Search

Fourier-transform infrared (FTIR) magneto-spectroscopy is a powerful spectroscopic technique used to investigate many important effects in materials, e.g., electron spin resonance (ESR), cyclotron resonance, and transitions between Landau levels (LLs). Despite their enormous potential in material science, infrared (IR) magneto-spectrometers are still relatively rare and custom-made since such systems generally require complex infrastructure. This article presents a versatile broadband setup for FTIR magneto-spectroscopy spanning the range from THz/far-IR (FIR) to near-IR (NIR), high magnetic field up to 16 T, and cryogenic temperatures down to 2 K. It consists of a commercial FTIR spectrometer and 16 T cryogen-free superconducting magnet coupled with custom-designed optical coupling and transmission probes for experiments with various detectors. The functionality of the FTIR magneto-spectroscopic setup is demonstrated by the magneto-optical measurements on a cobalt-based single-molecule magnet (SMM) in the FIR region and germanium (Ge) in the NIR region.

The development of pulse electron spin resonance (ESR) spectroscopy at microwave frequencies above 100 GHz is rather challenging and expensive due to the low output power of modern high-frequency solid state electronics. However, there is a number of scientific problems that require spin relaxation measurements at THz frequencies. The rapid scan ESR is an alternative technique that does not require high microwave power and still provides information on the spin relaxation times. The method takes advantage of fast sweeps of the excitation microwave frequency over the ESR line. When the frequency sweep reaches a sufficiently high rate, distinct oscillations (also called wiggles) appear in the ESR spectrum. These oscillations bear information about T-2 electron spin relaxation time, which can be extracted via fitting the rapid scan spectrum using the modified Bloch equations. In this Perspective Letter, we introduce the recent advances in this technique and discuss the future steps necessary to make the THz rapid scan ESR a convenient and easy to use tool. (c) 2022 Author(s). All article content, except where otherwise noted, is licensed under a Creative Commons Attribution (CC BY) licence (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Electron spin resonance (ESR) is a powerful spectroscopic technique used to investigate samples with unpaired electrons in a broad range of scientific fields. High-frequency ESR (HF-ESR) spectrometers operating at sub-THz frequencies are mostly custom-made with non-standard solutions. This article presents a set of six different exchangeable sample holders with a fast-loading flange for a sub-THz ESR spectrometer operating at high magnetic fields up to 16 T and temperature ranges of 4-400 K. Here, we report on the concept, design, and illustrative measurements of non-resonant ESR sample holders for the measurements of samples in a liquid solution, polycrystalline-compressed powders, oriented single crystals, electrical devices under sub-THz irradiation, as well as for samples transferred from the ultrahigh vacuum (UHV) systems without air contamination. Our solution expands the usage possibilities for HF-ESR spectroscopy, showing that one spectrometer with the presented concept of sample holders enables a wide range of applications.

Tato práce se zabývá studiem rozpustnosti přechodných kovů v systému Bi2O2Se a vlivu koncentrace Mn jako dopantu na termoelektrické (TE) vlastnosti Bi2O2Se. Byly připraveny polykrystalické vzorky Bi2-xVxO2Se (x = 0,02; 0,2) Bi2-xNixO2Se (x = 0,02; 0,2), Bi2-xFexO2Se (x = 0,01; 0,02; 0,1; 0,2; 0,3) a Bi2-xMnxO2Se (x = 0; 0,01; 0,02; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5). Vzorky byly charakterizovány rentgenovou difrakční analýzou. Byla na nich měřena teplotní závislost měrné elektrické vodivosti, Seebeckova koeficientu a tepelné vodivosti. Z těchto dat byl vypočítán výkonový faktor a parametr termoelektrické účinnosti. Na vybraných vzorcích byla provedena analýza pomocí skenovacího elektronového mikroskopu, energiově disperzní spektroskopie a měřeno Hallovo napětí. Rozdílné průběhy termoelektrických vlastností měřených vzorků byly vysvětleny existencí různých bodových defektů., In this work, we studied solubility of transition metals in Bi2O2Se system. We also studied effects of varying concentration of Mn doping on thermoelectric properties of Bi2O2Se. Samples of polycrystalline Bi2-xVxO2Se (x = 0,02; 0,2) Bi2-xNixO2Se (x = 0,02; 0,2), Bi2-xFexO2Se (x = 0,01; 0,02; 0,1; 0,2; 0,3) a Bi2-xMnxO2Se (x = 0; 0,01; 0,02; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5) were prepared. Samples were characterized by X-ray diffraction analysis. Temperature dependences of electrical conductivity, Seebeck coefficient and thermal conductivity were measured. Obtained experimental data were used to calculate power factor and ZT of those samples. Specific samples were also chosen for SEM and EDX analysis. Those samples were also used for measuring of Hall voltage. Differences in TE properties of measured samples were credited to existence of various point defects., Fakulta chemicko-technologická, Diplomant seznámil komisi se svojí diplomovou prací. Dále reagoval na připomínky oponenta. Zodpověděl otázky členů komise: Diskutujte povrchové poruchy s bodovými. Upřesněte velikost zrn a dejte je do souvislosti s parametrem ZT. Upřesněte vznik defektů ve studovaných materiálech., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Nitroxide radicals are widely used in electron paramagnetic resonance (EPR) applications. Nitroxides are stable organic radicals containing the N-O group with hyperfine coupled unpaired electron and nitrogen nuclear spins. In the past, much attention was devoted to studying nitroxide EPR spectra and electron spin magnetization evolution under various experimental conditions. However, the dynamics of nitrogen nuclear spin has not been investigated in detail so far. In this work, we performed quantitative prediction and simulation of nitrogen nuclear spin magnetization evolution in several magnetic resonance experiments. Our research was focused on fast rotating nitroxide radicals in liquid solutions. We used a general approach allowing us to compute electron and nitrogen nuclear spin magnetization from the same time-dependent spin density matrix obtained by solving the Liouville/von Neumann equation. We investigated the nitrogen nuclear spin dynamics subjected to various radiofrequency magnetic fields. Furthermore, we predicted a large dynamic nuclear polarization of nitrogen upon nitroxide irradiation with microwaves and analyzed its effect on the nitroxide EPR saturation factor.

