, but the S-sequence is replaced by a finitely generated bi-ideal — an aperiodic sequence. A method for the construction of an infinite number of finitely generated bi-ideals from a given A-sequence, such that the resulting sequence of the shrinking generator is aperiodic is shown. The existence of what we call universal finitely generated bi-ideals that produce aperiodic words when used as the S-sequence of a shrinking generator for all non-trivial periodic A-sequences is proven. A combinatorial condition called well distributed occurrences, or WELLDOC for short, has been explored in the thesis. The WELLDOC property for bounded bi-ideals is analysed in the thesis. The existence of a 1-bounded bi-ideal over the finite alphabet that satisfies the WELLDOC property has been proved in the thesis. An example of obtaining and achieving arbitrary 1-bounded bi-ideal with the WELLDOC property is given. The notion of completely bounded bi-ideals by imposing a restriction on their generating base sequences is introduced. We prove that a bounded bi-ideal is linearly recurrent if and only if it is completely bounded. The theses explores partial words, i.e., words which contains so called ”do not know” symbols. The proof that for a given finitely generated bi-ideal sequence possibility of finding the basis is given. It is proved that for a given bi-ideal it is possible to construct the basis for the same bi-ideal without the first letter. The thesis also contains the proof of possibility to fill the finite number of holes for a given finitely generated bi-ideal. The fact that two irreduciable finitely generated bi-ideals have infinitely many differ symbols is proven. Measures of different classes of infinite words are given. The thesis introduces a new metric on the set of infinite words. Construction of a fuzzy metric on the set of infinite words is given. Also examples that show advantages comparing fuzzy metric with standart metrics in combinatorics on words is given. Keywords: Aperiodic shrinking generator, finitely generated bi-ideal, bounded bi-ideal, WELLDOC property, partial words, fuzzy metric.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Parādīts, ka ātro jonu izraisītajās struktūras un mikromehānisko īpašību izmaiņās LiF kristālos nozīmīgu ieguldījumu dod prizmatisko dislokāciju cilpu veidošanās. Atrasts, ka dislokāciju aizmetņi veidojas jau individuālos jonu trekos, bet dislokāciju struktūra intensīvi formējas treku pārklāšanās stadijā. LiF kristālos iegūta apstarošanas virzienā orientēta mozaīkas tipa nanostruktūra, apstarojot tos ar augstas enerģijas smagajiem joniem (U, Au, Kr, Xe) un noskaidroti tās veidošanās nosacījumi. Parādīts, ka apstarošana ar augstām ātro jonu dozām noved pie plastiskās deformācijas mehānisma maiņas no dislokāciju mehānisma uz deformācijas norisi lokalizēto bīdes zonu veidošanās ceļā. Pētīti ātro jonu izraisītie efekti MgO kā radiācijas izturīgā un pielietojumiem aktuālā materiālā. Novērota elastīgo sadursmju un elektronisko ierosinājumu mehānismu līdzdalība mikromehānisko īpašību modifikācijā. Atslēgas vārdi: LiF, MgO, nanoindentēšana, ātrie joni, dislokācijas, It has been shown that a major role in changes of structural and micromechanical properties in LiF crystals caused by swift ions is assigned to formation of prismatic dislocation loops. It has been found that dislocation seedlings are formed already in individual ion tracks but intense formation of a dislocation structure occurs in the stage of track overlapping. In LiF a mosaic-type nanostructure oriented in the direction of the ion beam has been obtained by irradiation with energetic heavy ions (U, Au, Kr, Xe). The prerequisites for its formation have been determined. It has been show that irradiation with high doses leads to change in the mechanism of plastic deformation – from dislocation glide to shear banding. Swift ion caused effects in MgO as a radiation resistant and application oriented material have been studied. A co-participation of elastic collisions and electronic excitations in modification of micromechanical properties has been observed. Key words: LiF, MgO, nanoindentation, swift ions, dislocations

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Izpētīta grafēmu uztvere, acu kustības, koherentas kustības uztvere un parādīta korelācija starp skolēnu tuvuma redzi un lasīšanas spēju statistiski nozīmīgā skolēnu grupā. Izveidoti un aprobēti datorizēti testi lasīšanas ātruma parametru un koherentas kustības uztveres sliekšņa noteikšanai. Ir izveidots vienots analītisks modelis teksta skaļas lasīšanas ātruma prognozēšanai, izmantojot eksperimentāli noteiktus grafēmu uztveres parametrus skolēniem vecumā no 7 līdz 18 gadiem. Izpētīti nosacījumi, kuros lasīšanai nepieciešamo vizuālās informācijas kapacitāti ierobežo kognitīvie un motorie procesi. Izveidota metode bērnu lasītprasmes problēmu diferencēšanai, izmantojot koherentas kustības uztveres slieksni un noteikts, ka zemu lasīšanas ātrumu 7% gadījumu nosaka tuvuma redzes darbība. Atslēgas vārdi: lasīšanas ātrums, redzes uztvere, grafēmas, skolēni, Grapheme perception, eye movements, and coherent motion perception is studied and correlation between reading speed and vision is demonstrated in a statistically representative sample of school age children. New tests for reading speed evaluation in Latvian and coherent motion perception are developed and approbated. Unitary analytical model is developed for reading speed prediction from experimentally detected parameters of grapheme perception in 7-18 years old children. Conditions are determined limiting visual capacity of reading by cognitive and motor processes. Methodology is presented for reading problem diagnosis in school age children by using coherent motion detection thresholds. It is approved that 7% of poor reading fluency is attributed to near vision functions. Keywords: reading speed, visual perception, grapheme, school-aged children

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Izveidots psihofizikāls pseidoizohromatisks tests krāsu izšķirtspējas sliekšņa noteikšanai iedzimta sarkani-zaļā krāsu redzes defekta gadījumā; raksturota krāsu izšķirtspējas sliekšņa pastāvība laikā, paredzēta krāsu uztvere citu stimulu un testēšanas sistēmu gadījumos. Izveidoto testu pārbaudot nejauši izvēlētā bērnu populācijā, tika iegūti augsti diagnostiskie rādītāji – jutīgums un specifiskums (ar izraudzīto kritēriju > 1 kļūda) bija attiecīgi 100% un 99,62%. Katram dalībniekam ar zemas pakāpes deiteranomāliju tika atrasts individuāls, konstants krāsu izšķirtspējas slieksnis. Izveidots uztveres modelis, kas skaidro indivīdiem ar sarkani-zaļajiem krāsu redzes defektiem pieņemamās paraugu krāsu vērtību nobīdes no teorētiskajām konfūziju līnijām., A printed psychophysical pseudoisochromatic test for the assessment of individual color discrimination thresholds in case of congenital red-green color vision deficiency was created; the degree of variability of the threshold was analyzed and color discrimination ability in case of other color vision tests was anticipated. While testing our developed method in a randomly selected children population, high diagnostic ability of the test was obtained – sensitivity and specificity were 1.0 and 0.9962 (test criterion > 1 error). A constant color discrimination threshold value in ΔE units exists for each mild deuteranomalous individual. A perceptual model describing acceptable shifts from theoretical confusion lines in case of red-green color vision deficiency is created.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbā ir izstrādāta maģistrālo artēriju fotopletizmogrāfijas (APPG) metode hemodinamisko parametru novērtējumam. Pretstatot referentām metodēm, demonstrēta iespēja iegūt arteriālo elasticitāti raksturojošus parametrus, izmantojot APPG signāla formas analīzi (atvasinājuma un signāla formas aproksimācijas parametri) un ar APPG iegūtu pulsa izplatīšanās ātrumu unilaterālā gultnē. Izstrādāta APPG reģistrācijas standartizācija, mērījuma laikā nodrošinot optimālo sensora piespiedienu. Šis paņēmiens validēts ārējās ietekmes (sensora piespiediens) un hemodinamisko stāvokļu (perifērā vaskulārā pretestība) izmaiņās femorālā APPG signālā, identificējot būtiskākos faktorus APPG pielietojumos. Veikta APPG validācija asinsrites fizioloģijas un preklīniskā pētījumā demonstrējot APPG potenciālu pētniecībā un diagnostikā. Izstrādāts pulsa formas parametrizācijas paņēmiens, saistot fizioloģiskās un aproksimācijas modeļa komponentes. Atslēgas vārdi: maģistrālā artērija, fotopletizmogrāfija, arteriālā elasticitāte, metodes standartizācija, pulsa formas kvantifikācija, vazomocija, sepse, The doctoral thesis features the development of a conduit artery photoplethysmography technique (APPG) for the evaluation of hemodynamic parameters. Contrasting referent methods, the work demonstrates the possibility to receive parameters characterizing the arterial stiffness by means of APPG waveform analysis (derivation and waveform approximation parameters) and APPG obtained pulse wave velocity in a unilateral vascular bed. In this work APPG standardization technique was developed providing optimal probe contact pressure conditions. It was validated by altering the external factors (probe contact pressure) and hemodynamic conditions (peripheral vascular resistance) on the femoral APPG waveform identifying the key factors in APPG applications. The APPG validation in blood circulation physiology and a pre-clinical trial was performed demonstrating APPG potential in the extension of applications. An arterial waveform parameterization was developed relating the physiological wave to approximation model components. Keywords: conduit artery, photoplethysmography, arterial stiffness, method standardization, waveform parametrization, vasomotion, sepsis

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Šajā darbā mēs izstrādājam jaunu skaitlisku simulāciju metodi materiālu lokālās strukturālās un termiskās nesakārtotības pētījumiem, izmantojot rentgenstaru absorbcijas spektru analīzi. Izstrādātā metode ir līdzīga tradicionālajai apgrieztajai Monte-Karlo pieejai, bet izmanto evolucionāru algoritmu piedāvātās priekšrocības, un tādēļ ir efektīvāka no skaitlisko aprēķinu viedokļa. Uzskatām, piedāvātā metode nodrošina labāku precizitāti nekā šobrīd izmantotās metodes EXAFS analīzei, sevišķi gadījumos, ja parauga lokālā struktūra ir izteikti nesakārtota. Šajā darbā izstrādātā metode ir pielietota vairāku materiālu - kristālisku Ge, HxReO3, ZnO, nanokristālisku CoWO4 un CuWO4 - pētījumiem. Atslēgas vārdi: EXAFS, materiālu struktūra, apgrieztā Monte-Karlo metode, evolucionārais algoritms, In the present thesis we develop a novel simulation-based scheme to probe the local structural and thermal disorder in crystalline materials by analyzing X-ray absorption spectra. The proposed method resembles conventional reverse Monte Carlo approach, but is more computationally efficient, as it benefits from the advantages provided by evolutionary algorithm. We believe that the proposed method improves the accuracy of currently available approaches for EXAFS analysis, especially in the case of strongly distorted local environment. The proposed approach is applied to the study of several materials such as crystalline Ge, HxReO3, ZnO and nanocrystalline CoWO4 and CuWO4. Keywords: EXAFS, material structure, reverse Monte Carlo, evolutionary algorithm

