Repository of the University of Rijeka, Department of Physics
Not a member yet
242 research outputs found
Sort by
Modeliranje stanja pojačanog sjaja iz blazara S50716+714
No full textNowadays Multiwavelength (MWL) astrophysics (and recently also Multi-messenger) is making immense progress in the understanding of the emission mechanism of several celestial objects. Collecting data from different telescopes observing the same target simultaneously is of paramount importance in the study of galactic and extragalactic sources. The advances in technology are enabling observations of nonthermal radiation produced in multiple objects, such as Active Galactic Nuclei (AGNs), binary systems, supernova remnants, clusters of galaxies, Gamma-ray bursts and also our Galactic Center. Many objects emit photons through the entire electromagnetic spectrum and that is why MWL campaigns are often organized in order to collect as much as possible simultaneous data. In those efforts numerous researchers and observatories collaborate together. In this work, I use two broadband Spectral Energy Distributions (SEDs) of an AGN named S5 0716+714, which is a BL Lac type blazar, during a particular bright flaring activity in 2015 that emitted photons from radio to the very-high-energy (VHE) gamma-rays. In that occasion, a theoretical modelling was applied, which was not entirely successful. Since modelling a broadband dataset is of high importance in order to shed light on the processes behind the broadband emission, I worked with a program named JeTSet, written in C and python language, which is devoted to modelling and interpretation of SEDs from AGNs and widely used in this field of research. I applied a simple pure leptonic model, the Synchrotron Self Compton (SCC) model to the dataset. My results show that the dataset can not be reproduced by such a model, which was expected. However, it allowed me to learn how to use the code and interpret complex datasets in Multiwavelength astrophysics, and to review the activity of the source in that particular state of activity
Dosimetry of high energy X-ray beams using radiochromic film
No full textSnopovi X-zraka visokih energija proizvedeni linearnim akceleratorima elektrona koriste se u radijacijskoj onkologiji. Predaja apsorbirane doze u svrhu liječenja onkoloških bolesnika se izvodi na temelju izračunatih (Monte Carlo simulacija) i optimiziranih raspodjela apsorbirane doze. Točan izračun apsorbirane doze jedan je od osnovnih preduvjeta učinkovite radioterapije, a točnost predane izračunate apsorbirane doze se provjerava dozimetrijom. Postoje različite dozimetrijske metode ovisno o tome određuje li se apsorbirana doza u točki ili mjerimo dvodimenzionalnu raspodjelu apsorbirane doze. Za određivanje apsorbirane doze u točki kao zlatni standard detektora koriste se ionizacijske komore, dok se mjerenja raspodjele doze snopova X-zraka visokih energija većinom izvode dvodimenzionalnim detektorima koji su sastavljeni od ionizacijskih komora ili poluvodičkih detektora malog volumena poredanih u matricu. Dvodimenzionalne raspodjele apsorbirane doze mogu biti određivane i radiokromskom filmskom dozimetrijom. Ranije se koristila dozimetrija radiografskim filmom, a danas je u uporabi radiokromski film. Zbog odlične prostorne razlučivosti radiokromskog filma, za dozimetriju visoko moduliranih snopova X-zraka visokih energija danas se preporučuje dozimetrija radiokromskim filmom. Osim izuzetne prostorne razlučivosti, radiokromski film je po gustoći ekvivalentan vodi te je gotovo neovisan o energiji snopa X-zraka i o brzini predaje apsorbirane doze. Dodatne pogodnosti su njegova fleksibilnost, mogućnost rezanja, oblikovanja i postavljanja u vodu, te dobivanje slike bez kemijske obrade (što je bio slučaj s radiografskim filmom). S druge strane, dozimetrija radiokromskim filmom osjetljiva je zbog svih preduvjeta koje treba zadovoljiti prilikom naknadne obrade filma kako bi se dobili podaci o apsorbiranoj dozi visoke točnosti. U diplomskom radu su prikazani metodologija i rezultati dozimetrijskog vrednovanja radiokromskim filmom koristeći radiokromski film GAFCHROMIC EBT3 (Ashland LLC, USA). Filmovi su ozračeni snopom X-zraka visokih energija proizvedenih linearnim akceleratorom elektrona Siemens Oncor Expression nominalnog akceleracijskog potencijala 6 MV.
Kao nadopuna dozimetrijskog vrednovanja radiokromskim filmom provedena su i mjerenja dvodimenzionalnim detektorima OCTAVIUS Detector 1500 (PTW Freiburg, Germany) i I'mRT MatriXX (IBA Dosimetry, Schwarzenbruck, Germany). U sklopu ovog diplomskog rada proučeni su fizikalni principi koji se koriste u dozimetriji i primijenjeni su u izvođenju eksperimenta te provedbe analize rezultata mjerenja
Rad ne sadrži naslov na drugom jeziku.