Studying the properties of complex molecules on surfaces is still mostly an unexplored research area because the deposition of the metal complexes has many pitfalls. Herein, we probed the possibility to produce surface hybrids by depositing a Co(II)-based complex with chalcone ligands on chemical vapor deposition (CVD)-grown graphene by a wet-chemistry approach and by thermal sublimation under high vacuum(.) Samples were characterized by high-frequency electron spin resonance (HF-ESR), XPS, Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), and optical microscopy, supported with density functional theory (DFT) and complete active space self-consistent field (CASSCF)/N-electron valence second-order perturbation theory (NEVPT2) calculations. This compound's rationale is its structure, with several aromatic rings for weak binding and possible favorable pi-pi stacking onto graphene. In contrast to expectations, we observed the formation of nanodroplets on graphene for a drop-cast sample and microcrystallites localized at grain boundaries and defects after thermal sublimation.

Tato bakalářská práce se zabývá vlivem temperace na termoelektrické vlastnosti polykrystalického Bi2O2Se. Byla připravena řada vzorků polykrystalického Bi2O2Se, temperovaných při teplotě 600/650/700/750/800 °C. Vzorky byly charakterizovány rentgenovou difrakční analýzou a byla změřena jejich elektrická vodivost a Seebeckův koeficient v rozmezí hodnot 300-773 K. Z naměřených hodnot byl vypočítán výkonový faktor PF., This Bachelor thesis focuses on effect of annealing temperature on thermoelectric properties of polycrystalline Bi2O2Se. Series of polycrystalline Bi2O2Se samples was prepared and annealed at 600/650/700/750/800 °C. These samples were characterized by X-ray diffraction and the measurements of electrical conductivity and Seebeck coefficient in temperature range 300-773 K. Power factor PF was calculated from measured values., Fakulta chemicko-technologická, Student seznámil členy zkušební komise s obsahem své bakalářské práce, poté byl seznámen s posudkem vedoucího bakalářské práce. Student odpověděl na otázky členů zkušební komise., Dokončená práce s úspěšnou obhajobou

Bakalářská práce se zabývá sestavením nízkoteplotního rastrovacího tunelového mikroskopu STM pracujícího v podmínkách ultravysokého vakua (UHV). Práce pojednává o propojení mikroskopu s elektronikou. Je popsán návrh teplotních stabilizátorů pro ustálení nízkých teplot po vychlazení mikroskopu spolu s konstrukcí rozšíření vakuové komory pro testování STM za nízkých teplot. Dále se zabývá konstrukcí paletek pro transport vzorku a hrotu do mikroskopu. Na závěr tato práce podává stručný návod na ovládání softwaru GXSM a popisuje testování mikroskopu na vzduchu., This bachelor thesis addresses the problem of assebling the low temperature STM working in ultrahigh vacuum. The thesis deals with connecting the microscope and electronics. The desing of temperature stabilizers for fixing the low temperatures is described along with a construction of expanding the vacuum chamber to test STM in low temperatures. The thesis describes the construction of sample and tip holders to insert samples and tips into the STM. At the end there are brief instructions to use GXSM software and testing the microscope in atmospheric pressure.

Paramagnetické látky a nano-elektrické zariadenia môžu nájsť uplatnenie pri vývoji kvantových počítačov, vysokokapacitných úložísk dát, detektorov žiarenia a iných zariadení. Vysokofrekvenčná elektrónová paramagnetická (VF-EPR) spektroskopia je vedecká disciplína skúmajúca, štrukturálne a magnetické vlastnosti týchto látok. Témou tejto práce je návrh nerezonančných držiakov pre VF-EPR spektrometer určených pre rôzne typy vzoriek, najmä peliet z lisovaného prášku a nano-elektrických zariadení umiestnených na čipe. Výsledkom práce sú tri kalibrované prototypy držiakov, ktorých funkčnosť je otestovaná meraniami., Paramagnetic compounds and nano-electronic devices can find use in the development of quantum computing, high capacity data storages, irradiation detectors, and other devices. High-field electron paramagnetic (HF-EPR) spectroscopy is a scientific discipline for researching, structural, and magnetic properties of these materials. The theme of this thesis is the design of non-resonant sample holders for HF-EPR spectrometer proposed for various types of samples, especially for powders pressed into pellets and nano-electronic devices placed on a chip. The result of this work is three calibrated prototypes of holders, which functionality is proved by measurements.