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbs “Perifērās vizuālās informācijas ietekme uz centrālā uzdevuma izpildi” sarakstīts latviešu valodā, datorsalikumā uz 102 lapām, satur 3 formulas, 2 tabulas, 35 attēlus un 176 atsauces uz literatūras avotiem. Darbā tika pētīts, kā atšķirīgi vizuālie stimuli perifērijā mijiedarbojas ar pašu centrālo uzdevumu tā pildīšanas laikā un kā tie ietekmē paša centrālā uzdevuma veikšanu. Darbs ietver psihofizikālas metodes un algoritmu izveidošanu, tos pielāgojot mūsu izveidotajam meklēšanas uzdevuma modelim. Tika secināts, ka statisks troksnis tālajā perifērijā palīdz meklēšanu veikt ātrāk, salīdzinot ar uzdevumu uz balta fona tālajā perifērijā, bet kustīgs troksnis tālajā perifērijā meklēšanu paildzina., Doctoral thesis “Peripheral visual information effect on central task performance”, written in Latvian, consists of 102 printed pages, 3 formulas, 2 tables, 35 figures, and 176 references. This study includes an analysis of the impact of various peripheral visual stimuli upon a central task. This work includes psychophysical methods and algorithms that were adapted for this study. The results of this study reveal that static noise in the far periphery enable the participant to complete the central task more quickly, relative to a white background in the far periphery. In contrast, moving peripheral noise in the far periphery renders the visual search task more difficult to complete.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Darbā izstrādātas un aprobētas 4 multispektrālās attēlošanas metodes ādas onkoloģisku patoloģiju (melanomu, pigmentētu bazālo šūnu karcinomu) unlabdabīgu patoloģiju (nēvusu, asinsvadu veidojumu) atšķiršanai: 1) melanīna – deoksihemoglobīna relatīvo koncentrāciju korelāciju analīzes metode, 2) galveno komponentu analīzes metode, 3) melanomas – nēvusa, kā arī melanomas – pigmentētas bazālo šūnu karcinomas atšķiroša parametra kartēšana, izmantojot 3 šaurjoslas spektrālos attēlus, 4) šī parametra kartēšana, izmantojot ar modificētu videomikroskopu uzņemtus platjoslas spektrālos attēlus. Veikti klīniskie mērījumi, kas apliecina piedāvāto metožu noderību onkoloģisko patoloģiju agrīnam neinvazīvam novērtējumam. Atslēgvārdi: ādas multispektrālā attēlošana, onkoloģisko ādas patoloģiju neinvazīvs novērtējums., PhD Thesis presents four developed multispectral imaging techniques for evaluation of skin oncologic (melanomas, pigmented basal cell carcinomas) and benign (nevi, vascular malformations) pathologies: 1) relative melanin – deoxyhemoglobin concentration correlation analysis method, 2) principal component analysis (PCA) method, 3) mapping of melanoma – nevus and melanoma – pigmented basal cell carcinoma diagnostic parameter, extracted from three narrowband spectral images, and 4) mapping of this parameter using three broadband spectral images captured with a modified video microscope. Clinical measurements were performed to confirm usefulness of the proposed methods for early non-invasive assessment of oncological pathologies. Keywords: Multispectral imaging of skin, non-invasive assessment of oncological skin pathologies.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Darbs ir veltīts ar Er3+ aktivēta NaLaF4 materiāla spektroskopiskiem pētījumiem, kas ir perspektīvs materiāls augšup-pārveidotās luminiscences iegūšanai. Augšup-pārveidotajā luminiscencē fotonus ar mazāku enerģiju (parasti infrasarkanā starojuma) pārveido par fotoniem ar lielāku enerģiju (redzamo un ultravioleto starojumu). NaLaF4:Er3+ luminiscences spektrā novēro Er3+ raksturīgās luminiscences joslas ar dominējošo zaļo luminiscences joslu (4S3/2→4I15/2, 540 nm). Palielinoties Er3+ koncentrācijai (0.1 – 10 mol%), zaļai luminiscences joslai novēro koncentrācijas dzēšana, ko saista ar mijiedarbības procesiem starp Er3+. Luminiscences spektru un kinētikas pētījumi parāda, ka augšup-pārveidoto zaļo luminiscenci ierosina divi procesi: ierosinātā stāvokļa absorbcija un enerģijas pārdeve. Šo procesu ieguldījums zaļās augšup-pārveidotās luminiscences ierosināšanā ir atkarīgs no ierosmes starojuma viļņa garuma. Luminiscences spektru un spektru kinētiku mērījumi ar dažādiem ierosmes starojuma viļņa garumiem (482 – 490 nm) zemajās temperatūrās (15 K) apstiprina, ka Er3+ var iebūvēties vairākās neekvivalentās vietās NaLaF4 kristāliskajā struktūrā un starp Er3+ šajās vietās notiek enerģijas pārdeve. Augšup-pārveidotās luminiscences spektrs zemajā temperatūrā (15 K) un istabas temperatūrā (300 K) ir superpozīcija no Er3+ luminiscences spektriem, kuri rodas Er3+ atrodoties dažādās pozīcijās NaLaF4 kristāliskajā struktūrā. No spektroskopiskajiem mērījumiem, kas veikti dažādās temperatūrās (15 – 300 K), var secināt, ka Er3+ mijiedarbības procesos, kas izsauc zaļās luminiscences koncentrācijas dzēšanu, bez 4S3/2 stāvokļa ir iesaistīts arī tuvu esošais 2H11/2 stāvoklis. Atslēgvārdi: luminiscence, augšup-pārveidotā luminiscence, NaLaF4, luminiscences spektru kinētikas, vietas jutīgā spektroskopija., This Thesis is dedicated to the spectroscopic studies of Er3+ doped NaLaF4, which is a promising material for obtaining up-conversion luminescence. During the process of up-conversion, the photons with lower energy (usually – infrared radiation) are converted to the photons with higher energy (visible and ultraviolet radiation). In the NaLaF4:Er3+ luminescence spectrum, Er3+ characteristic luminescence bands with a dominant green luminescence band (4S3/2→4I15/2, 540 nm) can be observed. As Er3+ concentration increases (0.1 – 10 mol%), concentration quenching is observed for the green luminescence band, which is associated with interaction processes between Er3+. The studies of luminescence spectra and kinetics show that up-conversion luminescence is excited by two processes: excited state absorption and energy transfer. The contribution of these processes to the excitation of green up-conversion luminescence depends on the excitation wavelength. Analysis of the measured luminescence spectra and luminescence decay kinetics at different excitation wavelengths (482 – 490 nm) at low temperatures (15 K) confirm that Er3+ can incorporate into several non-equivalent sites in crystal structure of NaLaF4. It is shown that energy transfer occurs between Er3+ located in non-equivalent sites. Up-conversion luminescence spectrum is a superposition of Er3+ luminescence spectra appearing as Er3+ occupies different positions at the crystalline structure of NaLaF4. Spectroscopic data obtained at different temperatures (15 – 300 K) allow to conclude that apart from 4S3/2 state, an adjacent 2H11/2 state is also involved in Er3+ interaction processes leading to the concentration quenching for the green luminescence. Key words: luminescence, up-conversion luminescence, NaLaF4, time resolved spectroscopy, site-selective spectroscopy.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Informācijas un telekomunikāciju tehnoloģijas nozaru turpmākajai attīstībai nepieciešamas jaunas ierīces ātrākai informācijas apstrādāšanai un pārnešanai. Nozares izaugsmi būtiski veicinātu datu pārraidē izmantoto elektrooptisko modulatoru darbības ātruma palielināšana. To paredzēts sasniegt izmantojot integrētas viļņvadu ierīces, kurās par elektrooptisko vidi izmantos nelineāri optiskus (NLO) organiskus materiālus. Organiskiem NLO materiāliem piemīt vairākas būtiskas īpašības, kuru dēļ tie varētu tikt plaši izmantoti dažādās viļņvadu ierīces. Tiem iespējama augsta optiskā nelinearitāte vienlaikus ar zemu dielektriskās caurlaidības vērtību, kā arī to ražošana un tehnoloģiskā apstrāde ir lēta. Šajā promocijas darbā autors apkopo rezultātus, kas iegūti veicot elektrooptisko organisku stiklu viļņvadu lineāri un nelineāri optisko īpašību pētījumus, elektrooptisko viļņvadu materiālu orientēšanas pētījumus, kā arī izstrādājot jauna tipa elektrooptisko viļņvada modulatora izgatavošanas koncepciju. Autors pirmo reizi demonstrē, ka Abelsa matricu formālismu var izmantot, lai aprakstītu eksperimentālos rezultātus, kas iegūti ar Tenga-Mana metodi un Maha-Cendera interferometrisko metodi, un noteikt plānu kārtiņu elektrooptiskos koeficientus. Atslēgvārdi: nelineārā optika, organiskie materiāli, materiālu īpašību pētījumi, viļņvadi., The development of information and telecommunication technology rests upon an ever-increasing speed of information processing and transfer. Nonlinear organic materials have been shown to be appealing candidates for the mentioned technologies for the development of optoelectronic and photonic devices. Currently a considerable effort is devoted towards research and characterization of new organic materials for electro-optical applications as well as to development of new types of active waveguide device designs. In this contribution the author of this thesis presents the results obtained during the implementation of methods for characterization of linear and non-linear optical properties of waveguides, the waveguide poling investigations and the development of a waveguide modulator design. Keywords: nonlinear optics, organic materials, material characterization, waveguides

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Darbs balstās uz tiešā ieraksta iespēju izpēti gaismu jutīgos materiālos, un mērķis ir izpētīt amorfo halkogenīdu jutību pret gaismu. Kā viena no izpētes metodēm tiks izmantots tiešais hologrāfiskais ieraksts, t.i., virsmas reljefa jeb hologrāfisko režģu veidošana halkogenīdos tieši ieraksta laikā bez jebkādas papildus apstrādes kā, piemēram, kodināšanas. Šīs metodes pilnīga izstrāde paver plašas pielietojuma iespējas optisko elementu ražošanā un pielietošanā, kā arī jaunu un inovatīvu tehnoloģiju ieviešanā. Vēl joprojām daudz interesantu parādību amorfajos halkogenīdos nav labi izprasti un izskaidroti mikroskopiskā līmenī un tāpēc šī darba uzdevumi būs tieši saistīti ar šo procesu izpēti. Darbā tiks apzināta ieraksta efektivitātes atkarība no tā parametriem (intensitātes, polarizācijas) un ieraksta apstākļiem, iegūtajām nanostruktūrām tiks pētītas to optiskās īpašības- caurlaidība, atstarošanās, difrakcijas efektivitāte u.c. Iegūtās struktūras tiks skatītas ar atomspēku mikroskopijas palīdzību, nosakot to formu un izmērus. Amorfie halkogenīdi; tiešais ieraksts; difrakcijas efektivitāte, The dissertation is based on direct recording phenomenon, which objective is to do a research on the amorphous chalcogenide susceptibility to light. As one of the research methods, a direct holographic record will be used, i.e., creating surface relief in chalcogenides directly without any additional processing, like etching. Complete development of this method opens wide range of usage possibilities in optical element production and utilization, as well as in introduction of new and innovative technologies. There is still a lot of interesting phenomena in amorphous chalcogenide that are not well understood and explained in a microscopic level and so this work will be directly involved in the process of research. Record efficiency dependence from its parameters (intensity, polarization) and recording conditions will be examined. Optical properties for obtained nanostructures will be studied, such as transmission, reflection, diffraction efficiency, etc. The obtained structures will be viewed by atomic force microscopy, determining their shape and size. Amorphous chalcogenides, direct recording, diffraction efficiency