No full textIn the very-high-energy range, both the low flux of cosmic gamma rays and their inability to
penetrate the atmosphere, limit direct observations of cosmic phenomena. Over the past three
decades, the Imaging Atmospheric Cherenkov Technique has become a powerful tool in the veryhigh-energy gamma-ray astronomy. As their name implies, Cherenkov telescopes observe gamma
rays indirectly by capturing short flashes of Cherenkov light produced in the cascade of secondary
particles in the atmosphere. Although an integral part of the detector, the atmosphere is also a
source of systematic uncertainties. The scattering and absorption of Cherenkov light by aerosols
and clouds result in the loss of Cherenkov photons that would otherwise trigger the telescopes,
reducing the Cherenkov light yield and effective area.
To investigate the cloud-related effects on the reconstruction of gamma-ray-induced air showers
observed with the Cherenkov Telescope Array, the next-generation observatory for very-high-energy
gamma-ray astronomy, an extensive database of dedicated Monte Carlo simulations was generated.
The transmission profiles were obtained using the MODerate resolution atmospheric TRANsmission
band model algorithm. The effects of clouds were evaluated by analyzing the simulated data and
calculating the instrument response functions for two different analyses, depending on the Monte
Carlo simulations used to build Random Forest models for classifying the parent particle of the
detected air shower and estimating its energy and direction: the adaptive Monte Carlo simulations
that include clouds and the standard Monte Carlo simulations for clear sky conditions.
The effects of clouds on performance parameters such as energy resolution and energy bias can
be reduced to the level of standard systematic uncertainties for observations in a clean atmosphere
using adaptive Monte Carlo simulations. At the same time, it is important to note that clouds
inevitably increase energy threshold and degrade effective area and differential sensitivity. This
cannot be corrected even by applying adaptive simulations, as it is impossible to reconstruct events
that are not detected. Using standard Monte Carlo simulations in the sample to create Random
Forest models further degrades the performance of the Cherenkov Telescope Array and leads to
significant energy bias and poor energy resolution. In such cases, the effective area and differential
sensitivity are further decreased (by up to 50% compared to adaptive Monte Carlo simulations).
Nevertheless, for La Palma, where most clouds are located at an altitude of more than 8 km above
sea level, their influence on the angular resolution is of minor importance (≲ 10%), as no significant
differences are observed between standard and adaptive Monte Carlo simulations.
The method of adaptive Monte Carlo simulations was also tested on the Crab Nebula data taken
during the joint observations of the LST-1 and MAGIC telescopes in the presence of clouds. The
results show that the method can reconstruct the spectrum of the Crab Nebula with an accuracy
of ≲ 10% above 100 GeV. By precise modeling of the atmospheric conditions and including
them in the simulation chain, systematic uncertainties can be minimized to the level of clear sky
observations.U području vrlo visokih energija, dva čimbenika ograničavaju izravna opažanja kozmičkih pojava teleskopima na površini Zemlje: niski tok kozmičkog gama-zračenja i nemogućnost prolaska gama-zračenja kroz cijelu atmosferu. Tijekom posljednja tri desetljeća atmosferska Čerenkovljeva tehnika pokazala se kao moćni alat u astronomiji visokoenergijskog gama-zračenja. Kao što samo ime govori, Čerenkovljevi teleskopi opažaju gama-zrake posredno, detektirajući kratke bljeskove Čerenkovljevog zračenja emitiranog u pljuskovima sekundarnih čestica u atmosferi nastalim pri interakciji primarnih gama-zraka i atmosferskih molekula. Kao sastavni dio detektora, atmosfera je također izvor sistematskih pogrešaka. Ekstinkcija Čerenkovljevog zračenja na aerosolima i oblacima vodi gubitku Čerenkovljevih fotona koje bi teleskopi detektirali u uvjetima čiste atmosfere, smanjujući prinos Čerenkovljeve svjetlosti i efektivnu površinu. Kao rezultat toga, rekonstruirana energija i tok gama-zračenja najčešće su podcijenjeni. Kako bi se istražili učinci oblaka na rekonstrukciju pljuskova čestica induciranih gama-zračenjem teleskopima CTA, opservatorija za gama-zračenje vrlo visokih energija sljedeće generacije, generirana je opsežna baza podataka namjenskih Monte Carlo simulacija. Transmisijski
profili u prisustvu oblaka potrebni za Monte Carlo simulacije modelirani su pomoću računalnog paketa MODTRAN. Učinci oblaka evaluirani su analizom simuliranih podataka i računanjem funkcija odziva instrumenta za dvije različite analize, ovisno o Monte Carlo simulacijama korištenim za izradu Random Forest modela (koji se koriste za klasifikaciju primarne cestice koja je inducirala detektirani pljusak sekundarnih čestica te procjenu njezine energije i smjera): prilagođene Monte Carlo simulacije koje uključuju oblake i standardne Monte Carlo simulacije za atmosferu bez oblaka.