Elektronová paramagnetická resonanční (EPR) spektroskopie je fyzikálněchemická metoda sloužící pro zkoumání látek s nepárovými elektrony. Zkoumá rozdělení energií spinu nepárového elektronu v magnetickém poli a přechody mezi jednotlivými spinovými stavy vyvolané působením mikrovlnného záření. Tato bakalářská práce je zaměřena na popis EPR spektroskopie, na výpočet relaxačních časů pomocí rychlých skenů radikálů a na vývoj automatického párovacího softwaru pro skládání Gaussovských paprsků. Výsledek této práce je implementace vyvinutého softwaru, vyhodnocení jeho vlivu na kvalitu signálu a následný výpočet relaxačních časů., Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy is a Physico-chemical method used to investigate substances with unpaired electrons. It investigates the distribution of spin energies of an unpaired electron in a magnetic field and the transitions between individual spin states caused by the action of microwave radiation. This bachelor thesis is focused on the description of EPR spectroscopy, the calculation of relaxation times using the rapid scan method on radicals and the development of automatic coupling software for Gaussian beam coupling. The result of this work is the implementation of the developed software, evaluation of its influence on the signal quality and subsequent calculation of relaxation times.

Diplomová práce je rozdělena do dvou částí. První část pojednává o výrobě chromových a kobaltových hrotů pro SP-STM s následným testování chromových hrotů na systému Fe-Ir(111). Dále jsou v první části uvedené výsledky z růstových studií niobia na iridiu(111). Ve druhé části je detailně popsán experimentální LT-STM mikroskop fakulty Fyzikálního inženýrství. V kapitole je popsán vývoj mikroskopu a jeho testování na vzorku HOPG při atmosférických podmínek a ve vakuu. Kapitola uvádí největší problémy, který se při zprovozňování mikroskopu projevily a také jejich řešení. V druhé části je také uveden design nového transportní systému do vakua, který se skládá z paletky na transport hrotu a vzorku. V závěru druhé části je popsáno testování chladících systémů pro LT-STM a návrh jejich úprav., The diploma thesis is divided into two main parts. The first part describes the production of chrome and cobalt tips for SP-STM with subsequent testing of chrome tips on the Fe-Ir system (111). Furthermore, the first results from the growth studies of niobium on iridium(111) are presented. In the second part is described in detail the experimental LT-STM microscope of the Faculty of Physical Engineering. The chapter deals with the development of the microscope and its testing on a HOPG sample under atmospheric and vacuum conditions. The chapter describes the biggest problems which were solved when the microscope was puting into operation state. The second part also introduces the design of a new vacuum transport system, which consists of a tip and sample transport pallet. At the end of the second part is described the testing of cooling systems for LT-STM and the design of their modifications.

Během posledních desetiletí zaznamenala metoda nazývaná vysokofrekvenční elektronová paramagnetická rezonance (HF-EPR) rozmach v chemii, biologii, materiálových vědách a fyzice. Přesto jsou HF-EPR spektrometry pracující na frekvencích blížící se THz ve světě vzácné. Cílem této dizertační práce bylo vyvinout nový širokopásmový EPR spektrometr schopný pracovat jak v širokém magnetickém poli tak v široké frekvenční oblasti a který by byl schopen provádět rychlé skenování frekvencí pro studium relaxačních časů. Vyvinutý spektrometr pracuje při magnetických polích 0-16 T, frekvenční rozsah od 90 do 1100 GHz a teplotní rozsahy 4 – 400 K. V práci je dále popsán návrh a vývoj šesti různých výměnných držáků vzorků s EPR měřeními, které prokázali jejich funkčnosti. Design obsahuje navíc unikátní rychloupínací přírubou pro rychlou výměnu vzorku společně s držákem vzorku. Schopnost spektrometru provádět rychlé skenování frekvence pro měření relaxačních časů je demonstrována na měření LiPc monokrystalu a vzorku DPPH rozpuštěného v toluenu., During the last decades, the method called High Frequency/Field Electron Paramagnetic Resonance (HF-EPR) spectroscopy experienced a boom in chemistry, biology, material science, and physics. Still, HF-EPR spectrometers operating at sub-THz frequencies are mostly custom-made with non-standard solutions. The thesis aims to develop a novel broadband EPR spectrometer capable of operating in the field and frequency domain and performing frequency domain rapid scan to study relaxation times. The spectrometer operates at high magnetic fields up to 16\,T, broad frequency range from 90 to 1100 GHz, and temperature ranges of 4 –- 400\,K. Furthermore, The work describes the design and development of six different exchangeable sample holders with a proof-of functionality measurement and unique fast-loading flange for the sample holder. The capability of the spectrometer to perform Rapid Scan measurement is demonstrated in the measurements of the LiPc single crystal and the DPPH sample dissolved in toluene.