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Šajā darbā tiek pētīta elektromagnētiski (EM) ierosināta turbulenta plūsma šķidrā metālā ar brīvo virsmu. Izmantojot skaitlisko modeli ar Large Eddy Simulation (LES) turbulences aprakstu pilnā trīsdimensionālā (3D) nostādnē tiek risinātas saistītās EM un hidrodinamikas (HD) problēmas. Aprēķinātā kausējuma plūsma, brīvās virsmas forma un tās dinamika tiek salīdzināta ar analītiskajiem atrisinājumiem, citu modeļu rezultātiem un eksperimentālajiem mērījumiem indukcijas krāsnīs un EM levitācijas kausēšanas iekārtās. Tiek analizēta arī dažādu turbulences modeļu ietekme uz skaitlisko aprēķinu rezultātiem. Aprēķinos un eksperimentos ar maziem alumīnija paraugiem līdz 33 g veiksmīgi pārbaudīta inovatīva metode levitācijas kausēšanai horizontālos divu frekvenču ortoganālos EM laukos. Izmantojot izveidoto skaitlisko modeli tiek pētītas šķidrā metāla formas nestabilitātes, kas rodas divu frekvenču EM lauku mijiedarbības dēļ, kā arī ir izprojektēta eksperimentālā iekārta, kas nodrošina lielāku alumīnija paraugu EM levitācijas kausēšanu. Metodes mēroga palielināšana tiek veiksmīgi pārbaudīta levitācijas kausēšanas eksperimentos ar alumīnija paraugiem līdz 500 g un tiek novērtas tālākas levitējamo materiālu masas palielināšanas iespējas. Izmantojot skaitlisko modelēšanu, eksperimentāli novērotas levitējošu neizkusušu paraugu svārstības un nestabilitātes tiek arī izskaidrotas., In this work electromagnetically (EM) driven turbulent free surface flow of liquid metal is investigated. Coupled EM and hydrodynamic (HD) problems are solved with a three-dimensional (3D) numerical model that incorporates precise Large Eddy Simulation (LES) turbulence description. Detailed verification of the calculated flow, free surface shape and dynamics is performed by comparison to analytical solutions, predictions of other models and experimental measurements in induction furnaces and EM levitation melting installations. The impact of different turbulence models is discussed. The validity of a novel method for EM levitation melting in horizontal and orthogonal EM fields of different frequencies is confirmed by calculations and experiments with small aluminum samples up to 33 g. The developed numerical model is used to investigate instabilities of the liquid metal shape excited by the interaction of the two-frequency EM fields and to design a scaled-up experimental setup for a stable levitation melting of 500 g of aluminum. The scale-up of the method is verified by the levitation melting experiments with aluminum samples up to 500 g and the further increase of the mass is discussed. Mechanisms of experimentally observed oscillations and instabilities of solid samples in the scaled-up setup are explained using numerical simulation.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Darbā tiek aplūkotas viendomēna feromagnētiskas daļiņas ar vienas ass anizotropiju mainīgā magnētiskajā laukā (rotējošā, precesējošā un krustotos AC/DC). Analītiski tiek iegūti daļiņas kustības režīmu un to stabilitātes atkarība no magnētiskā lauka stipruma un frekvences. Iegūtās analītiskās izteiksmes tiek eksperimentāli verificētas. Tiek aprēķināta termiskā disipācija, ko rada viskozā berze un magnētiskā momenta lēcieni daļiņas iekšienē. Tiek demonstrēts, kā superparamagnētisks stienītis var tikt izmatots mikroreoloģiskajos pētījumos. Papildus tam skaitliski tiek aplūkota koloidālu daļiņu termiskā relaksācija ārējā magnētiskajā laukā viskoelastīgā šķidrumā, kas dod iespēju iegūt kodolmagnētiskās rezonanses relaksācijas laikus viskoelastīgā šķidrumā. Atslēgas vārdi: Viendomēna daļiņa, Magnētiskā anizotropija, Viskoelastība, Mikroreoloģija, Termiskā relaksācija, The work discusses single-domain ferromagnetic particles with uni- axial anisotropy in time dependent magnetic elds (rotating, pre- cessing and crossed AC/DC). Particle motion regimes and their sta- bility in dependence on the magnetic eld strength and frequency are analytically obtained. The analytic expressions is experimen- tally veried. Thermal dissipation generated by viscous drag and magnetic moment jumps inside particle is calculated. It is shown how superparamagnetic rods can be used as a tool for microrheol- ogy. In addition, colloidal particle thermal relaxation in external magnetic eld in viscoelastic uid is simulated numerically, leading to nuclear magnetic resonance relaxation times in viscoelastic uid. Keywords: Single-domain particle, Magnetic anisotropy, Vis- coelasticity, Microrheology, Thermal relaxation

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Darbā tiek veikta silīcija monokristālu audzēšanas ar peldošās zonas metodi matemātiskā modelēšana. Izveidotais matemātiskais modelis ļauj aprēķināt gāzes plūsmu un tās radīto papildus dzesēšanu uz silīcija virsmām. Tāpat ir izveidots vienots modelis piemaisījumu pārnesei gāzē un kausējumā, kas apraksta piemaisījumu ievadīšanu no atmosfēras. Jaunizveidotie modeļi tika sajūgti ar esošo modeļu sistēmu. Modeļu kopums realizēts datorprogrammu veidā, galvenokārt uz atvērtā koda bibliotēkas OpenFOAM bāzes. Tika veikti peldošās zonas procesa skaitliskie aprēķini, kuros pētīta gāzes un kausējuma plūsma un to ietekme uz silīcija fāzu robežvirsmām, kā arī piemaisījumu pārnese gāzē un kausējumā., In the present work mathematical modeling of floating zone silicon single crystal growth is carried out. The developed mathematical model allows to calculate the gas flow and additional cooling at silicon surfaces caused by it. Additionally, a unified model of the dopant transport in the gas and melt is developed, which describes doping from the atmosphere. The developed models have been coupled with the existing system of models. The set of models is implemented in computer programs, mainly based on the open source library OpenFOAM. Numerical calculations of the floating zone process have been carried out in which gas and melt flow and their influence on the silicon phase boundaries as well as dopant transport in the gas and melt was investigated.

Šajā disertācijā tiek aprakstīti strukturālās un fotofizikālās MOCVD izaudzēto GaN nanovadu (NV) un InGaN kvantu punktu (KP) īpašības. Abos gadījumos ir parādīts, ka ex-situ RHEED mērījumi ir iespējami un sniedz kvalitatīvu informāciju par struktūru. Kombinācijā ar citām metodēm, pirmkārt, ir parādīts, ka nemetāliskā katalizatora veicinātā GaN NV īpašības, kad sintezēts uz GaN (0001) virsmas, atšķiras no tradicionāli iegūtajiem. Šinī gadījumā katalizators lokalizējas pie nanovadu pamatnes nevis tā galā un augšanas virziens ir atšķirīgs no kristalogrāfiskās c-ass, rezultātā iegūstot semipolārās NV struktūras. Otrkārt, InGaN kvantu punktos ir konstatēt saspiesta kristāliskā režģa struktūra augstas indija koncentrācijas gadījumos. Atslēgas vārdi: nemetālisks katalizators, GaN nanovadi, InGaN kvantu punkti, ex-situ RHEED, nano-SIMS, The thesis describes structural and photophysical properties of MOCVD grown GaN nanowires (NWs) and InGaN quantum dots (QDs). For both cases it is shown that ex-situ RHEED measurements are feasible and yield qualitative information about the structure. In combination with other methods, firstly, it is shown that non-metallic catalyst assisted GaN NW characteristics differs from traditionally obtained ones, where catalyst seems to be located at the base of nanowire not top, and growth direction slightly differs from c-axes when synthesized on GaN (0001) surface, which results in semipolar NW structures. Secondly, for InGaN composite it was possible to recognize a strongly strained lattice in case of high indium concentration within QDs. Key words: non-metallic catalist, GaN nanowires, InGaN quantum dots, ex-situ RHEED, nano-SIMS

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Ādas parametru izpēte un kartēšana ar optiskām metodēm Anotācija Promocijas darbā ir attīstītas un eksperimentāli/klīniski aprobētas vairākas jaunas pieejas in vivo ādas parametru kartēšanai. Piedāvāta multispektrālās attēlošanas metode ādas hromoforu koncentrāciju sadalījuma kartēšanai, veikta tās klīniskā aprobācija ādas veidojumu klasifikācijai. Pilnveidota RGB attēlošanas metodika ādas eritēmas indeksa kartēšanai un veikta tās klīniskā aprobācija ādas asinsvadu veidojumu fototerapijas efektivitātes novērtēšanā, piedāvājot jaunu parametru (eritēmas indeksa kontrastu) ādas viendabīguma novērtēšanai. Īstenota lāzerspeklu RGB attēlošanas metode ādas asins plūsmas novērtēšanai. Pilnveidota RGB metodika ādas autofluorescences fotoizbalēšanas attēlošanai. Iepriekšminētās metodes iespējams apvienot multimodālā pieejā pilnvērtīgākam ādas stāvokļa novērtējumam. Atslēgvārdi: ādas neinvazīva diagnostika, spektrālā attēlošana, ādas hromoforu kartēšana, eritēmas indekss, galveno komponentu analīze., Study and mapping of skin parameters with optical methods Abstract Several new approaches for in vivo mapping of skin parameters have been developed and experimentally/clinically validated. Multispectral imaging method has been applied for mapping of skin chromophores and clinically tested for classification of skin lesions. RGB imaging method for mapping of skin erythema index was improved and clinically tested for evaluation of vascular lesion phototherapy effectiveness. Contrast of erythema index has been proposed as a parameter for evaluation of skin homogeneity. RGB laser speckle imaging has been implemented for skin blood flow assessment. Mapping of skin autofluorescence photobleaching parameters by RGB imaging has been improved. The above mentioned methods are compatible and could be merged as multimodal solution for versatile evaluation of skin condition. Keywords: skin noninvasive diagnostics, spectral imaging, skin chromophore mapping, erythema index, principal component analysis.

Anotācija Disertācijā pētīts aperiodiskums divu vienpusēji bezgalīgu vārdu klašu – galīgi ģenerētu biideālu un ierobežotu bi-ideālu – kontekstā. Gan galīgi ģenerētus bi-ideālus, gan ierobežotus biideālus ir ērti uzdot, izmantojot bāzes virkni. Ierobežotu bi-ideālu gadījumā tiek nofiksēta galīga vārdu kopa, no kuras tiek uzģenerēta bāzes virkne. Savukārt galīgi ģenerētu bi-ideālu gadījumā bāzes virkne ir periodiska, līdz ar to var uzskatīt, ka ir dota galīga bāze. Efektīvā ģenerēšana un zināmie aperiodiskuma nosacījumi kalpo par motivāciju apskatīt galīgi ģenerētu bi-ideālu potenciālo pielietojumu kriptogrāfijā – aperiodisku gadījuma skaitļu ģenerēšanā. Savukārt, ierobežoti bi-ideāli ir galīgi ģenerētu bi-ideālu dabīgs vispārinājums. Disertācijā tiek piedāvāta konkrēta gadījuma skaitļu ģeneratora modifikācija. Oriģinālajā konstrukcijā tiek veikta filtrācija, izmantojot divas periodiskas virknes. Modificētajā gadījuma skaitļu ģeneratorā viena no periodiskajām virknēm tiek aizstāta ar galīgi ģenerētu bi-ideālu. Tiek parādīts, ka katrai periodiskai virknei var piekārtot bezgalīgi daudz galīgi ģenerētus bi-ideālus tā, ka filtrācijas rezultātā iegūtā virkne ir aperiodiska. Pierādīta arī universālo bi-ideālu eksistence – tie ir galīgi ģenerēti bi-ideāli, ar kuriem filtrējot patvaļīgu netriviālu periodisku virkni, vienmēr iegūst aperiodisku virkni. Disertācijas galvenie rezultāti ir visu aritmētisko apakšvirkņu aperiodiskuma problēmas atrisinājums gan galīgi ģenerētiem bi-ideāliem, gan ierobežotiem bi-ideāliem, kā arī algoritms, kas nosaka, vai galīgi ģenerēts bi-ideāls ar uzdotu bāzi satur periodisku aritmētisku apakšvirkni. Papildus apskatīts speciālgadījums, kad galīgi ģenerēta bi-ideāla bāze satur tikai divus vārdus. Pēdējā rezultātu nodaļā tiek ieviests pilnīgi ierobežota bi-ideāla jēdziens un parādīts, ka pilnīgi ierobežoto bi-ideālu klase sakrīt ar lineāri rekurento ierobežoto bi-ideālu klasi. Atslēgas vārdi: galīgi ģenerēts bi-ideāls, ierobežots bi-ideāls, pilnīgi ierobežots bi-ideāls, universāls bi-ideāls, lineārā rekurence, aritmētiskā apakšvirkne, aperiodisks gadījuma skaitļu ģenerators. MSC: 68R15, The thesis explores aperiodicity property in the context of two subclasses of right infinite words. These two subclasses are finitely generated bi-ideals and bounded bi-ideals. Words of both these classes can be conveniently described using a basis sequence. In the case of bounded bi-ideals we fix a finite set of finite words and generate the basis sequence from the words of this fixed set. The basis sequence of a finitely generated bi-ideal is periodic; hence we can consider that a finite basis is given. The fact that a finitely generated bi-ideal can be effectively generated by a finite basis together with already known conditions of the aperiodicity of a finitely generated bi-ideal serves as a motivation to consider the possible use of finitely generated bi-ideals in cryptography – mainly for creating an aperiodic pseudo-number generators. Since bounded biideals are a natural extension of finitely generated bi-ideals, the interest in this subclass of right infinite words increases too. The thesis provides a modification of so-called shrinking generator, a pseudo-random number generator that uses two periodic sequences (S-sequence and A-sequence) to generate the third one. In the modified pseudo-random number generator one of the periodic sequences (S- sequence) of the shrinking generator is replaced by a finitely generated bi-ideal. It is proved that for each periodic A-sequence there exist infinitely many finitely generated bi-ideals such that the resulting shrunk sequence is aperiodic. In addition, the thesis contains the proof of the existence of universal bi-ideals – finitely generated bi-ideals that always generate aperiodic shrunk sequences when used as S-sequence in the modified shrinking generator with any periodic A- sequence containing both zeroes and ones. The main results of the thesis are the necessary and sufficient condition of the aperiodicity of all arithmetical subsequences of finitely generated bi-ideal and bounded bi-ideal, as well as the algorithm for detecting whether a finitely generated bi-ideal, with a given basis, contains or does not contain a periodic arithmetical subsequence. The thesis also explores a special case when the basis of the finitely generate bi-ideal contains only two words. Finally, the thesis contains the characterization of linearly recurrent bounded bi-ideals. Keywords: finitely generated bi-ideal, bounded bi-ideal, completely bounded bi-ideal, universal bi-ideal, linear recurrence, arithmetical subsequence, aperiodic shrinking generator. MSC: 68R15