Istraživanje je pokazalo da se u prisustvu oblaka broj detektiranih događaja smanjuje, napose u niskoenergijskom dijelu spektra (i do 90% u usporedbi s opažanjima u čistoj atmosferi), što značajno povećava energijski prag (za faktor 2 ovisno o karakteristikama oblaka i zenitnom kutu opažanja). Uporaba prilagođenih Monte Carlo simulacija u uzorku za generiranje Random Forest modela daje energijsku razlučivost usporedivu s onom za čistu atmosferu, što govori da se energija primarne gama-zrake u prisustvu oblaka može rekonstruirati s jednakom (ne)pouzdanošću kao pri visokoj atmosferskoj transparentnosti. Međutim, događaji koji nisu detektirani ne mogu se rekonstruirati niti oporaviti, tako da su efektivna površina, a time i diferencijalna osjetljivost teleskopa, neizbježno narušene čak i kada se koriste prilagođene Monte Carlo simulacije. Opažanja slabijih izvora postaju veći izazov kada se suočavamo s gustom (transmisija ˇ < 75%) i niskom (≤ 9 km nadmorske visine) naoblakom. U takvim uvjetima, diferencijalna osjetljivost je smanjena da na faktor 4 u usporedbi s
onom koja se postiže u uvjetima visoke atmosferske transparentnosti. Uporaba standardnih Monte Carlo simulacija u uzorku za generiranje Random Forest modela degradira odziv CTA te uzrokuje znatno podcjenjivanje energije i smanjenu energijsku razlučivost. U takvim slučajevima dodatno se smanjuju efektivna površina i diferencijalna osjetljivost (čak i za dodatnih 50% u odnosu na slučaj prilagođenih Monte Carlo simulacija). Ipak, za La Palmu gdje se većina oblaka nalazi iznad 8 km nadmorske visine, oblaci nisu od velike važnosti kada je u pitanju kutna razlučivost budući da je utjecaj oblaka na rekonstrukciju smjera ≲ 10%, pri čemu nisu uočene značajne razlike između standardnih i prilagođenih Monte Carlo simulacija.
Možemo se zapitati do koje mjere je sigurno koristiti standardne Monte Carlo simulacije, a da bi se pritom postigle performance Random Forest modela na razini sistematskih pogrešaka pri čistoj atmosferi. Odgovor na ovo pitanje nije jednostavan s obzirom na veliki broj varijabli, ali se može dati uz određena ograničenja. Kako bismo odgovorili na ovo pitanje, procijenili smo kako se mijenja rekonstruirana energija istog detektiranog (simuliranog) događaja u ovisnosti o tome koriste li se standardne ili prilagođene Monte Carlo simulacije za produkciju Random Forest modela. Dobivena razlika u rekonstruiranoj energiji uspoređena je s CTA zahtjevom A-PERF-2050 koji navodi da sistematske pogreške u mjerenju apsolutnog intenziteta Čerenkovljevog zračenja moraju biti manje od 8%. Za niske oblake između 5 km i 7 km iznad razine mora, sistematske pogreške u mjerenju energije uvijek su iznad 8% za oblake s transmisijom nižom od 95%. U slučaju visokih oblaka (≥ 13 km iznad razine mora), standardne Monte Carlo simulacije mogu se sigurno koristiti za energije iznad 150 GeV bez obzira na transmisiju oblaka te na cijelom energijskom rasponu za transmisije ≥ 80%. Ispod navedene energije učinci oblaka obično su jači, a sustavne nesigurnosti rastu iznad 8%. Što su oblaci viši, to se u više slučajeva mogu koristiti standardne Monte Carlo simulacije, naravno u ovisnosti o energiji gama-zrake. Tako se na primjer standardne
simulacije mogu sigurno koristiti samo za energije iznad 1 TeV i 10 TeV za oblake na 11 odnosno
9 km iznad razine mora. Metoda prilagođenih Monte Carlo simulacija testirana je na podacima Maglice Rakovica prikupljenima pri zajedničkim opažanjima teleskopa LST-1 i MAGIC u uvjetima slabe do jake naoblake, pri čemu su popratna LIDAR mjerenja korištena za identifikaciju oblaka i modeliranje atmosferskih profila potrebnih za Monte Carlo simulacije. Različiti parametri, uključujući osnovne parametre koji opisuju sliku u kameri, uspoređeni su između Monte Carlo simulacija i stvarnih podataka potvrđujući dobro slaganje. Također su izračunati osnovni parametri koji karakteriziraju odziv teleskopa. Studija je pokazala da se za opažanja pri niskom zenitu osjetljivost sustavno smanjuje pri energijama do 1 TeV - za faktor 3 na energijskom pragu ili manje pri višim energijama, u usporedbi s osjetljivošću u čistoj atmosferi. Unatoč tim učincima, odziv teleskopa ostaje na prihvatljivoj razini u skladu sa zahtjevima konzorcija CTA ili cak na razini usporedivoj s promatranjima za čistu atmosferu. Prilagođene Monte Carlo simulacije daju realistične spektralne parametre i dobiveni spektar dobro se slaže s referentnim spektrom. Naprotiv, u slučaju kada se standardne Monte Carlo simulacije koriste za generiranje Random Forest modela, spektar je značajno podcijenjen čak i pri najvišim energijama (do ≈ 40%).