Paramagnetické látky a nano-elektrické zariadenia môžu nájsť uplatnenie pri vývoji kvantových počítačov, vysokokapacitných úložísk dát, detektorov žiarenia a iných zariadení. Vysokofrekvenčná elektrónová paramagnetická (VF-EPR) spektroskopia je vedecká disciplína skúmajúca, štrukturálne a magnetické vlastnosti týchto látok. Témou tejto práce je návrh nerezonančných držiakov pre VF-EPR spektrometer určených pre rôzne typy vzoriek, najmä peliet z lisovaného prášku a nano-elektrických zariadení umiestnených na čipe. Výsledkom práce sú tri kalibrované prototypy držiakov, ktorých funkčnosť je otestovaná meraniami., Paramagnetic compounds and nano-electronic devices can find use in the development of quantum computing, high capacity data storages, irradiation detectors, and other devices. High-field electron paramagnetic (HF-EPR) spectroscopy is a scientific discipline for researching, structural, and magnetic properties of these materials. The theme of this thesis is the design of non-resonant sample holders for HF-EPR spectrometer proposed for various types of samples, especially for powders pressed into pellets and nano-electronic devices placed on a chip. The result of this work is three calibrated prototypes of holders, which functionality is proved by measurements.

Během posledních desetiletí zaznamenala metoda nazývaná vysokofrekvenční elektronová paramagnetická rezonance (HF-EPR) rozmach v chemii, biologii, materiálových vědách a fyzice. Přesto jsou HF-EPR spektrometry pracující na frekvencích blížící se THz ve světě vzácné. Cílem této dizertační práce bylo vyvinout nový širokopásmový EPR spektrometr schopný pracovat jak v širokém magnetickém poli tak v široké frekvenční oblasti a který by byl schopen provádět rychlé skenování frekvencí pro studium relaxačních časů. Vyvinutý spektrometr pracuje při magnetických polích 0-16 T, frekvenční rozsah od 90 do 1100 GHz a teplotní rozsahy 4 – 400 K. V práci je dále popsán návrh a vývoj šesti různých výměnných držáků vzorků s EPR měřeními, které prokázali jejich funkčnosti. Design obsahuje navíc unikátní rychloupínací přírubou pro rychlou výměnu vzorku společně s držákem vzorku. Schopnost spektrometru provádět rychlé skenování frekvence pro měření relaxačních časů je demonstrována na měření LiPc monokrystalu a vzorku DPPH rozpuštěného v toluenu., During the last decades, the method called High Frequency/Field Electron Paramagnetic Resonance (HF-EPR) spectroscopy experienced a boom in chemistry, biology, material science, and physics. Still, HF-EPR spectrometers operating at sub-THz frequencies are mostly custom-made with non-standard solutions. The thesis aims to develop a novel broadband EPR spectrometer capable of operating in the field and frequency domain and performing frequency domain rapid scan to study relaxation times. The spectrometer operates at high magnetic fields up to 16\,T, broad frequency range from 90 to 1100 GHz, and temperature ranges of 4 –- 400\,K. Furthermore, The work describes the design and development of six different exchangeable sample holders with a proof-of functionality measurement and unique fast-loading flange for the sample holder. The capability of the spectrometer to perform Rapid Scan measurement is demonstrated in the measurements of the LiPc single crystal and the DPPH sample dissolved in toluene.

Bakalářská práce se zabývá sestavením nízkoteplotního rastrovacího tunelového mikroskopu STM pracujícího v podmínkách ultravysokého vakua (UHV). Práce pojednává o propojení mikroskopu s elektronikou. Je popsán návrh teplotních stabilizátorů pro ustálení nízkých teplot po vychlazení mikroskopu spolu s konstrukcí rozšíření vakuové komory pro testování STM za nízkých teplot. Dále se zabývá konstrukcí paletek pro transport vzorku a hrotu do mikroskopu. Na závěr tato práce podává stručný návod na ovládání softwaru GXSM a popisuje testování mikroskopu na vzduchu., This bachelor thesis addresses the problem of assebling the low temperature STM working in ultrahigh vacuum. The thesis deals with connecting the microscope and electronics. The desing of temperature stabilizers for fixing the low temperatures is described along with a construction of expanding the vacuum chamber to test STM in low temperatures. The thesis describes the construction of sample and tip holders to insert samples and tips into the STM. At the end there are brief instructions to use GXSM software and testing the microscope in atmospheric pressure.