Darbā izstrādāti jauni speciāli algoritmi parasto un parciālo diferenciālvienādojumu problēmu ar periodiskajiem nosacījumiem skaitliskai modelēšanai, kuri balstās uz precīzā spektra izmantošanu telpisko parciālo atvasinājuma aproksimēšanai ar galīgajām diferencēm. Algoritmi tiek veidoti dažādām divdimensiju matemātiskās fizikas problēmām (lineārām un nelineārām), balstoties uz taišņu metodes algoritmiem un precīzā spektra diferenču shēmām. Izveidotie algoritmi tiek realizēti un salīdzināti ar datorprogrammas MATLAB palīdzību. Ar iegūtajiem algoritmiem tiek risinātas vairākas lietišķas problēmas, t.sk 2D magnetohidrodinamiska plūsma ap periodiski novietotiem cilindriem, 2D plūsma cilindrā ārējā magnētiskā lauka ietekmē un metāla koncentrācija kūdras slāņos. Atslēgvārdi: periodiski robežnosacījumi, cikliskas matricas, galīgo diferenču shēma, galīgo diferenču shēma ar precīzo spektru., Annotation In this work new special algorithms are developed for ordinary and partial differential equation problems with periodic boundary conditions for numerical modeling. These algorithms are based on exact spectrum usage for spatial approximation of partial derivative and method of finite differences. Algorithms are shown for different types of two dimensional problems of mathematical physics, linear and nonlinear, basing on the method of lines and difference schemes with exact spectrum. Created algorithms are realized and results are compared using the program MATLAB. With the implemented algorithms several applied problems are solved, i.e. the 2D magnetohydrodynamic flow around cylinders placed periodically, 2D flow inside the cylinder depending on the external magnetic field and the metal distribution in peat layers. Keywords: periodic boundary conditions, circulant matrix, finite difference, finite difference with exact spectrum. Riga, 2014

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Anotācija Rentgenabsorbcijas spektroskopija ir unikāla tieša metode materiālu lokālās struktūras noteikšanai, kas ir pielietojama jebkādiem materiāliem, sākot no lieliem kristāliem līdz nanomateriāliem, šķidrumiem un gāzēm. Šajā darbā mēs pielietojām rentgenabsorbcijas spektra sīkstruktūru (RASS), lai pētītu niķeļa oksīda (NiO), kobalta volframāta (CoWO4), vara volframāta (CuWO4) un svina sulfīda (PbS) nanodaļiņu atomāro struktūru. Mēs šo nanomateriālu atomāro struktūru salīdzinājām ar atbilstošo savienojumu makro materiālu struktūru ar mērķi identificēt atomārās struktūras relaksāciju (izmaiņas atomārā struktūrā), kuru izraisījusi daļiņu izmēru samazināšanās līdz nanomērogam. Mēs esam pielāgojuši nanomateriāliem nesen izstrādāto kompleksās modelēšanas pieeju, turpmāk apzīmētu kā MD-RASS, kas apvieno ab initio (no pirmajiem principiem) daudzkārtējās izkliedes RASS aprēķinus ar klasisko molekulāro dinamiku (MD). MD-RASS metodes priekšrocība ir būtiski samazināts brīvo parametru skaits. Nepieciešami tikai tādi parametri, kas apraksta nanoobjekta ģeometriju un MD izmantoto spēka lauku. Jaunā metode tika pielietota NiO nanodaļiņu un plāno kārtiņu atomārās struktūras analīzē un deva lielisku sakritību ar eksperimentālajiem datiem. Iegūtie rezultāti mums ļāva identificēt Ni vakanču daudzumu un to lomu NiO struktūras relaksācijā. Atslēgas vārdi: Rentgenabsorbcijas spektroskopija; nanomateriāli; atomārā struktūra; molekulārā dinamika, The X-ray absorption spectroscopy is a unique tool for direct local structure determination which is suitable for any material starting from bulk crystals ending with nanomaterials, liquids and gasses. In this study we have applied the extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy to probe the atomic structure of NiO, CoWO4, CuWO4 and PbS nanoparticles. We have compared the atomic structure of these nanomaterials with that of the corresponding bulk compounds, in order to identify the atomic structure relaxation (changes in atomic structure) caused by a reduction of the particle size down to nanoscale. We have adopted a recently developed complex modeling approach, combining ab initio multiple-scattering EXAFS calculations with classical molecular dynamics (MD), further referenced as MD-EXAFS, to the nanomaterials. The advantage of the MD-EXAFS method is a significant reduction of a number of free model parameters, which are required to describe the structure and dynamics of nanoobjects. Thus, a set of the parameters is restricted to that related to the geometry of the nanoobject and to the forcefield model utilized in the MD simulations. The novel approach has been tested on NiO nanoparticles and thin films. The obtained results allowed us to identify the amount and the role of the Ni vacancies in the structure relaxation of NiO. Keywords: X-ray absorption spectroscopy; nanomaterials; atomic structure; molecular dynamics

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbs veidots kā paplašināts kopsavilkums par 18 zinātnisku publikāciju kopu, kas veltīta šķidru metālu kustības dinamikai noslēgtos tilpumos apstākļos, kad to ietekmē ārēji uzlikts magnētiskais lauks, kā pastāvīgs, tā arī laikā mainīgs. Praktiski visi darbi ir autora plānotu un realizētu fizikālu eksperimentālu modeļu izpētes izklāsts, kas iekļaujas magnētiskās hidrodinamikas jomā. Darbā atspoguļoti eksperimentālie rezultāti par dažādu ārēji rosinātu faktoru veidotu šķidra metāla kustību, katrā atsevišķā modelī izdalot vienu dominējošo. Aprakstītas kausējumu plūsmas, ko rada virkne dažādu iedarbību uz elektriski vadošo šķidrumu noslēgtos tilpumos: 1) augstfrekvences lauka inducēta elektromagnētiska spēka izraisīta plūsma; 2) diferenciālas cieto robežu rotācijas veidotā plūsma pastāvīgā magnētiskā laukā; 3) siltuma plūsmas rosināta naturālā konvekcija pastāvīgā magnētiskā laukā; 4) termokapilārā jeb Marangoni konvekcija un 5) termoelektrisko strāvu mijiedarbības ar magnētisko lauku veidotas plūsmas. Tiek dots arī eksperimentālo modeļu veidošanas īpatnību un mērījumu metodikas izklāsts apstākļos, kad pētījumu vide ir šķidrs metāls – necaurspīdīgs, ļoti labi siltumu vadošs un parasti arī ar ļoti augstu blīvumu. Sevišķa uzmanība pievērsta šķidruma kustības stabilitātei un turbulencei elektromagnētisko spēku ietekmē. Kaut arī kopsavilkumā iztirzātās publikācijas aptver vismaz divdesmit gadu periodu, tās publicēšanas laikā, nenoliedzami, sniedza jaunas atziņas un pārsvarā ir aktuālas arī šodien. Apskatīto fizikālo modeļu eksperimentālā izpētē gūtie rezultāti svarīgi praksei: pusvadītāju audzēšanai no šķidrās fāzes, metālu sakausējumu kristalizācijai, šķidru metālu izmantošanai kodolenerģētikas iekārtu dzesēšanai utt. Gūtie eksperimentālie dati sevišķi svarīgi fizikālo procesu skaitliskās modelēšanas testēšanai., Thesis of Ph. D. degree pretender is presented as an extended summary of a set of 18 scientific papers dedicated to liquid metal flows in enclosures under impact of an external magnetic field, steady as well as alternating. All the papers are the publications of the experimental physical model investigations in the field of Magneto-hydrodynamics conceived and done by the pretender. Presented experimental results describe liquid metal flows induced by various external factors in the models, but highlighting one dominant in each of the cases. The described electrically conducting melt flows are driven by various distinct external driving forces: 1) high frequency electromagnetic field induced flow; 2) flow resulting from differential rotation of the enclosure boundaries under impact of a steady magnetic field; 3) heat flux driven natural convection in a presence of a steady magnetic field; 4) thermocapillary or Marangoni convection and 5) flows resulting from interaction of thermoelectric current with magnetic field. The discussion includes specific methods of designing experimental models and measurement techniques for the case when investigated media is liquid metal – optically opaque, highly thermally conducting and mostly with high density. Stability and turbulence of the fluid under impact of the electromagnetic forcing is highlighted. Even if the summary reflects publications made during a period of twenty years, at the moment of publishing delivered results were fresh and mostly remain of interest also currently. Described results of experimental investigations are relevant in the applied fields: semiconductor crystal melt growth; metallic alloy solidification; liquid metal cooling systems for nuclear energy etc. The experimental results are especially relevant to verify the numerical simulations of the physical phenomena.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darba mērķis ir jaunu, uz Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT) bāzētu savienojumu sintēze un izpēte, kas ļautu paplašināt priekšstatus par to pielietošanas iespējām, kā arī fāžu pāreju un relaksoru stāvokļa dabu, kas darba iestrādē konstatēts NBT-SrTiO3-PbTiO3. Ir aplūkotas dielektriskās, elektromehāniskās un polarizācijas īpašības, termiskā izplešanās, elektrokaloriskais efekts, pētīta struktūra. Piedāvāta jauna pieeja dielektriskās dispersijas aprakstam segnetoelektriskajos relaksoros. Izpētīta dažādas aizvietošanas perovskita A- un B-apakšrežģī ietekme uz NBT-SrTiO3-PbTiO3 cietajiem šķīdumiem. Precizētas fāžu diagrammas un fizikālā stāvokļa raksturs NBT-BaTiO3 un NBT-CdTiO3 cietajos šķīdumos. Iegūtie rezultāti palīdz arī izdarīt vērtīgus secinājumus par fāžu pārejām tīrā NBT, kas pasaulē ir plašu diskusiju objekts. Atslēgvārdi: Na1/2Bi1/2TiO3, segnetoelektriskie relaksori, cietie šķīdumi, fāžu pārejas., The aim of the doctoral thesis is synthesis and study of Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT) -based compounds, which would widen the concept of possible applications, as well as nature of phase transitions and relaxor state, found in NBT-SrTiO3-PbTiO3 in the groundwork. The attention is paid to structure, dielectric, electromechanical and polarization properties, thermal expansion and electrocaloric effect. There is proposed a new approach for description of dielectric dispersion in relaxor ferroelectrics. Influence of different substitution in perovskite A- and B-site on NBT-SrTiO3- PbTiO3 solid solutions is studied. Phase diagrams and character of the physical state in NBTBaTiO3 and NBT-CdTiO3 are specified. The obtained results help to make important conclusions about phase transitions in pure NBT, which is an object of wide discussions in the world. Keywords: Na1/2Bi1/2TiO3, relaxor ferroelectrics, solid solutions, phase transitions.