Važno je napomenuti da ovakav pristup zahtijeva velike računalne resurse. U najboljem slučaju različite Monte Carlo simulacije moraju se generirati na dnevnoj bazi, a najčešće i na bazi jednog opažačkog ciklusa (u trajanju od 20 minuta). U mnogim slučajevima metode korekcije mogu dati usporedivu izvedbu te bi se trebale koristiti ako za to postoje indikacije. Međutim, prilagođene Monte Carlo simulacije nezaobilazan su alat u slučajevima kada se opažaju varijabilni izvori u uvjetima promjenjive naoblake, na primjer oblaci koji prolaze kroz vidno polje teleskopa čija je varijabilnost kraća od varijabilnosti vremenskih uvjeta. U takvim slučajevima teško je razlikovati učinke oblaka od intrinzične varijabilnosti izvora te se klasičnim metodama korekcije ne može rekonstruirati stvarni spektar. Zbog trajanja simulacija i ograničenih računalnih resursa prilagođene Monte Carlo simulacije nisu zamišljene kao dio standardne analize, već bi se trebale izvoditi na zahtjev korisnika (voditelja opažačke smjene, osobe zadužene za analizu na licu mjesta, tzv. onsite analizu, ili drugih) u slučajevima kada se ocijeni da klasična metoda korekcije podataka nije primjenjiva. U takvom je slučaju jedini nestandardni ulazni parametar za Monte Carlo simulacije odgovarajući atmosferski profil izveden iz, na primjer, LIDAR mjerenja
The scanning electron microscope in microbiology and diagnosis of infectious disease
No full textPretražni elektronski mikroskop (SEM) koristi snop elektrona za pretraživanje površine uzorka. SEM omogućuje analizu površinske strukture mikroorganizama, a fokus ovog rada je njegova upotreba u mikrobiologiji i dijagnostici zaraznih bolesti. U radu je opisan povijesni razvoj mikroskopije, građa i rad pojedenih dijelova mikroskopa, proces nastanka slike i učinci koji utječu na njezinu kvalitetu. Objašnjen je proces međudjelovanja elektrona s uzorkom te nastanak različitih vrsta signala koji pružaju informacije o građi i sastavu uzoraka. Naglasak ovog rada je na opisu procesa pripreme mikrobioloških uzoraka za SEM analizu te problemima koji se javljaju tijekom tog procesa. Inovacije u pripremi uzoraka predstavljene su kroz aktualna istraživanja koja pokazuju potencijal za korištenje SEM-a u kliničkoj dijagnostici zaraznih bolesti. Rad SEM-a opisan je na praktičnom primjeru analize bakterija Pseudomonas fluorescens i Klebsiella pneumoniae, snimljenih na FEG SEM-u JSM-7800F u Laboratoriju za pretražnu elektronsku mikroskopiju Sveučilišta u Rijeci
Rad ne sadrži naslov na drugom jeziku.
No full textThe investigation of two-dimensional (2D) materials has attracted a great interest after
the discovery of the one-atom-thick material - graphene, in 2004. Due to its semimetallic
nature, graphene is not suitable for easy implementation in the semiconducting industry.
On the other hand, layered semiconducting materials, such as monolayer (1L) MoS2,
have been proven to be good candidates for fabrication of various devices. Its bandgap
is in the visible part of the electromagnetic spectrum, making it a good candidate for
various applications: photovoltaics, solar cells, transistors, etc. The biggest obstacle in the
industrialization of 2D materials is reproducible and cheap synthesis which would produce
high-quality, large-area samples with small defect concentration. High-quality samples can
be fabricated with the mechanical exfoliation technique, but its major drawbacks are that
it is not scalable nor reproducible. On the other hand, the chemical vapour deposition
(CVD) technique has all the desirable properties, but the optimization of the growth
parameters is time-consuming. Not all CVD-grown samples have the same quality, since
this is highly dependent on the growth parameters.
The focus of the first part of my Thesis is establishing the optimum growth parameters which yield samples with desirable properties: high-quality, large lateral size MoS2
monocrystals with small defect concentration. Afterwards, the spatial distribution of
intrinsic defects in 1L MoS2 was determined using various non-invasive microscopic techniques. These results were correlated with the growth parameters and it was shown that
the growth temperature (TG) has a major effect on the defect concentration and type
in 1L MoS2. Even though all samples analysed in Chapter 4 have equilateral triangular
shape, their optical and electronic properties differ due to different growth parameters.