Diplomová práce je rozdělena do dvou částí. První část pojednává o výrobě chromových a kobaltových hrotů pro SP-STM s následným testování chromových hrotů na systému Fe-Ir(111). Dále jsou v první části uvedené výsledky z růstových studií niobia na iridiu(111). Ve druhé části je detailně popsán experimentální LT-STM mikroskop fakulty Fyzikálního inženýrství. V kapitole je popsán vývoj mikroskopu a jeho testování na vzorku HOPG při atmosférických podmínek a ve vakuu. Kapitola uvádí největší problémy, který se při zprovozňování mikroskopu projevily a také jejich řešení. V druhé části je také uveden design nového transportní systému do vakua, který se skládá z paletky na transport hrotu a vzorku. V závěru druhé části je popsáno testování chladících systémů pro LT-STM a návrh jejich úprav., The diploma thesis is divided into two main parts. The first part describes the production of chrome and cobalt tips for SP-STM with subsequent testing of chrome tips on the Fe-Ir system (111). Furthermore, the first results from the growth studies of niobium on iridium(111) are presented. In the second part is described in detail the experimental LT-STM microscope of the Faculty of Physical Engineering. The chapter deals with the development of the microscope and its testing on a HOPG sample under atmospheric and vacuum conditions. The chapter describes the biggest problems which were solved when the microscope was puting into operation state. The second part also introduces the design of a new vacuum transport system, which consists of a tip and sample transport pallet. At the end of the second part is described the testing of cooling systems for LT-STM and the design of their modifications.

Táto bakalárska práca diskutuje návrh a výrobu nerezonančného držiaka vzorky pre štúdium orientovaných kryštálov, ktorý je používaný pri vysokofrekvenčnej elektrónovej paramagnetickej rezonancii (z ang. HF-EPR). Prvá časť práce je teoretickým úvodom do EPR s aplikáciou vysokej frekvencie (80-1100 GHz) a vysokoindukčného magnetického poľa (16 T). Práca ďalej rozoberá problematiku anizotropie kryštalických vzoriek a uvádza rešerš materiálov pre držiak vzorky, ktorý je používaný pri nízkych teplotách (4 K). Praktická časť práce sa zaoberá konštrukčným návrhom rotačného držiaka vzorky. Táto sekcia tiež porovnáva možnosti výroby vybraných súčastí držiaka vzorky: konvenčné obrábanie a 3D tlač. V neposlednom rade práca popisuje vývoj užívateľského prostredia pre automatizáciu merania EPR spektra., This bachelor's thesis discusses the design and manufacture of non-resonant sample holder for the study of oriented crystals, which is used for high-frequency electron paramagnetic resonance (HF-EPR). The first part of the thesis is a theoretical introduction to EPR with the application of high frequency (80-1100 GHz) and high magnetic field (16 T). This work further analyzes the topic of crystal samples anisotropy and introduces the review of materials suitable for a sample holder, which is used in low-temperature conditions (4 K). The practical part of the thesis deals with the constructional design of the rotary sample holder. This section also compares the manufacturing possiblities of the selected parts of the sample holder: machining (milling and turning) and 3D printing. Lastly, this work describes the development of the user interface for automatization of an EPR spectrum measurement.

Elektronová paramagnetická resonanční (EPR) spektroskopie je fyzikálněchemická metoda sloužící pro zkoumání látek s nepárovými elektrony. Zkoumá rozdělení energií spinu nepárového elektronu v magnetickém poli a přechody mezi jednotlivými spinovými stavy vyvolané působením mikrovlnného záření. Tato bakalářská práce je zaměřena na popis EPR spektroskopie, na výpočet relaxačních časů pomocí rychlých skenů radikálů a na vývoj automatického párovacího softwaru pro skládání Gaussovských paprsků. Výsledek této práce je implementace vyvinutého softwaru, vyhodnocení jeho vlivu na kvalitu signálu a následný výpočet relaxačních časů., Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy is a Physico-chemical method used to investigate substances with unpaired electrons. It investigates the distribution of spin energies of an unpaired electron in a magnetic field and the transitions between individual spin states caused by the action of microwave radiation. This bachelor thesis is focused on the description of EPR spectroscopy, the calculation of relaxation times using the rapid scan method on radicals and the development of automatic coupling software for Gaussian beam coupling. The result of this work is the implementation of the developed software, evaluation of its influence on the signal quality and subsequent calculation of relaxation times.

Táto bakalárska práca diskutuje návrh a výrobu nerezonančného držiaka vzorky pre štúdium orientovaných kryštálov, ktorý je používaný pri vysokofrekvenčnej elektrónovej paramagnetickej rezonancii (z ang. HF-EPR). Prvá časť práce je teoretickým úvodom do EPR s aplikáciou vysokej frekvencie (80-1100 GHz) a vysokoindukčného magnetického poľa (16 T). Práca ďalej rozoberá problematiku anizotropie kryštalických vzoriek a uvádza rešerš materiálov pre držiak vzorky, ktorý je používaný pri nízkych teplotách (4 K). Praktická časť práce sa zaoberá konštrukčným návrhom rotačného držiaka vzorky. Táto sekcia tiež porovnáva možnosti výroby vybraných súčastí držiaka vzorky: konvenčné obrábanie a 3D tlač. V neposlednom rade práca popisuje vývoj užívateľského prostredia pre automatizáciu merania EPR spektra., This bachelor's thesis discusses the design and manufacture of non-resonant sample holder for the study of oriented crystals, which is used for high-frequency electron paramagnetic resonance (HF-EPR). The first part of the thesis is a theoretical introduction to EPR with the application of high frequency (80-1100 GHz) and high magnetic field (16 T). This work further analyzes the topic of crystal samples anisotropy and introduces the review of materials suitable for a sample holder, which is used in low-temperature conditions (4 K). The practical part of the thesis deals with the constructional design of the rotary sample holder. This section also compares the manufacturing possiblities of the selected parts of the sample holder: machining (milling and turning) and 3D printing. Lastly, this work describes the development of the user interface for automatization of an EPR spectrum measurement.