Promocijas darbs veltīts Zēmana koherenču atomu un molekulu elektroniskajos pamatstāvokļos veidošanas un sabrukšanas teorētiskajai un eksperimentālajai izpētei ar nelineārās spektroskopijas metodēm. Pirmkārt, tiek ziņots polarizācijas modulācijas pētījums, ierosinot D1 pārejas ar Cs tvaikiem pildītā šūnā. Otrkārt, izstrādāta spektroskopijas metode magnētiskā lauka stipruma divdimensiju sadalījuma kartēšanai, izmantojot fluorescences sadalījuma reģistrēšanu. Treškārt, veikts nelineāro magneto-optisko rezonanšu pētījums K2 molekulas pamatstāvoklī ar lielām leņķiskā momenta kvantu skaitļa J~100 vērtībām. Lai uzlabotu diožu lāzera ilgtermiņa frekvences stabilitāti, izstrādāta frekvences divmodu stabilizācijas metode. Visi iegūtie rezultāti salīdzināti ar atbilstošiem teorētiskiem modeļiem, kas pielāgoti un aprēķināti darba ietvaros. Atslēgas vārdi: pamatstāvokļa Hanlē efekts, Zēmana koherences, magnetometrija, frekvences stabilizācija, The main subject of this thesis is theoretical and experimental studies of formation and destruction of Zeeman coherences in atomic and molecular electronic ground states. Firstly, results of polarization-modulation experiments on the D1 transition in Cs vapor are reported. Secondly, a spectroscopic method for mapping two-dimensional distributions of magnetic field strengths using recordings of the fluorescence patterns emitted by spin-polarized Cs vapor was elaborated. Thirdly, a study of magneto-optical resonances in the ground state of K2 molecule with large values of the angular momentum quantum number J~100 was done. The dual-mode frequency stabilization of a diode laser is developed to improve the existing experimental facility. All obtained results were simulated by appropriate theoretical models adapted and evaluated in the thesis. Keywords: ground state Hanle effekt, Zeeman coherences, magnetometry, frequence stabilization

Anotācija Promocijas darbā tiek apskatīti dažādi oriģināli modeļi un to risinājumi sarežģītas formas apgabaliem. Intensīvās tērauda rūdīšanas procesi sistēmām ar ribām tiek aprakstīti ar 3D hiperbolisko, kā arī ar klasisko siltuma vadīšanas vienādojumu. Precīzā atrisinājuma iegūšanai izmantota Grīna funkciju metode un tās vispārinājums. Modernajos datoros sastopamajām sistēmām ar dubulsieniņu un dubultribu dota stacionārā un nestacionārā siltumvadīšanas problēma 2D gadījumā. Tās risinājums tiek iegūts ar konservatīvās viduvēšanas metodi, galīgo diferenču metodi un tās modifikāciju robežnosacījumiem. Piedāvāts jauns matemātiskais modelis vītola flautai, problēmas formulējumā izmantojot 1D lineāru viļņu vienādojumu ar avota funkciju un 3.veida robežnosacījumiem. Atslēgvārdi: siltuma vadīšanas vienādojumi, viļņu vienādojums, Grīna funkcija, konservatīvā viduvēšana, galīgo diferenču metode, mainīgo atdalīšanas metode, L-veida apgabals, sistēmas ar dubultsieniņu un dubultribu, vītola flauta, In the PhD thesis original mathematical models and their solutions for domains of complex form are considered. Intensive steel quenching process for elements with fins is described by 3D hyperbolic and parabolic heat conduction equation. For deriving an analytical solution for the problem, Green’s function method and its modification is used. For systems with double wall and double fins that are employed in modern computers, 2D stationary and transient heat transfer problems are given. Our approximate solution is constructed using conservative averaging method, finite difference scheme and its modifications for boundary conditions. A new mathematical model for a willow flute is presented which considers 1D linear wave equation with a source function and third type boundary conditions. Keywords: heat conduction equations, wave equation, Green’s function, conservative averaging, finite difference method, method of separation of variables, L-shape sample, double wall with double fins, willow flute

ANOTĀCIJA Darbā iegūti analītiskie atrisinājumi magnetohidrodinamiskiem (MHD) uzdevumiem par elektrovadoša šķidruma plūsmu plakanā un cilindriskā kanālā stiprā magnētiskā laukā gadījumiem, kad šķidrums ietek kanālos caur galīga platuma spraugu vai caur galīga rādiusa atveri kanāla sānu malā. Pamatojoties uz iegūtajiem atrisinājumiem, veikta plūsmas ātruma lauka skaitliskā analīze. Iegūti uzdevumu asimptotiskie atrisinājumi lieliem Hartmana skaitļiem. Turklāt darbā pētīta pilna spiediena spēka šķidruma ieplūdes apgabalā atkarība no funkcijas veida, ar kuru ir uzdots ātruma robežnosacījums. Pētījums veikts analītiski, risinot divas hidrodinamiskas problēmas un divas MHD problēmas par viskoza šķidruma ietecēšanu pustelpā caur galīga platuma spraugu vai caur galīga rādiusa atveri. Gadījumā, kad uz ieejas pustelpā uzdots parabolisks ātruma profils, MHD uzdevumam iegūti jauni asimptotiskie atrisinājumi pie lieliem Hartmana skaitļiem. Visi uzdevumi promocijas darbā atrisināti Stoksa vai Ozeena tuvinājumā, izmantojot integrālo transformāciju metodi. Atslēgas vārdi: magnetohidrodinamika, šķidruma plūsma, plakans kanāls, cilindrisks kanāls, Stoksa un Ozeena tuvinājumi, integrāla transformācija., The PhD thesis is concerned with theoretical study of new magnetohydrodynamic (MHD) problems on a flow of a conducting fluid in an initial part of a plane or circular channel at the condition that fluid flows into the channel through a split of finite width or through a hole of finite radius on the channel’s lateral side. On the basis of the obtained solutions the velocity field of the flow is analysed numerically and asymptotic solutions at large Hartmann numbers are obtained. Moreover, in the thesis the dependence of the full pressure force in the entrance region on the profile of the inlet velocity in this region is studied analytically by means of analytical solution of two hydrodynamic problems and two MHD problems on an inflow of a viscous fluid into a half-space through a plane split of finite width or through a round hole of finite radius. Both the case of a uniform inlet velocity profile and the case of a parabolic velocity profile are considered. New asymptotic solutions for MHD problems are obtained at large Hartmann numbers for the case of parabolic inlet velocity profile. All problems in the thesis are solved in Stokes or Oseen approximation by using integral transforms. Keywords: magnetohydrodynamics, conducting fluid flow, plane channel, circular channel, Stokes approximation, Oseen approximation, integral transforms.

Izlases dizaina optimizācija Anotācija Izlases apsekojumu mērķis ir iegūt pietiekami augstas precizitātes populācijas parametru novērtējumus ar iespējami mazām izmaksām. Izlases dizaina izvēle parasti ir sarežģīts uzdevums, jo sagaidāmā novērtējumu precizitāte un sagaidāmās datu vākšanas izmaksas nav zināmas. Analītiskas metodes bieži nav iespējams izmantot izlases dizaina sarežģītības vai datu vākšanas procesa sarežģītības dēļ. Promocijas darba mērķis ir izstrādāt matemātisku aparātu, kas ļauj salīdzināt patvaļīgi izvēlētus dizainus pēc sagaidāmās novērtējumu precizitātes un datu vākšanas izmaksām. Izstrādātais aparāts izmanto mākslīgu populācijas datu ģenerēšanu, izlases apsekojumu metodoloģiju, apsekojuma izmaksu modelēšanu, Monte Karlo simulāciju eksperimentus un citas metodes. Aparāts ir pielietots Latvijas Darbaspēka apsekojuma izmaksu efektivitātes analīzei. Atslēgvārdi: apsekojumu izmaksu novērtējums; izlases apsekojumu metodoloģija; izmaksu efektivitāte; novērtētāju dispersija; simulāciju eksperiments., The Optimisation of Sampling Design Abstract The aim of sample surveys is to obtain sufficiently precise estimates of population parameters with low cost. The expected precision of estimates and the expected data collection cost are usually unknown making the choice of sampling design a complicated task. Analytical methods can not be used often because of the complexity of the sampling design or data collection process. The aim of this thesis is to develop a mathematical framework to compare arbitrary sampling designs with respect to the expected precision of estimates and data collection cost. As a result a framework is developed, which employs artificial population data generation, survey sampling techniques, survey cost modelling, Monte Carlo simulation experiments and other techniques. The framework is applied to analyse the cost efficiency of the Latvian Labour Force Survey. Key words: cost efficiency; simulation study; survey cost estimation; survey methodology; variance estimation.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbā tika veikts pētījums par informācijas komunikāciju tehnoloģiju lietojumu dabaszinātņu priekšmetos un skolotāju profesionālās pilnveides vajadzībām VISC ESF projektu „Mācību satura izstrāde un skolotāju tālākizglītība dabaszinātņu un matemātikas priekšmetos” un „Dabaszinātnes un matemātika” 64 atbalsta skolās Latvijā. Līdz ar IKT pieejamību ir aktualizējies jautājums kā sensorus, datu uzkrājējus un interaktīvo tāfeli mērķtiecīgi izmantot fizikas mācību procesā, lai padziļinātu skolēnu zināšanas un attīstītu pētnieciskā darba prasmes. Pētījuma vajadzībām izstrādāti un aprobēti inovatīvi skolotāju atbalsta materiāli fizikā, sagatavoti metodiskie ieteikumi un profesionālās pilnveides nodarbības, lai skolotāji varētu mērķtiecīgi izmantot sensoru, datu uzkrājēju un interaktīvās tāfeles iespējas, gatavojot mācību materiālus un organizējot fizikas mācību procesu, kas ir aktuāli, ienākot atbilstošam ES nodrošinātam aprīkojumam vairāk kā 250 Latvijas skolās., The doctoral thesis presents the study on the efficiency of using the information communication technologies (ICT) in Natural Science subjects in 64 support schools of ESF Projects “Curriculum Development and In-service Training of Teachers in Science, Mathematics and Technology” and „Natural Science and Mathematics” in Latvia. The availability of ICT has brought an issue of meaningful use of sensors, data loggers and interactive whiteboard (IWB) in the teaching/learning process of physics to deepen students' knowledge and develop their research skills. The innovative teaching/learning materials in Physics and materials for in-service training of teachers as well as methodical recommendations regarding the targeted use of sensors, data loggers and IWB options had been developed and approbated in order to prepare teaching materials and organize teaching/learning process for the teachers using ICT in Physics classes, necessary to carry out the given study. Now, when more than 250 Schools in Latvia are introducing appropriate equipment provided by the EU, this issue obtains a topical importance.