The final part of my Thesis involves the utilisation of intrinsic defects in 1L MoS2. By
mixing different metallic precursors in the CVD growth process, it is possible to synthesise
either alloys or heterostructures. This route of defect-engineering can provide a material
with completely new properties, which are not typical for the host material. In Chapter 5 preliminary all-optical analyses of monolayer Mo1−xWxS2 and complex WS2/MoS2
heterostructure are presented.Istraživanje dvodimenzionalnih (2D) materijala je doživjelo procvat nakon izoliranja jednog sloja grafita - grafena. Grafen je materijal debljine jednog atoma ugljika, koji ima
odličnu vodljivost te čvrstoću. Budući da je grafen polumetal, njegova primjena u poluvodičkoj industriji zahtijeva komplicirane i skupe tehnike modificiranja njegovog energijskog
procijepa. S druge strane, slojeviti poluvodički materijali, poput MoS2, su odlični kandidati za proizvodnju uređaja koji su se dosada temeljili na siliciju. Jednosloj (1L) MoS2
ima energijski procijep u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra, što ga čini vrlo pogodnim materijalom za proizdvodnju raznih uređaja: solarne ćelije, tranzistore, diode itd.
Najveća prepreka u industrijalizaciji 2D materijala je nepostojanje procesa sinteze koji
će rezultirati s visokokvalitetnim, monokristalnim uzorcima velike površine i s niskom
koncentracijom defekata. Visokokvalitetni uzorci se mogu proizvesti metodom mehaničke
eksfolijacije, međutim, najveći nedostatci ove metode su nereproducibilnost i neskalabilnost. S druge strane, tehnika kemijske depozicije para (eng. chemical vapour deposition -
CVD) ima sva poželjna svojstva te je uz to jeftina tehnika, ali je uspostavljanje idealnih
parametara rasta vremenski vrlo zahtjevno. Parametri rasta bitno utječu na svojstva i
kvalitetu materijala, kao i na koncentraciju te vrstu defekata. Uzorci naraštani pri idealnim parametrima rasta imaju prostorno homogena optička i elektronička svojstva na
skali od ∼ 40µm, ali su ta svojstva i vremenski homogena, u smislu da se ne mijenjaju
značajno zbog utjecaja atmosferskih uvjeta.
Prvi dio moje doktorske disertacije odnosi se na uspostavljanje parametara rasta koji
rezultiraju uzorcima poželjnih svojstava: visoko-kvalitetni, monokristalinični uzorci velike površine i niske koncentracije defekata. Nadalje, istraživala sam prostornu raspodjelu
intrinzičnih defekata u 1L MoS2 koristeći neinvazivne mikroskopske tehnike. Rezultate
sam korelirala sa parametrima rasta te sam pokazala kako temperatura rasta (TG) uvelike
utječe na koncentraciju i vrstu defekata u 1L MoS2. Iako svi uzorci analizirani u četvrtom poglavlju imaju oblik jednakostraničnog trokuta, bez vidljivih granica zrna ili drugih
pukotina, njihova optička i elektronička svojstva se razlikuju upravo zbog toga što su naraštani na drugačijim TG. Zadnji dio moje disertacije odnosi se na iskorištavanja defekata
u 1L MoS2 u svrhu poboljšavanja postojećih svojstava ili uvođenja novih. Korištenjem
mješavine različitih metalnih prekursora moguće je sintetizirati legure ili heterostrukture
preciznim kontroliranjem TG tijekom procesa CVD sinteze. U petom poglavlju predstavii
ljene su preliminarne analize optičkih spektara jednoslojne Mo1−xWxS2 legure i složene
WS2/MoS2 heterostrukture
Potraga za narušenjem Lorentzove simetrije koristeći gama-zrake iz Markariana 421
No full textMeasurements of quantum gravity could be made by looking at some of the proposed quantum gravity effects, such as fluctuations of space-time. The Lorentz invariance violation (LIV) effect appears as a consequence of the modified photon dispersion relation, used to model the effect of space-time fluctuations on gamma rays. Using the LIV time of flight analysis, we are able to look for quantum gravity effects using observations at energies much lower than the Planck scale. One of the most popular methods for the LIV time of flight analysis is the maximum likelihood method. In this thesis, we focused on looking at how the choice of the function used to create the light curve template affects the maximum likelihood analysis. The functions used were: i) sum of Gaussian distributions, ii) sum of Cauchy distributions, iii) sum of skewed Gaussian distributions, iv) Fourier series, v) Kernel density estimation. This analysis was based on simulations of observations of Markarian 421 on the night of 24 to 25 of April 2014, preformed by Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) telescopes. Fourier series and Kernel density estimation were not able to achieve