Paramagnetické látky a nano-elektrické zariadenia môžu nájsť uplatnenie pri vývoji kvantových počítačov, vysokokapacitných úložísk dát, detektorov žiarenia a iných zariadení. Vysokofrekvenčná elektrónová paramagnetická (VF-EPR) spektroskopia je vedecká disciplína skúmajúca, štrukturálne a magnetické vlastnosti týchto látok. Témou tejto práce je návrh nerezonančných držiakov pre VF-EPR spektrometer určených pre rôzne typy vzoriek, najmä peliet z lisovaného prášku a nano-elektrických zariadení umiestnených na čipe. Výsledkom práce sú tri kalibrované prototypy držiakov, ktorých funkčnosť je otestovaná meraniami., Paramagnetic compounds and nano-electronic devices can find use in the development of quantum computing, high capacity data storages, irradiation detectors, and other devices. High-field electron paramagnetic (HF-EPR) spectroscopy is a scientific discipline for researching, structural, and magnetic properties of these materials. The theme of this thesis is the design of non-resonant sample holders for HF-EPR spectrometer proposed for various types of samples, especially for powders pressed into pellets and nano-electronic devices placed on a chip. The result of this work is three calibrated prototypes of holders, which functionality is proved by measurements.

Paramagnetické látky a nano-elektrické zariadenia môžu nájsť uplatnenie pri vývoji kvantových počítačov, vysokokapacitných úložísk dát, detektorov žiarenia a iných zariadení. Vysokofrekvenčná elektrónová paramagnetická (VF-EPR) spektroskopia je vedecká disciplína skúmajúca, štrukturálne a magnetické vlastnosti týchto látok. Témou tejto práce je návrh nerezonančných držiakov pre VF-EPR spektrometer určených pre rôzne typy vzoriek, najmä peliet z lisovaného prášku a nano-elektrických zariadení umiestnených na čipe. Výsledkom práce sú tri kalibrované prototypy držiakov, ktorých funkčnosť je otestovaná meraniami., Paramagnetic compounds and nano-electronic devices can find use in the development of quantum computing, high capacity data storages, irradiation detectors, and other devices. High-field electron paramagnetic (HF-EPR) spectroscopy is a scientific discipline for researching, structural, and magnetic properties of these materials. The theme of this thesis is the design of non-resonant sample holders for HF-EPR spectrometer proposed for various types of samples, especially for powders pressed into pellets and nano-electronic devices placed on a chip. The result of this work is three calibrated prototypes of holders, which functionality is proved by measurements.

Táto bakalárska práca diskutuje návrh a výrobu nerezonančného držiaka vzorky pre štúdium orientovaných kryštálov, ktorý je používaný pri vysokofrekvenčnej elektrónovej paramagnetickej rezonancii (z ang. HF-EPR). Prvá časť práce je teoretickým úvodom do EPR s aplikáciou vysokej frekvencie (80-1100 GHz) a vysokoindukčného magnetického poľa (16 T). Práca ďalej rozoberá problematiku anizotropie kryštalických vzoriek a uvádza rešerš materiálov pre držiak vzorky, ktorý je používaný pri nízkych teplotách (4 K). Praktická časť práce sa zaoberá konštrukčným návrhom rotačného držiaka vzorky. Táto sekcia tiež porovnáva možnosti výroby vybraných súčastí držiaka vzorky: konvenčné obrábanie a 3D tlač. V neposlednom rade práca popisuje vývoj užívateľského prostredia pre automatizáciu merania EPR spektra., This bachelor's thesis discusses the design and manufacture of non-resonant sample holder for the study of oriented crystals, which is used for high-frequency electron paramagnetic resonance (HF-EPR). The first part of the thesis is a theoretical introduction to EPR with the application of high frequency (80-1100 GHz) and high magnetic field (16 T). This work further analyzes the topic of crystal samples anisotropy and introduces the review of materials suitable for a sample holder, which is used in low-temperature conditions (4 K). The practical part of the thesis deals with the constructional design of the rotary sample holder. This section also compares the manufacturing possiblities of the selected parts of the sample holder: machining (milling and turning) and 3D printing. Lastly, this work describes the development of the user interface for automatization of an EPR spectrum measurement.