SAULES AKTĪVO APGABALU ĪPATNĪBU PĒTĪJUMI, IZMANTOJOT NOVĒROJUMUS MIKROVIĻŅU DIAPAZONĀ ANOTĀCIJA Promocijas darbs fizikas doktora grāda iegūšanai (apakšnozare – astrofi¬zika un fundamentālā astronomija) veltīts pētījumiem par lielo izolēto Saules plankumu atmosfēras un Saules bipolāro aktīvo apgabalu magnētisko lauku īpatnībām, balstoties uz to mikroviļņu starojuma analīzi un Saules mikroviļņu starojuma spektropolarimetriskā kompleksa izstrādi, kas aktuāla Saules fizikas uzdevumu risināšanai. Patlaban, pamatojoties uz analoģiju ar koronālajiem caurumiem, lielie izolētie Saules plankumi tiek uzskatīti par vienu no iespējamiem Saules vēja avotiem. Darbā analizētas vairākas lielo izolēto Saules plankumu mikroviļņu starojumam raksturīgas īpatnības. Balstoties uz termiskā starojuma mehānismu attiecību analīzi, pierādīts, ka izolēto plankumu starojuma īpatnību cēlonis ir pazeminātais plazmas blīvums virs tiem. Skaitliskā modelēšana ļāva tieši no¬vērtēt atmosfēras parametrus virs izolētiem plankumiem un parādīt galvenās mikroviļņu starojuma sakarības pie pazemināta plazmas blīvuma tālākai izolēto plankumu novērojumu interpretācijai. Precīza kvantitatīva koronālo magnētisko lauku mērīšana, kas nepieciešama, lai novērtētu enerģētiskās sakarības Saules aktīvajos apgabalos un prognozētu to uzliesmošanas aktivitāti, joprojām paliek līdz galam neatrisināta problēma. Dar¬bā ir pilnveidota koronālo magnetogrammu veidošanas tehnika, pamatojoties uz mikroviļņu starojuma polarizācijas inversijas analīzi kvazišķērsvirziena izpla¬tīšanās apstākļos. Izmantotā metode ļāva veidot divdimensiju un trīsdimensiju sadalījumu magnētiskajam laukam koronā virs vairākiem bipolāriem aktīvajiem Saules apgabaliem. Promocijas darba ietvaros ar Ventspils Starptautiskā radioastronomijas centra radioteleskopu RT-32 tika īstenots un testēts spektropolarimetrisko no¬vērojumu komplekss Saules mikroviļņu starojuma novērojumiem viļņu garumu diapazonā no 3,2 līdz 4,7 cm ar augstu spektrālo izšķirtspēju. Apspriesti un izšķirti vairāki aktuāli uzdevumi Saules fizikas nozarē, kuru risināšanai palīdzēs spektropolarimetriskā kompleksa novērojumi ar Ventspils Starptautiskā radioas¬tronomijas centra radioteleskopu RT-32., ATMOSPHERIC STUDIES OF SOME ACTIVE REGIONS OF THE SUN BASED ON MICROWAVE OBSERVATIONS ABSTRACT The cumulative doctoral thesis for the acquisition of Ph.D. in Physics degree (subsection – Astrophysics and Fundamental Astronomy) is devoted to the rese¬arch of atmospheric features of large isolated sunspots and the magnetic field of bipolar active regions of the Sun on the bases of the analysis of their microwave emissions and the development of spectral polarimetric observations of mic¬rowave emissions of the Sun for solving the actual tasks of the solar physics. The large isolated sunspots were supposed to be as one of the possible sour¬ces of the solar wind. This work contains the analysis of some distinguishing characteristics of microwave emissions of a number of large isolated sunspots. Based on the analysis of correlations of thermal emission mechanisms it is being proved that the reason of these unique features is the reduced plasma densi¬ty above the large isolated sunspots. The numerical simulation allowed us to evaluate the atmosphere parameters above these sunspots and to provide the basic dependency of microwave emissions at a low plasma density for further interpretations of their observations. A precise quantitative measurement of coronal magnetic fields needed for assessments of energy correlations in the active areas of the Sun and the prediction of their flare activity still remain an incompletely solved problem. The coronal magnetography drawing technique based on the analysis of the microwave emission polarization inversion during the quasi transverse propa¬gation was refined in the work. The applied method allow us to build 2D and 3D distributions of the magnetic field in the corona above a number of bipolar active regions of the Sun. A special set of hardware and software for the solar spectral polarimetric observations within the wavelength range of 3.2–4.7 cm with a high spectral resolution was implemented and tested on the RT-32 radio telescope of the Ventspils International Radio Astronomy Center. A number of important solar physics problems are expected to be solved by the spectral polarimetric observa¬tions of the Sun using the RT-32 radio telescope.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbā apkopoti 12 gados (2001. - 2012.) skolēnu Valsts fizikas olimpiādes 3. posmam (valsts līmenis) izveidotie eksperimentāli veicamie uzdevumi un eksperimentu demonstrējumu uzdevumi 9., 10., 11. un 12. klasēm. Lielākā daļa no tiem ir autora speciāli šim mērķim radīti oriģināli uzdevumi. Visi uzdevumi tika realizēti gan kā jaunas iekārtas, gan kā uzdevumu formulējumi. Nelielai daļai (aptuveni 20%) uzdevumu tika izmantotas citu autoru idejas. Visiem uzdevumiem veikta aprobācija praksē, izmantojot tos Valsts fizikas olimpiādē (100 kolēniem ik gadu). Uz pieredzes bāzes ir izstrādāti principi paaugstinātas grūtības eksperimentālu uzdevumu izveidei. Darba aktualitāti nosaka nepieciešamība tiem jauniešiem, kas plāno studēt dabaszinātnes, gūt nepastarpinātu eksperimentālo pieredzi, attīstīt uz tās bāzētu radošu domāšanu un veidot fizikālo procesu izjūtu. Uzdevumi ir sagrupēti, tiem izveidots vienots stils. Tie ir noderīgi gan skolēniem kā izglītojoši zinātniski pētnieciski darbi, gan studentiem un skolotājiem., Experimental tasks and experiment demonstration tasks for grades 9, 10,11 and 12, created for the 3rd stage (state level) of the State Physics Olypmiad for Pupils during 12 years (2001-2012) are summed up in this dissertation. The biggest part of them are original tasks specially created by the author for this purpose. All the tasks were carried out both as new equipments and definitions of the tasks. The ideas of other authors were used for a small part (20%) of the tasks. The approbation in practice was done for all the tasks, using them in the State Physics Olypmiad (for 100 pupils every year). Basing on the experience, the principles are worked out for the creation of experimental tasks with heightened complexity. The topicality of the work is determined by the necessity of the young people, who plan to study the natural sciences, to gain an immediate experimental experience, to develop a creative thinking based on this experience and to form a sense of the physical processes. The tasks are grouped, a common style is created for them. They are useful both for the pupils as educating scietnific research tasks and for students and teachers.

Anotācija Ferokoloīdiem – stabilām magnētisko nanodaļiņu dispersijām – piemīt vērā ņemamas magnētiskās īpašības, kuras izpaužas uz tiem iedarbojoties ar ārējo magnētisko lauku. Neizotermiskās koloidālās sistēmas savukārt izrāda ciešu saikni starp temperatūras un dispersās fāzes koncentrācijas gradientiem (Soret efekts). Tā galvenais cēlonis ir izmēru atšķirība starp binārā maisījuma komponentēm. Koncentrācijas un magnētiskā lauka gradientu mijiedarbība magnetizējamā vidē izraisa magnētiskos spēkus, kuri ietekmē siltuma un masas pārnesi. Šī teorētiskā pētījuma priekšmets ir fotoabsorbtīvo konvektīvi-difuzīvo mikrostruktūru rašanās un evolūcija ferokoloīdu slāņos ārēja magnētiskā lauka ietekmē. Tiek formulētas un risinātas dažas modeļproblēmas ar mērķi noskaidrot koncentrācijas magnētiskās konvekcijas veidošanās mehānismus koncentrācijas mikrostruktūrās, kuras tiek inducētas ar ārēja optiskā avota starojuma enerģijas absorbciju un no tās izrietošo termisko gradientu veidošanos. Ar teorētiskām metodēm tiek noteikta konvektīvās pārneses ietekme uz efektīviem transporta koeficientiem. Tiek apskatīta izstiepto fotoabsorbtīvo mikrostruktūru sekundārā hidrodinamiskā stabilitāte attiecībā pret noteicošo kontroles parametra variāciju. Skaitliskās simulācijās tika novērota izstiepto režģu destabilizācija un tai sekojoša translācijas simetrijas laušana. Savukārt, divdimensionālo tīklu stabilitātes zaudēšanai seko rotācijas simetrijas kārtas pazemināšanās. Iegūtie teorētiskie rezultāti ļauj interpretēt vai pārinterpretēt dažas fotoabsorbtīvo koncentrācijas mikrostruktūru veidošanās un evolūcijas īpatnības magnetokonvektīvas pārneses kontekstā. Koncentrācijas magnētiskās mikrokonvekcijas ietekmes analīze ļauj aprakstīt dažu iepriekš neizskaidrotu efektu mikroskopisko mehānismu. Tiek apstiprināta parazītiskās magnētiskās mikrokonvekcijas rašanās fotoabsorbtīvās mikrostruktūrās ārēja magnētiskā lauka ietekmē., Ferrocolloids – stable dispersions of magnetic nanoparticles – possess notable magnetic properties, which become apparent in consequence of the application of the external magnetic fields and magnetic ordering of the nanoparticles. Non-isothermal colloidal systems in turn exhibit close coupling between the gradients of temperature and concentration of the dispersed phase – Soret effect - owing to the size difference between the components of the binary mixture. The interactions of the gradients of concentration and demagnetizing field in magnetizable medium contribute to the appearance of the magnetic forces affecting the regimes of heat and mass transfer. The subject of this theoretical investigation is the emergence and evolution of the photoabsorptive convective-diffusive microstructures in ferrocolloid layers under the action of the applied magnetic field. A series of model problems is formulated in order to elucidate the principal mechanisms of the formation of magnetosolutal microconvection within the concentration microstructures induced by the absorption of the incident optical intensity and the consequent appearance of the thermal gradients. The convective contributions to the effective transport coefficients are obtained by analytical and numerical methods. The secondary stability of the extended photoabsorptive microstructures is considered with respect to the variation of the control parameters. The destabilization of the extended gratings and the consequent breaking of the translational symmetry are observed in numerical simulations. In turn, the loss of stability of the bidirectional grids is followed by the reduction of the order of the rotational symmetry. The obtained theoretical results permit interpreting or reinterpreting some peculiarities of the real observations of the formation and evolution of the photoabsorptive concentration microstructures in the framework of magnetoconvective transport. The consideration of the influence of magnetosolutal microconvection in observable parameters has allowed describing the underlying microscopic mechanisms of some previously unexplained effects. In principle, the formation of the parasitic magnetic microconvection within the photoabsorptive microstructures under the action of the applied magnetic field is confirmed.