a satisfying fit of the observed data, so their light curves were not used for the final maximum likelihood analysis. For the other functions, the fits managed to capture the structure of the light curve with more accuracy. Furthermore, their χ2 tests were very similar, so they made good candidates for comparison. The recreated light curves were then used in the LIVelihood software for LIV time of flight studies. Using simulations, LIV parameter λ was calculated along with the respective upper and lower limits to form a 95% confidence interval. The light curve template created using the sum of skewed Gaussian distributions was not converging in enough simulations for the λ distribution to be calculated. For the light curve templates created using the sum of Gaussian distributions and the sum of Cauchy distributions λ was calculated to be (−139.9±875) s/TeV and (−76.22±971) s/TeV, respectively. In addition, the lower limit on the energy at which the effects of quantum gravity become significant in the linear term were calculated from λ and amount to E(G) QG1 = 2.48557·10^17 GeV and E(C) QG1 = 3.11314·10^17 GeV for the sum of Gaussian distributions and the sum of Cauchy distributions light curve templates, respectively.Kvantna gravitacija bi se mogla mjeriti pomoću nekih od predloženih efekata kvantne gravitacije, kao na primjer fluktuacije prostor-vremena. Efekt narušenja Lorentzove simetrije (LIV) pojavljuje se kao posljedica modificirane disperzijske jednadžbe fotona, koja se koristi za modeliranje efekta fluktuacija prostor-vremena na gamma-zrake. Koristeći LIV analizu vremena leta, možemo promatrati efekte kvantne gravitacije koristeći opažanja na energijama puno nižim od Planckove skale. Jedna od najpopularnijih metoda za LIV analizu vremena leta je maximum likelihood metoda. U ovom radu fokusiramo se na promatranje kako odabir funkcije kojim se kreira uzorak svjetlosne krivulje utječe na maximum likelihood analizu. Funkcije koje smo koristili su: i) suma Gaussovih raspodjela, ii) suma Cauchy raspodjela, iii) suma asimetričnih Gaussovih raspodjela, iv) Fourierov red, v) Kernel density estimation (KDE). Ova analiza je bila bazirana na simulacijama opažnja Markariana 421 u noći od 24. do 25. travnja 2014., s Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) teleskopima. Prilagodbe podataka s Fourierovim redom i KDE-om nisu dale zadovoljavajuće rezultate te ih nismo koristili u konačnoj analizi. Ostale funkcije su puno bolje prikazale strukturu podataka. Također rezultati njihovih χ2 testova su međusobno jako slični što znači da smo ih mogli pouzdano uspoređivati. Svjetlosne krivulje dobivene iz prilagodbe smo zatim koristili u LIVelihood softveru za LIV analizu vremena leta. Koristeći simulacije izračunali smo LIV parametar λ skupa s njegovim gornjim i donjim granicama da bi dobili 95% interval pouzdanosti. Distribucija parametra λ nije bila izračunata za svjetlosnu krivulju dobivenu iz sume asimetričnih Gaussovih raspodjela jer minimum nije konvergirao u dovoljno simulacija. Za svjetlosne krivulje dobivene iz sume Gaussovih raspodjela i Cauchyevih distribucija vrijednost parametra λ iznosi (− 139.9 ± 875) s/TeV i (−76.22 ± 971) s/TeV, respektivno. Za kraj pomoću parametra λ izračunate su donje granice vrijednosti energije na kojoj efekti kvantne gravitacije postaju signifikantni u linearnom članu i one iznose E(G) QG1 = 2.48557 · 10^17 GeV za sumu Gaussovih raspodjela i E(C) QG1 = 3.11314 · 10^17 GeV za sumu Cauchyevih distribucija
Wetting properties of ZnO-coated cellulose materials
No full textUslijed ubrzanog rasta industrijalizacije, onečišćenje voda industrijskim organskim otpadima je postao jedan od vodećih problema suvremene civilizacije. U ovome radu naglasak je na ispitivanju svojstava potencijalnog pročišćivača koji bi omogućio razgradnju organskog polutanta na ekološki prihvatljive produkte, a da pritom bude ekonomski isplativ.
Izabrani materijal koji je korišten kao supstrat je celuloza, jedan od najrasprostranjenijih biopolimera. Na uzorke celuloze su putem ALD tehnike Depozicije atomskih slojeva (eng. ALD, atomic layer deposition) deponirani tanki slojevi cinkovog oksida (ZnO). Korištena su dva instrumentalna postava ove precizne tehnike: termički ALD i plazmom potpomognuti ALD. Radi sposobnosti stvaranja reaktivnih oksidanata pod utjecajem UV svjetlosti, ekonomičnosti i ekološke prihvatljivosti, cinkov oksid je upotrebljen kao fotokatalizator. Za određivanje kinetike razgradnje modelnog polutanta (metil oranž, MO) primjenjena je UV/VIS spektroskopija.