Elektronová paramagnetická resonanční (EPR) spektroskopie je fyzikálněchemická metoda sloužící pro zkoumání látek s nepárovými elektrony. Zkoumá rozdělení energií spinu nepárového elektronu v magnetickém poli a přechody mezi jednotlivými spinovými stavy vyvolané působením mikrovlnného záření. Tato bakalářská práce je zaměřena na popis EPR spektroskopie, na výpočet relaxačních časů pomocí rychlých skenů radikálů a na vývoj automatického párovacího softwaru pro skládání Gaussovských paprsků. Výsledek této práce je implementace vyvinutého softwaru, vyhodnocení jeho vlivu na kvalitu signálu a následný výpočet relaxačních časů., Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy is a Physico-chemical method used to investigate substances with unpaired electrons. It investigates the distribution of spin energies of an unpaired electron in a magnetic field and the transitions between individual spin states caused by the action of microwave radiation. This bachelor thesis is focused on the description of EPR spectroscopy, the calculation of relaxation times using the rapid scan method on radicals and the development of automatic coupling software for Gaussian beam coupling. The result of this work is the implementation of the developed software, evaluation of its influence on the signal quality and subsequent calculation of relaxation times.

Elektronová paramagnetická resonanční (EPR) spektroskopie je fyzikálněchemická metoda sloužící pro zkoumání látek s nepárovými elektrony. Zkoumá rozdělení energií spinu nepárového elektronu v magnetickém poli a přechody mezi jednotlivými spinovými stavy vyvolané působením mikrovlnného záření. Tato bakalářská práce je zaměřena na popis EPR spektroskopie, na výpočet relaxačních časů pomocí rychlých skenů radikálů a na vývoj automatického párovacího softwaru pro skládání Gaussovských paprsků. Výsledek této práce je implementace vyvinutého softwaru, vyhodnocení jeho vlivu na kvalitu signálu a následný výpočet relaxačních časů., Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy is a Physico-chemical method used to investigate substances with unpaired electrons. It investigates the distribution of spin energies of an unpaired electron in a magnetic field and the transitions between individual spin states caused by the action of microwave radiation. This bachelor thesis is focused on the description of EPR spectroscopy, the calculation of relaxation times using the rapid scan method on radicals and the development of automatic coupling software for Gaussian beam coupling. The result of this work is the implementation of the developed software, evaluation of its influence on the signal quality and subsequent calculation of relaxation times.

Elektronová paramagnetická resonanční (EPR) spektroskopie je fyzikálněchemická metoda sloužící pro zkoumání látek s nepárovými elektrony. Zkoumá rozdělení energií spinu nepárového elektronu v magnetickém poli a přechody mezi jednotlivými spinovými stavy vyvolané působením mikrovlnného záření. Tato bakalářská práce je zaměřena na popis EPR spektroskopie, na výpočet relaxačních časů pomocí rychlých skenů radikálů a na vývoj automatického párovacího softwaru pro skládání Gaussovských paprsků. Výsledek této práce je implementace vyvinutého softwaru, vyhodnocení jeho vlivu na kvalitu signálu a následný výpočet relaxačních časů., Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy is a Physico-chemical method used to investigate substances with unpaired electrons. It investigates the distribution of spin energies of an unpaired electron in a magnetic field and the transitions between individual spin states caused by the action of microwave radiation. This bachelor thesis is focused on the description of EPR spectroscopy, the calculation of relaxation times using the rapid scan method on radicals and the development of automatic coupling software for Gaussian beam coupling. The result of this work is the implementation of the developed software, evaluation of its influence on the signal quality and subsequent calculation of relaxation times.

Táto bakalárska práca diskutuje návrh a výrobu nerezonančného držiaka vzorky pre štúdium orientovaných kryštálov, ktorý je používaný pri vysokofrekvenčnej elektrónovej paramagnetickej rezonancii (z ang. HF-EPR). Prvá časť práce je teoretickým úvodom do EPR s aplikáciou vysokej frekvencie (80-1100 GHz) a vysokoindukčného magnetického poľa (16 T). Práca ďalej rozoberá problematiku anizotropie kryštalických vzoriek a uvádza rešerš materiálov pre držiak vzorky, ktorý je používaný pri nízkych teplotách (4 K). Praktická časť práce sa zaoberá konštrukčným návrhom rotačného držiaka vzorky. Táto sekcia tiež porovnáva možnosti výroby vybraných súčastí držiaka vzorky: konvenčné obrábanie a 3D tlač. V neposlednom rade práca popisuje vývoj užívateľského prostredia pre automatizáciu merania EPR spektra., This bachelor's thesis discusses the design and manufacture of non-resonant sample holder for the study of oriented crystals, which is used for high-frequency electron paramagnetic resonance (HF-EPR). The first part of the thesis is a theoretical introduction to EPR with the application of high frequency (80-1100 GHz) and high magnetic field (16 T). This work further analyzes the topic of crystal samples anisotropy and introduces the review of materials suitable for a sample holder, which is used in low-temperature conditions (4 K). The practical part of the thesis deals with the constructional design of the rotary sample holder. This section also compares the manufacturing possiblities of the selected parts of the sample holder: machining (milling and turning) and 3D printing. Lastly, this work describes the development of the user interface for automatization of an EPR spectrum measurement.