ANOTĀCIJA Promocijas darbā izstrādātas divas jaunas optiskas metodes cilvēka veselības stāvokļa novērtēšanai reālā laikā - fotopletizmogrāfijas (PPG) signālu digitālās detektēšanas metode un metode rekapilarizācijas procesa izsekošanai pēc PPG signālu izmaiņām spektra zilajā daļā. Piedāvāti jauni tehniskie risinājumi arī bezvadu PPG, vairākkanālu PPG un multispektrālās PPG realizācijā. Jaunās un pilnveidotās metodes realizētas praksē, izstrādājot un eksperimentāli pārbaudot piecas oriģinālas mērierīces fizioloģisko parametru noteikšanai un monitoringam. PPG signālu bezvadu detektēšanas, apstrādes un pārraides iekārtās izmantota Bluetooth datu pārraide un mūsdienīgu raidītājmoduļu piedāvātās iespējas. Vairāki bezvadu PPG sensori iestrādāti ikdienā lietojamos apģērbos, nodrošinot ilgstošu (līdz 5 stundām) un ērtu sirdsdarbības parametru monitoringu. Darba pārskata daļā sniegts apskats par ādu un tās uzbūvi, kā arī par fotopletizmogrāfijas metodi un bezvadu datu pārraides moduļiem, to darbības principu un pielietojumiem. Praktiskajā daļā aplūkotas jaunizstrādātās PPG signālu mērīšanas metodes, kā arī elektronisko mēriekārtu prototipi un to realizācija, sniegts šo ierīču darbības apraksts un eksperimentālo izmēģinājumu rezultāti. Iegūtie rezultāti liecina, ka izstrādās mērīšanas metodes un ierīces ir sekmīgi izmantojamas cilvēka kardiovaskulārā stāvokļa ērtai un operatīvai novērtēšanai, kā arī sirds un asinsvadu problēmu agrīnai diagnostikai. Darba galvenie rezultāti prezentēti 18 referātos starptautiskās konferencēs un publicēti 15 rakstos, no kuriem 12 citēti starptautiskās datu bāzēs. Saņemti 2 Latvijas patenti. Atslēgvārdi: Fotopletizmogrāfija, bezvadu pārraide, rekapilarizācija, multispektrālā fotopletizmogrāfija., In the doctoral thesis developed two new optical methods for assessing human health in real time - photoplethysmography (PPG) signal digital detection method and the method of capillary refill tracking process in real time by PPG signal changes in the blue part of the spectrum. Proposed innovations in wireless PPG, PPG and multichannel multispectral PPG implementation. New and improved methods tested in practice by developing five experimental measuring physiological parameters, and monitoring. PPG wireless signal detection, processing and transmission equipment using Bluetooth data transmission and selected RF module opportunities. Several wireless PPG sensors embedded in everyday clothes, ensuring long-lasting (up to 5 hours) and convenient heart rate monitoring parameters. Review part of the Doctoral thesis provides an overview of the skin and its structure as well as photoplethysmography and wireless transmission modules, the operating principles and applications. In the practical part there is discussed about PPG signal newly developed measurement methods of PPG signal, as well as an electronic measuring device prototypes and the realization of these devices provides a description of the experimental test results. The results show that the developed measurement methods and devices have been successfully used in human cardiovascular conditions for comfort and operational assessment, as well as heart and blood vessel problems early diagnosis. The main results presented at 18 international conferences and published in 15 articles, 12 of which cites the international databases. Received 2 Latvian patents. Keywords: Photoplethysmography, wireless transmission, capillary refill, multispectral photoplethysmography.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darbs ir autores oriģināls pētījums laika posmā no 2000. līdz 2012. gadam, kura mērķis ir pilnveidot matemātikas mācīšanu Latvijas skolās, veicinot IT lietojumu un veidojot atbalsta pasākumus skolotājiem. Darbs atspoguļo ieguvumus, ko dod IT lietojums matemātikas mācīšanā skolā, kas rosina skolēnu interesi par matemātiku un attīsta viņu matemātisko kompetenci. Pētījumā ir identificētas problēmas Latvijas izglītības sistēmā, kuras nosaka IT lietošanas nepieciešamību matemātikas mācīšanā skolās, ir aprakstīta un pamatota IT lietojuma metode, ir veikta skolas matemātikas stundās pielietojamo IT rīku analīze un ar konkrētiem piemēriem parādīts, kā IT rīki palīdz izprast Matemātiskās indukcijas metodes būtību, pierādījuma soļus, uzskatāmus modeļus, ģeometrisku interpretāciju un shēmu pielietojumu uzdevumu risināšanā, kā arī ir aprakstīta iespējamā atbalsta sistēma matemātikas skolotājiem IT lietojumam mācību procesā., The promotion research is an original author’s research during the years 2000 - 2012. The aim of the research is to consummate teaching of mathematics at schools in Latvia by promoting use of IT and creating support for teachers. The research reflects the benefits of using IT in teaching mathematics what rise students’ interest to mathematics and develops their mathematical competences. The research identifies the problems in educational system of Latvia what appoint to the necessity of using IT in teaching mathematics at schools. It describes and motivates the methods of the use of IT, analyzes IT tools what can be used in teaching mathematics. By describing the definite examples it also shows how IT tools help to understand the essence of the method of mathematical induction, steps of proving, visible models, geometrical interpretations and use of schemes in solving the tasks. It also deals with description of possible support system for teachers of mathematics in using IT in educational process.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Viens aktuālajiem astrofizikas pētījumu priekšmetiem ir zvaigžņu un planētu sistēmu veidošanās. Šis process nosaka šo objektu parametrus un turpmāko evolūcijas gaitu, tas ir noteicis arī Saules sistēmas fizikālos un ķīmiskos parametrus. Zvaigžņu veidošanās notiek molekulārajos starpzvaigžņu miglājos, gravitatīvas saspiešanās ceļā tiem izveidojot aukstu, blīvu kodolu, kura pastāvēšanas ilgums ir aptuveni viens miljons gadu. Šeit notiek gandrīz visu miglājā esošo par He smagāko elementu izsalšana uz starpzvaigžņu putekļiem. Turpmākajā attīstībā rodas protozvaigzne, ap kuru izveidojas protoplanetārais disks. Blīvajam molekulārajam kodolam un diskam raksturīga daudzveidīga gāzes un, jo īpaši, cietās fāzes ķīmija. Šie objekti tiek pētīti, galvenokārt, novērojot dažādus savienojumus gan gāzveidā, gan ledū uz starpzvaigžņu putekļiem. Novērojumu izskaidrošanai izmanto attiecīgi pielāgotu matemātisko (astroķīmijas) modelēšanu. Modeļi vienlaikus sniedz skaidrojumu par šāda tipa objektos notiekošajiem dažādajiem procesiem. Gāzes molekulu izsalšana, piedalīšanās ķīmiskās reakcijās uz putekļu virsmas ir viens no svarīgākajiem procesiem, kā putekļi ietekmē molekulāro miglāju ķīmisko sastāvu. Darbā pētīti uz starpzvaigžņu putekļiem esošā ledus slānīša pārstrādes procesi, kas notiek tumšajā molekulārā mākoņa kodolā pirms zvaigžņu izveidošanās. Izmantojot literatūrā aprakstītus eksperimentu rezultātus, parādīts, ka ledus ķīmiska un fizikāla pārveidošanās notiek ne tikai uz tā ārējās virsmas (kā pieņemts esošajos astroķīmijas modeļos), bet turpinās arī pēc tam, kad molekulas tikušas ieslēgtas ledus režģī, slānīša tilpumā. Autors savā darbā izteicis ideju un formulējis pamatojumu, kā šos procesus aprakstīt ar matemātisku modeli. Idejas pārbaudīšanai un zemvirsmas procesu ietekmes novērtēšanai izveidots astroķīmijas kinētisko aprēķinu modelis. Darbs ir pirmais mēģinājums apvienot neskaitāmos eksperimentos gūtos priekšstatus par starpzvaigžņu ledū notiekošajiem procesiem vienotā modelī, kas spēj sniegt kvantitatīvus rezultātus. Tas īpaši aktuāls, jo jau šobrīd teorētiskie modeļi ne vienmēr spēj izskaidrot zvaigžņu veidošanās rajonu novērojumu rezultātus. Šī problēma kļūst vēl redzamāka laikā, kad astronomu rīcībā nonāk vai drīzumā nonāks vairāki instrumenti ar lielisku jutību, telpisko un spektrālo izšķirtspēju (ALMA, JWST). Tā kā līdzvērtīgi astroķīmijas modeļi līdz šim vēl nebija tikuši izmantoti, autors darba vajadzībām izveidojis jaunu aprēķinu rezultātu apstrādes metodiku. No rezultātiem secināts, ka zemvirsmas procesi var nozīmīgi ietekmēt starpzvaigžņu putekļos esošā ledus sastāvu, kā arī un gāzes fāzes sastāvu pēc ledus iztvaikošanas, kas vērojama protozvaigznēs. Tie ir īpaši nozīmīgi, jo zemvirsmas ledū blīvā starpzvaigžņu gāzē atrodas lielākā daļa smago elementu atomu. Jau ar izveidoto konceptuālo modeli iespējams rast izskaidrojumu vairākām astroķīmijas problēmām un izmantot to kā papildus līdzekli tumšo starpzvaigžņu miglāju ķīmisko procesu skaidrošanai. Zinātnes nozarē nozīmīgs var būt iespējamais atklājums, ka molekulas starpzvaigžņu ledū tikai nelielā mērā ir bagātinātas ar deiteriju. Turpmākais modeļa pielietojums, īpaši, to pilnveidojot, ir daudzsološs un vajadzīgs, lai papildinātu izpratni par norisēm zvaigžņu veidošanās rajonos., The formation of stars and planetary systems is an important research discipline in astrophysics. The conditions of their place of origin determine the properties and subsequent evolution of these objects. Also, the evolution of the Protosolar nebula has determined the properties and composition of Solar system bodies. The formation of stars occurs in interstellar molecular clouds. Dark, dense pre-stellar cores form in the clouds via gravitational contraction. They last for about a million years, before a protostar has formed. Almost all chemical elements, heavier than He, freeze-out onto interstellar dust-grains. While the protostar forms, the cloud core transforms into a protoplanetary disk. A varied gas-phase and ice chemistry characterizes the cores and the disks. The chemistry in these objects is investigated by observing various chemical species. The species are either in the gas-phase or in the solid-phase as ice frozen onto the dust-grains. For the interpretation of the observations and in order to determine the underlying physics in these objects, astrochemical modeling is used. At low temperature, gas-phase species accumulate onto the dust-grains. It is among the primary processes for the influence of dust on the composition of molecular clouds. The accumulated species are then chemically processed in the ice-phase. Their transformations are the subject of research of this paper. It is shown that chemical changes of the molecules in the ice occur in the mantle layers below the surface. In current astrochemical models the chemical transformation of the subsurface ice mantle is ignored. A concept describing the ice-mantle chemical processing with a mathematical model has been proposed by the author. The description is justified by the published results of many experiments with interstellar ice analogues. It is the first attempt to unite the experimental results in a theoretical model that is able to produce quantitative results. Some observational results of star-forming sites are hardly explained by existing models. This problem is becoming even more obvious in a time, when instruments with extraordinary spatial and spectral resolution (ALMA, JWST) are developed. There have been no similar astrochemical calculations yet. Because of this, a new methodology for result analysis has been elaborated in this paper. The calculation results show that sub-surface processing of ice may have a profound impact on the chemical composition of the ice and the gas (after ice sublimation). It is especially so because the layers below the outer-surface of the ice mantle contain most heavy-element atoms in the pre-stellar cores. Even with the conceptual model described in this paper it is possible to propose a solution for several known problems in astrochemistry. The possible discovery that interstellar ice is only slightly enriched with deuterium may be of major importance in the field. Generally the model may serve as an additional tool to explain the chemistry of molecular clouds. The subsequent use and improvement of the model is promising, and is needed in order to improve the current understanding on the processes at work in star-forming sites.