Nakon eksperimentalnog izvođenja, napravljena je statistička obrada te su ključni podatci prikazani grafički. U početku izlaganja uzoraka UV zračenju uočavaju se sličnosti između termičkog i plazmom potpomognutog ALD-a, a nakon perioda od 80 minuta izloženosti UV zračenju nastaju prve razlike između ova dva postava. Na temelju rezultata eksperimenta, neznatnu bržu razgradnju MO pokazala je metoda termičkog ALD s uzorkom celuloze. Nadalje, kako bi se utvrdila apsorpcija celuloznog materijala rađen je eksperiment u kojem je mjerena masa uzoraka u istim vremenskim razmacima,a da su pritom uzorci bili uronjeni u vodu ili ulje. Preračunavanjem se dobio postotak apsorpcije uzoraka. Najveću hidrofilnost i oleofobnost pokazala je čista celuloza, dok je celuloza obložena termičkim putem ZnO pokazala najveću oleofilnost (40,48%) i najmanju hidrofilnost (72,00%) u odnosu na ta tri uzorka.
U konačnici celulozni materijal s cinkovim oksidom posjeduje značajan potencijal da uz preinake bude efikasan pročišćivač vode
Oxidation of metallic titanium investigated by x-ray photoemission spectroscopy (XPS)
No full textU ovom radu se istraživao proces oksidacije titana induciran bombardiranjem ionima O2 +
pomoću spektroskopije fotoelektrona rendgenskim zrakama (XPS). Analizom fotoemisijskih
spektara uočene su značajne transformacije elektronske stukture titana na površini materijala
tijekom procesa oksidacije. Prije izlaganja uzorka kisikovim ionima je spektar oko Ti 2p
atomske razine pokazivao samo metalnu fazu titana. Međutim, s povećanjem vremena
bombardiranja, povećavao se intenzitet vrhova koji predstavljaju različite titanove okside: TiO,
Ti2O3 i TiO2, što ukazuje na progresivnu pokrivenost površine titana slojevima oksida. Nakon
180 minuta bombardiranja O2 +
ionima, TiO2 faza je postala dominantna, iako su metalni Ti i niža
oksidna stanja i dalje prisutni. Ovi zaključci su dodatno potvrđeni analizom fotomisijskih
spektara oko valentnog pojasa, koji su, s povećanjem vremena iradijacija kisikovim ionima,
pokazivali opadajući intenzitet vrha karakterističnog za metalni titan i rast intenziteta vrhova koji
su povezani s valentnim pojasom TiO2. Utvrđeno je da je proces oksidacije pretežno kontroliran
difuzijom, s paraboličnom stopom rasta TiO2 u skladu s Wagnerovom teorijom. Naša analiza
sugerira da na mehanizam oksidacije titana prvenstveno utječe difuzijski transport Ti kationa
kroz jednostruko nabijene kationske praznine, formirane tijekom bombardiranja materijala.In this work, we investigated the oxidation of titanium induced by O2 +
ion bombardment using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The analysis of photoemission spectra revealed
significant transformations of the titanium electronic structure on the surface of the material
during the oxidation process. Before exposing the sample to oxygen ions, the spectrum around
the Ti 2p atomic level showed only the metallic phase of titanium. However, as bombardment
time increased, the intensity of the peaks representing different titanium oxides (TiO, Ti2O3 and
TiO2) increased, as well, indicating the progressive coverage of the titanium surface with oxide
layers. After 180 minutes of bombardment with O2 +
ions, the TiO2 phase becomes dominant, although metallic Ti and lower oxides are still present. These conclusions were confirmed by the analysis of photomission spectra around the valence band, which, with increasing oxygen
irradiation time, showed a decreasing intensity of the peak characteristic for metallic titanium
and an increase in the intensities of the peaks associated with the TiO2 valence band. The
oxidation process was predominantly controlled by diffusion, with a parabolic growth rate of
TiO2, consistent with Wagner's theory. Our analysis suggests that the mechanism of titanium
oxidation is primarily influenced by the diffusion transport of Ti cations through singly charged
cation vacancies, formed during the bombardment of the material
Inquiry-based physics teaching- Designing laboratory exercises in mechanics for the seventh grade of elementary school
No full textUčenici u nastavnom predmetu Fizika razvijaju sposobnost znanstvenog razmišljanja i zaključivanja te upoznaju načine stjecanja novih znanja iz područja prirodnih znanosti. S obzirom da je Fizika istraživačka disciplina, potrebno je da i nastava Fizike bude istraživačka. Cilj ovog diplomskog rada je promicanje istraživačke nastave u nastavi Fizike u sklopu odabranih laboratorijskih vježbi iz mehanike u sedmom razredu osnovne škole. Prema novom nastavnom kurikulumu iz Fizike, pokusi trebaju biti uklopljeni u nastavni proces kao sredstvo upoznavanja i istraživanja fizičkih pojava. Upravo iz tog razloga, u ovom je radu metodički oblikovano šest pokusa iz područja mehanike: Slaganje sila, Težina, Hookeov zakon, Određivanje faktora