Paramagnetické látky a nano-elektrické zariadenia môžu nájsť uplatnenie pri vývoji kvantových počítačov, vysokokapacitných úložísk dát, detektorov žiarenia a iných zariadení. Vysokofrekvenčná elektrónová paramagnetická (VF-EPR) spektroskopia je vedecká disciplína skúmajúca, štrukturálne a magnetické vlastnosti týchto látok. Témou tejto práce je návrh nerezonančných držiakov pre VF-EPR spektrometer určených pre rôzne typy vzoriek, najmä peliet z lisovaného prášku a nano-elektrických zariadení umiestnených na čipe. Výsledkom práce sú tri kalibrované prototypy držiakov, ktorých funkčnosť je otestovaná meraniami., Paramagnetic compounds and nano-electronic devices can find use in the development of quantum computing, high capacity data storages, irradiation detectors, and other devices. High-field electron paramagnetic (HF-EPR) spectroscopy is a scientific discipline for researching, structural, and magnetic properties of these materials. The theme of this thesis is the design of non-resonant sample holders for HF-EPR spectrometer proposed for various types of samples, especially for powders pressed into pellets and nano-electronic devices placed on a chip. The result of this work is three calibrated prototypes of holders, which functionality is proved by measurements.

Diplomová práce je rozdělena do dvou částí. První část pojednává o výrobě chromových a kobaltových hrotů pro SP-STM s následným testování chromových hrotů na systému Fe-Ir(111). Dále jsou v první části uvedené výsledky z růstových studií niobia na iridiu(111). Ve druhé části je detailně popsán experimentální LT-STM mikroskop fakulty Fyzikálního inženýrství. V kapitole je popsán vývoj mikroskopu a jeho testování na vzorku HOPG při atmosférických podmínek a ve vakuu. Kapitola uvádí největší problémy, který se při zprovozňování mikroskopu projevily a také jejich řešení. V druhé části je také uveden design nového transportní systému do vakua, který se skládá z paletky na transport hrotu a vzorku. V závěru druhé části je popsáno testování chladících systémů pro LT-STM a návrh jejich úprav., The diploma thesis is divided into two main parts. The first part describes the production of chrome and cobalt tips for SP-STM with subsequent testing of chrome tips on the Fe-Ir system (111). Furthermore, the first results from the growth studies of niobium on iridium(111) are presented. In the second part is described in detail the experimental LT-STM microscope of the Faculty of Physical Engineering. The chapter deals with the development of the microscope and its testing on a HOPG sample under atmospheric and vacuum conditions. The chapter describes the biggest problems which were solved when the microscope was puting into operation state. The second part also introduces the design of a new vacuum transport system, which consists of a tip and sample transport pallet. At the end of the second part is described the testing of cooling systems for LT-STM and the design of their modifications.

Bakalářská práce se zabývá sestavením nízkoteplotního rastrovacího tunelového mikroskopu STM pracujícího v podmínkách ultravysokého vakua (UHV). Práce pojednává o propojení mikroskopu s elektronikou. Je popsán návrh teplotních stabilizátorů pro ustálení nízkých teplot po vychlazení mikroskopu spolu s konstrukcí rozšíření vakuové komory pro testování STM za nízkých teplot. Dále se zabývá konstrukcí paletek pro transport vzorku a hrotu do mikroskopu. Na závěr tato práce podává stručný návod na ovládání softwaru GXSM a popisuje testování mikroskopu na vzduchu., This bachelor thesis addresses the problem of assebling the low temperature STM working in ultrahigh vacuum. The thesis deals with connecting the microscope and electronics. The desing of temperature stabilizers for fixing the low temperatures is described along with a construction of expanding the vacuum chamber to test STM in low temperatures. The thesis describes the construction of sample and tip holders to insert samples and tips into the STM. At the end there are brief instructions to use GXSM software and testing the microscope in atmospheric pressure.

Bakalářská práce se zabývá sestavením nízkoteplotního rastrovacího tunelového mikroskopu STM pracujícího v podmínkách ultravysokého vakua (UHV). Práce pojednává o propojení mikroskopu s elektronikou. Je popsán návrh teplotních stabilizátorů pro ustálení nízkých teplot po vychlazení mikroskopu spolu s konstrukcí rozšíření vakuové komory pro testování STM za nízkých teplot. Dále se zabývá konstrukcí paletek pro transport vzorku a hrotu do mikroskopu. Na závěr tato práce podává stručný návod na ovládání softwaru GXSM a popisuje testování mikroskopu na vzduchu., This bachelor thesis addresses the problem of assebling the low temperature STM working in ultrahigh vacuum. The thesis deals with connecting the microscope and electronics. The desing of temperature stabilizers for fixing the low temperatures is described along with a construction of expanding the vacuum chamber to test STM in low temperatures. The thesis describes the construction of sample and tip holders to insert samples and tips into the STM. At the end there are brief instructions to use GXSM software and testing the microscope in atmospheric pressure.