Promocijas darbs: Eksperimentāls verģences atbildes un fiksācijas disparitātes pētījums Anotācija Darba mērķis ir izpētīt verģences atbildes dinamiskās īpašības un pārbaudīt, cik lielā mērā šīs īpašības kopā ar citiem fizioloģiskiem mehānismiem ir saistītas ar fiksācijas disparitātes izveidošanos. Mērījumi veikti subjektīvi, izmantojot nonius metodi, un objektīvi, izmantojot videookulogrāfu EyeLink II. Verģences atbildes asimetrijas individuālās atšķirības spēj izskaidrot ne vairāk kā 50 % no fiksācijas disparitātēm. Fiksācijas disparitātes izveides process ir saistīts arī ar tumsas verģenci un metodes kļūdu, kā arī ar akomodācijas darbību. Līdz ar to var secināt, ka klīniski nozīmīga fiksācijas disparitāte, kas noteikta, izmantojot subjektīvas metodes, parādās atšķirīgu fizioloģisku procesu un metodes kļūdas kombinācijas rezultātā. Atslēgas vārdi: Fiksācijas disparitāte, verģence, tumsas verģence, heteroforija, Doctoral thesis: Experimental study of vergence response and fixation disparity Abstract The aim of the present study is to investigate dynamic properties of vergence response and to test to what extent they can be used to determine the origin of fixation disparity together with other underlying physiological mechanisms. Measurements were taken subjectively using nonius technique and objectively using the video-based EyeLink II. The individual differences in the asymmetry of vergence dynamics in convergent and divergent direction were able to explain at most 50% of the inter-individual variance in fixation disparity. The origin of fixation disparity is related also to the dark vergence and nonius bias, as well as accommodation. Accordingly, we can conclude that the clinically relevant subjective fixation disparity originates from distinct physiological sources and from the nonius bias as an artifact of the nonius method. Keywords: Fixation disparity, vergence, dark vergence, heterophoria.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Anotācija Ķīmisko elementu koncentrāciju pētījumi Galaktikas zvaigžņu atmosfērās dod iespēju izprast nukleosintēzes mehānismus un nukleosintēzes procesu norises vietu dabā. Atomu relatīvās koncentrācijas zvaigznēs ar ekstremāli zemu vidējo metālu koncentrāciju [M] tiek izmantotas lai atšifrētu nukleosintēzes gaitu Visuma pirmsākumos pēc Lielā Sprādziena. Darba pamatā ir četru metālnabadzīgo zvaigžņu augstas izšķirtspējas (R ≡ λ/Δλ ≥ 45 000) spektroskopiskie novērojumi, galvenokārt optiskajā diapazonā, turpmāka iegūto rezultātu vispusīga analīze, noskaidrojot katras zvaigznes evolūcijas stadiju un identificējot iespējamos smago elementu nukleosintēzes mehānismus. Ir noteikts, ka visas pētītās zvaigznes ir metālnabadzīgas ar [Fe/H] < –1,50. HD 187216 ķīmisko sastāvu var izskaidrot ar dubultsistēmas evolūcijas modeli ar masas pārneses scenāriju no asimptotiskā milžu zara zvaigznes. HD 232078 un HD 218732 ir attiecīgi sarkanā milžu zara un asimptotiskā milžu zara zvaigznes, kurām novērojamas radiālā ātruma svārstības, kas ir saistītas ar pulsācijām un masas zaudēšanu. Ķīmiskā sastāva izcelsme ir saistāma ar pārnovu eksploziju nukleosintēzi agrīnajās Galaktikas evolūcijas stadijās. Metālnabadzīgajai oglekļa zvaigznei HD 209621 atrastas C, N un O elementu koncentrācijas, kas labi saskan ar vidējas masas asimptotiskā milžu zara kodolsintēzes teorijas paredzējumiem. Atrastās ķīmiskās īpatnības labi izskaidro dubultistēmas modelis ar vielas pārplūdi no asimptotiskā milžu zara zvaigznes., The investigations of the chemical composition of stellar atmospheres provide the opportunity to understand the proceses of nucleosynthesis in the Galaxy. The relative atomic abundances in the stars of extremely low metallicity [M] are used to derive the nucleosynthesis in the early Universe right after the Big Bang. The aim of this work is to obtain high resolution (R ≡ λ/Δλ ≥ 45,000) spectra of selected four metal-poor stars in order to perform a comprehensive analysis and establish the evolutionary state of each star, also identifying the proceses of heavy element nucleosynthesis. It is established that all the studied stars are metal-poor having [Fe/H] < –1,50. The chemical composition of HD 187216 can be explained with the evolutionary model of a double system with mass transfer from asymptotic giant branch star. HD 232078 and HD 218732 are respectively red giant branch and asymptotic giant branch stars showing radial velocity variations that are associated with pulsations and mass loss. The origin of chemical composition is attributed to the explosive nucleosynthesis by supernovae in the early stages of Galactic evolution. Abundances of C, N and O found for the metal-poor carbon star HD 209621 are in good agreement with the predictions of the nucleosynthesis in intermediate mass asymptotic giant branch stars. The observed chemical pecullarities can be explained by evolutionary model of a double system with mass transfer from asymptotic giant branch star.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Anotācija Nestacionāri procesi tiek novēroti dažādu evolūcijas stadiju un temperatūru zvaigznēs. Visbiežāk tie ir saistīti ar vielas pārnesi dubultsistēmās, vai zvaigzĦu vielas izmešanu apzvaigznes telpā. Analizējot šo procesu izraisītās īpatnības zvaigžĦu fotometriskājā uzvedībā un raksturīgajās spektra detaĜās, ir iespējams labāk izprast šo procesu fizikālo mehānismu. Darba pamatā ir izvēlēto nestacionāro zvaigžĦu (novu, AGB un post-AGB zvaigžĦu) kompleksi novērojumi, to analīze un interpretācija piesaistot gan oriăinālos (fotometrijas un spektroskopijas), gan literatūras datus. Novu optisko uzliesmojumu pētījumos pēc M31 galaktikas 1999.-2007. gadu uzĦēmumiem tika atkāšas sešas jaunās novas, divas no kurām tika identificētas ar supermīkstā rentgenstarojuma avotiem. Divu oglekĜa zvaigžĦu ar ilgtermiĦa satumsumiem V1983 Cyg un V2074 Cyg augstas izšėirtspējas spektroskopija parādīja, ka šīs zvaigznes ir piedzīvojušas masas zaudēšanas epizodes, kuru rezultātā pašlaik apzvaigžĦu viela ar lielu ātrumu (~ –60 km s–1) kustās prom no zvaigznēm. V1983 Cyg spektrā tika konstatēta neparasti intensīva Hα absorbcijas līnija, kas varētu liecināt par aktīvās hromosfēras esamību šai zvaigznei vai kompanjonzvaigznes pastāvēšanu. Protopanetārā miglāja IRAS22272+5435 kompleksie fotometriskie un spektroskopiskie novērojumi Ĝāva secināt, ka šī zvaigzne ir pārdzīvojusi masas zaudēšanas epizodes, kuras iespējams ir inducējušas zvaigznes pulsācijas., Nonstationary proceses are observed in the stars of various temperatures and evolutionary stages. Most frequently they are related to the mass transfer within the binary systems and the star’s mass ejection. By analyzing the peculiarities in the observed photometric behavior and characteristic spectral features induced by these processes, it is possible to better understand the underlying physical mechanisms. This work is based on the complex observations of the selected nonstationary stars (novae, AGBs und post-AGB) and those analysis and interpretation using both the original (photometric and spectroscopic) and literature data. In our studies of the optical novae outbursts in M31 galaxy on the photographs taken in 1999-2007, six previously unknown novae have been discovered, two of which were identified with the supersoft X-ray sources. The high-resolution spectroscopy of two carbon stars with long-term obscurations V1983 Cyg and V2074 Cyg showed, that these stars have experienced the mass-loss episodes, resulting in the presently observed expansion of the circumstellar matter at high velocities (~ –60 km s–1). In the spectrum of V1983 Cyg unusually strong Hα absorption line has been detected, that may indicate the presence of the active chromospheres in this star or existence of a binary companion. The simultaneous photometric and spectroscopic observations of the proto-planetary nebula IRAS22272+5435 suggested that the star experiences mass-loss episodes probably induced by stellar pulsations.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Acs ir optiska sistēma, kam piemīt nepilnības jeb aberācijas. Acs aberācijas ietekmē gan redzes uztveri, gan arī tīklenes struktūru saskatāmību. Attīstoties adaptīvās optikas tehnoloģijām, ir kļuvis iespējams kontrolēt acs optisko kvalitāti ļoti augstā līmenī. Redzes funkciju atkarība no acs optiskās kvalitātes ir plaši pētīta, tomēr pētnieku vidū nav vienprātības par aberāciju nozīmi redzes uztverē. Promocijas darbā veikti pētījumi, cik lielā mērā redzes sistēma adaptējusies acs optiskajiem defektiem un kāda ir redzes sistēmas jutība pret dažāda veida aberācijām. Krāsu redzes eksperimenti pierāda adaptācijas procesu ietekmi uz redzes uztveri. Promocijas darbā pierādīta acs optiskās kvalitātes nozīme tīklenes asinsvadu diametra novērtēšanā un oftalmoskopijas rezultātu interpretācijā. Darbā izstrādāti viļņu frontes korektori un analizētas to izmantošanas iespējas. Izstrādātie viļņu frontes korektori ir izmantojami aberometru kalibrēšanai., INFLUENCE OF OPTICAL AND NEURAL FACTORS ON QUALITY OF THE PERCEIVED IMAGE An eye is an optical system suffering from optical aberrations. Ocular aberrations influence both visual perception and visibility of retinal features. As technologies of adaptive optics advanced it became possible to control optical quality of an eye at very high level. Dependence of visual functions on optical quality of an eye is widely studied. There is no scientific agreement regarding the role of ocular aberrations in visual perception. In the work, adaptation to the optical defects of an eye and sensitivity of the visual system to different aberrations has been studied. Color vision experiments confirm the role of adaptation processes in visual perception. The role of optical quality of an eye in assessing the diameter of retinal blood vessels and in interpretation of the results of ophthalmoscopy has been prooved. Wavefront correctors have been designed and their applicability has been studied. The wavefront correctors designed are suited for calibration of aberrometers.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, LUMINISCENCES PROCESI DAŽĀDI STRUKTURĒTOS BORA NITRĪDA MATERIĀLOS Anotācija Darbs ir veltīts heksagonālā bora nitrīda makromateriāla - polikristālisku graudu pulvera (hBN) un nanomateriāla – daudzsieniņu nanocauruļu (BNNTs) spektrālo īpašību izpētei. Darbā tika konstatēts, ka visos pētītajos materiālos defektu radītos fotoluminiscences (PL) spektrus veido vienas un tās pašas joslas, no kurām intensīvākās atrodas pie 320 nm un 400 nm. Tas ļauj secināt, ka vieni un tie paši dabīgie defekti rodas BN kristāliskā režģī jau sintēzes procesā. Tie ir raksturīgi gan makromateriālam, gan arī nanomateriālam un tos neietekmē materiāla izmērs. Tika atrasts, ka 320 nm un 400 nm luminiscences un tās ierosmes joslām ir novērojama sīkstruktūra. Veiktie IR absorbcijas pētījumi parādīja, ka šo sīkstruktūru rada optiskie fononi (LO un TO). Tika novērots, ka minētās luminiscences joslas ierosina arī pamatvielas eksitoni un notiek eksitonu enerģijas atdeve defektiem, tos ierosinot un izraisot luminiscenci. Veiktie spektrālie pētījumi ļauj noteikt luminiscences mehānismu 320 nm un 400 nm joslām hBN un BNNTs. Galveno 320 nm luminiscences daļu veido iekšcentra procesi, kur gaismas absorbcija un emisija notiek vienā un tai pašā piemaisījuma atomā. Galveno 400 nm luminiscences daļu veido rekombinācijas procesi. hBN un BNNTs novērotā 400 nm luminiscences intensitātes atkarība no skābekļa daudzuma apkārtējā vidē un konstatētā mērījumu atkārtojamība ļauj šo materiālu piedāvāt izmantošanai skābekļa sensoros., LUMINESCENCE PROCESSES IN DIFFERENT STRUCTURED BORON NITRIDE MATERIALS Abstract This work is devoted to studies of spectral properties of hexagonal boron nitride macro material– polycrystalline grain powder (hBN) and nano material – multiwall nanotubes (BNNTs). In the work it was found that in all studied materials photoluminescence spectra contain the same bands, the most intensive bands are located at 320 nm and 400 nm. It allows concluding that identical natural defects are generated in BN crystal lattice during synthesis process. They are characteristic both to macro and nano material and they are not affected by the size scale. It was found that 320 n and 400 nm bands and their excitation bands have fine structure. The fulfilled IR absorption studies have shown that the fine structure is caused by optical phonons (LO and TO). It was observed that the mentioned luminescence bands are excited also by host lattice excitons, exciton energy being transferred to defects, exciting them and causing luminescence. The fulfilled spectral measurements allow determining luminescence mechanism for 320 nm and 400 nm bands in hBN and BNNTs. The main contribution to 320 nm luminescence is made by intracenter processes, when light absorption and emission occurs in one and the same impurity atom. The main contribution to 400 nm luminescence is made by recombination processes. Dependence of 400 nm luminescence intensity on oxygen concentration in ambient atmosphere observed for hBN and BNNTs allows proposing of this material for application as oxygen sensor.

Elektroniskā versija nesatur pielikumus, Promocijas darba „Nanovadu un nanocaurulīšu pielietojums nanoelektromehāniskās ierīcēs” anotācija Nanoelektromehāniskās sistēmas ir sistēmas, kuru raksturīgie izmēri ir daži desmiti nanometri. Izmantojot nanoskalas efektus, nanoelektromehāniskās sistēmas piedāvā interesantas un unikālas īpašības, kas ļoti atšķiras no plaši izmantotajām mikroelektromehāniskajām sistēmām. Šajā darbā galvenā uzmanība tiek pievērsta divu pozīciju nanoelektromehānisku ON-OFF slēdžu izveidei. Principā šādas ierīces sastāv no aktīvā elementa (nanovada), kurš tiek pārslēgts starp ieejas elektrodiem, un strādā, pateicoties smalkai pievilkšanās un atgrūšanās spēku balansēšanai. Šajā darbā tika realizēti uz vienā galā nostiprinātiem germānija un molibdēna-sulfīda-jodīda nanovadiem balstīti divu termināļu ON-OFF nanoelektromehāniskie slēdži ar vienu ieejas elektrodu; tika izpētīti un pilnveidoti realizēto nanoelektromehānisko ierīču darbības parametri; tika demonstrēti uz vienā galā nostiprinātiem germānija nanovadiem balstīti divu termināļu ON-OFF nanoelektromehāniski slēdži ar diviem un trim ieejas elektrodiem; tika izpētītas un salīdzinātas dažādu struktūru oglekļa nanocaurulīšu fizikālās īpašības; tika noskaidrota oglekļa nanocaurulīšu fizikālo īpašību atkarība no to struktūras., of doctoral thesis „Application of nanowires and nanotubes in nanoelectromechanical systems” Nanoelectromechanical systems are systems with characteristic dimensions of a few tens of nanometers. By exploiting nanoscale effects, nanoelectromechanical systems present interesting and unique characteristics, which deviate greatly from their predecessor microelectromechanical systems. The point of interest of this work is development of bistable - having ON and OFF positions - nanoelectromechanical devices. Such devices basicly consist of an active element (nanowire) switching between the input electrodes and are working due to fine balancing of attractive and repulsive forces. During this work the ON-OFF two-terminal nanoelectromechanical switches based on the individual single-clamped germanium and molybdenum-sulphure-iodine nanowires and having one input electrode are realised; the operational conditions of realised nanoelectromechanical devices are investigated and ways of devices’ operation improvement are found; the ON-OFF two-terminal nanoelectromechanical switches based on the individual single-clamped germanium nanowires having two and three input electrodes are demonstrated; the physical properties of having various structures individual carbon nanotubes are investigated and compared; the dependence of physical properties on carbon nanotubes’ structure is clarified.