trenja, Zakon poluge i Arhimedovo načelo. Pojmovi i koncepti koji se istražuju ovim vježbama obrađuju se u nastavnoj cjelini Međudjelovanje, na početku sedmog razreda osnovne škole i najčešće učenicima predstavljaju prve susrete s istraživačkom nastavom. Vježbe su oblikovane koristeći model u istraživačkoj nastavi koji se naziva 5 E, a koji sadrži pet faza: motivaciju, istraživanje, objašnjavanje, razradu i evaluaciju. U ovom radu su uključene prve četiri faze. Također, u radu su opisana osnovna obilježja istraživačke nastave Fizike i dan je teorijski pregled pojmova i koncepata koji se ovim vježbama istražuju. Primjeri metodički oblikovanih laboratorijskih vježbi mogu poslužiti srednjoškolskim nastavnicima kao i sveučilišnim nastavnicima uvodnih kolegija fizike i fizičkih praktikuma
Modification of titanium dioxide thin films grown by atomic layer deposition
No full textU ovom radu pripremili smo tanke filmove titanijeva dioksida (TiO2) metodom depozicije atomskih slojeva (ALD). Proučavali smo kontrolirano uvođenje defekata u TiO2 anatas i rutil niskonergijskim H2+ i Ar+ ionskim bombardiranjem. Cilj nam je bio podešavanje njihovih kemijskih, strukturalnih, optičkih, električkih, fotokatalitičkih i drugih svojstava. XPS analiza je pokazala da se sve površine TiO2 reduciraju pod utjecajem ionskog bombardiranja na način da Ti4+ oksidacijsko stanje djelomično prelazi u Ti3+ i Ti2+ stanje. Međutim mehanizam redukciji oksida se razlikuje u slučaju H2+ i Ar+ bombardiranja. Osim toga, detektirana stanja unutar energijskog procijepa anatasa i rutila, koja nastaju uslijed ionskog bombardiranja, ukazuju na metalizaciju njihove površine. SIMS dubinska analiza je pokazala da Ar+ ionska zraka značajno jetka površinu uzoraka, dok je debljina filma nakon H2+ bombardiranja ostala nepromijenjena. Dodatno, kod filmova modificiranih vodikovim ionima, u SIMS dubinskim spektrima se opaža karakteristični implantacijski profil vodika, u skladu s TRIM simulacijama provedenima u sklopu ovog rada. GIXRD analiza je ukazala na moguću djelomičnu amorfizaciju površinskih slojeva anatasa i rutila. Iz SEM analize modificiranih površina anatasa i rutila, se opažaju promijene u morfologiji površina anatsa i rutila, nastale kao posljedica jetkanja površine Ar+ ionskom zrakom. Za razliku od toga, H2+ ionski snop ne mijenja značajno površinsku morfologiju anatasa, dok se kod rutila opaža nastanak izbočina na kristalnim zrnima. Određivanjem optičkog energijskog procijepa uzoraka prije i nakon ionskog bombardiranja, pokazali smo da se energijski procijep anatasa i rutila povećava nakon modifikacije ionskim bombardiranjem. Mjerenjem fotokatalitičke aktivnost filmova anatasa i rutila prije i nakon H2+ ili Ar+ bombardiranja pokazali smo da se ona značajno smanjuje kod modificiranih uzoraka u odnosu na nemodificirane.In this work, we prepared thin films of titanium dioxide (TiO2) using the atomic layer deposition (ALD) method. We studied the controlled introduction of defects in TiO2 anatase and rutile by low-energy H2+ and Ar+ ion bombardment. Our goal was to modify their chemical, structural, optical, electrical, photocatalytic and other properties. XPS analysis showed that all TiO2 surfaces are reduced under the influence of ion bombardment so that the Ti4+ oxidation state partially reduces to Ti3+ and Ti2+ states. However, the oxide reduction mechanism is different in the case of H2+ and Ar+ bombardment. In addition, the detected states within the band gap of anatase and rutile, which arise due to ion bombardment, indicate the metallization of their surface. SIMS in-depth analysis showed that the Ar+ ion beam significantly etches the surface of the samples, while the film thickness remained unchanged after H2+ bombardment. Additionally, in the case of films modified by hydrogen reduction, a characteristic hydrogen implantation profile is observed in the SIMS depth spectra of both anatase and rutile, in accordance with the TRIM simulations performed as part of this work. GIXRD analysis indicated a possible partial amorphization of the surface layers of anatase and rutile. From the SEM analysis of the modified samples, changes in the surface morphology of anatase and rutile are observed, resulting from the etching of the surface by Ar+ ion beam. In contrast, the H2+ ion beam does not significantly change the surface morphology of anatase, while the formation of protrusions on the grains is observed in the case of rutile. By determining the optical band gap of the samples before and after ion bombardment, we showed that the band gap of both anatase and rutile increases after the modification. By measuring the photocatalytic activity of anatase and rutile films before and after H2+ or Ar+ bombardment, we showed that it significantly decreases in modified samples compared to unmodified ones