• Integracja mikroskopu rentgenowskiego STXM z mikroskopem optycznym VLM.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Krzysztof Matlak

Krótki opis: Obrazowanie w skaningowym transmisyjnym mikroskopie rentgenowskim (STXM), o rozdzielczości rzędu kilkudziesięciu nanometrów, wymaga wcześniejszej charakteryzacji próbek, których rozmiary wynoszą zazwyczaj kilka milimetrów. Bez takiej wstępnej selekcji skanowanie całej próbki z nanometryczną rozdzielczością jest zbyt czasochłonne i prowadzi do nieefektywnego wykorzystania kosztownej wiązki synchrotronowej. Dlatego kluczowe jest wcześniejsze wytypowanie obszarów zainteresowania (ROI) przy użyciu technik o większym polu widzenia. W tym celu stosuje się mikroskop optyczny NIKON pracujący w świetle widzialnym (VLM), wyposażony w stolik X–Y z cyfrową kontrolą pozycjonowania, który umożliwia szybką wstępną analizę próbek (m.in. ocenę grubości, identyfikację ROI oraz kontrolę ciągłości okienek membranowych).
Celem pracy magisterskiej jest opracowanie systemu wspierającego przebieg procesu eksperymentalnego w STXM poprzez integrację obrazowania optycznego (VLM) z systemem pozycjonowania mikroskopu rentgenowskiego. System będzie umożliwiał rejestrację obrazów próbki wraz z ich precyzyjną lokalizacją względem punktu referencyjnego oraz ich późniejsze wykorzystanie w środowisku sterowania STXM. Umożliwi to szybkie i powtarzalne odnajdywanie wybranych obszarów ROI na próbce umieszczonej w piezoskanerze mikroskopu STXM. Integralną częścią pracy będzie udział w rzeczywistych eksperymentach prowadzonych na stacji STXM linii synchrotronowej DEMETER, w tym uczestnictwo w pomiarach oraz analizie danych uzyskanych podczas badań.

• Implementacja trybu detekcji TEY (Total Electron Yield) w mikroskopie STXM.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Tomasz Strączek

Krótki opis: Temat pracy dotyczy rozszerzenia możliwości badawczych mikroskopu STXM poprzez implementację trybu detekcji TEY (Total Electron Yield). Technika ta, oparta na pomiarze prądu próbki generowanego przez emisję elektronów wtórnych, pozwala uzyskać informacje o stanie chemicznym materiału (np. stopniu utlenienia i lokalnym środowisku atomowym), a także — w odpowiednich warunkach — o jego właściwościach magnetycznych. W przeciwieństwie do standardowego trybu transmisyjnego, TEY umożliwia badanie próbek nieprzezroczystych oraz takich, które są zbyt grube do pomiarów transmisyjnych, co znacząco poszerza zakres możliwych eksperymentów. Dzięki temu implementacja tego trybu stanowi istotny krok w kierunku bardziej uniwersalnego wykorzystania mikroskopu STXM.
Praca ma charakter eksperymentalno-instrumentalny i obejmuje integrację toru pomiarowego (pikoamperomierz, konwersja sygnału, system akwizycji oparty na FPGA) z istniejącym oprogramowaniem sterującym mikroskopem. Student będzie miał możliwość pracy z zaawansowaną aparaturą badawczą oraz udziału w uruchamianiu nowej funkcjonalności pomiarowej, która znajdzie zastosowanie w rzeczywistych eksperymentach, w tym z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego na linii DEMETER.

• Optymalizacja przepływu informacji w pomiarach ptychograficznych.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Krzysztof Matlak

Krótki opis: Ptychografia jest jednym z zaawansowanych trybów pracy skaningowego transmisyjnego mikroskopu rentgenowskiego (STXM), wykorzystywanym do rekonstrukcji obrazów o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Metoda polega na rejestracji serii obrazów dyfrakcyjnych z kolejnych punktów próbki, które następnie są przetwarzane numerycznie w celu odtworzenia jej struktury w przestrzeni rzeczywistej. Technika ta generuje duże ilości danych oraz wymaga ścisłej synchronizacji elementów systemu pomiarowego, takich jak mikroskop, kamera i system sterowania. Kluczowym wyzwaniem jest więc zapewnienie efektywnego i stabilnego przepływu informacji oraz właściwe przygotowanie danych wejściowych do rekonstrukcji obrazu.
Celem pracy magisterskiej jest przygotowanie i uruchomienie układu pomiarowego w trybie ptychografii (próbka, kamera) na stacji STXM linii DEMETER w synchrotronie SOLARIS oraz opracowanie i optymalizacja procesu przetwarzania danych dyfrakcyjnych. Prace obejmą integrację i usprawnienie komunikacji pomiędzy elementami systemu akwizycji danych (mikroskop, kamera, komputer), dobór i walidację parametrów wejściowych do rekonstrukcji oraz stworzenie spójnego środowiska zarządzającego całym procesem pomiarowym. Integralną częścią pracy będzie udział w eksperymentach ptychograficznych realizowanych na linii DEMETER oraz rekonstrukcja obrazów na podstawie rzeczywistych danych pomiarowych zebranych podczas eksperymentów synchrotronowych na linii DEMETER.

• Opracowanie układu kalibracji elementów optycznych mikroskopu STXM przy użyciu technik widzenia maszynowego.    

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Tomasz Strączek

Krótki opis: Celem pracy magisterskiej jest opracowanie i implementacja układu kalibracji elementów optycznych mikroskopu STXM (Scanning Transmission X-ray Microscope) z wykorzystaniem technik widzenia maszynowego. Kalibracja precyzyjnych elementów optycznych mikroskopu ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia wysokiej jakości obrazowania oraz poprawności wykonywanych pomiarów, przy jednoczesnym ograniczeniu czasochłonnych procedur ręcznych.
W ramach pracy magistrant będzie odpowiedzialny za przygotowanie oprogramowania wykorzystującego istniejący system wizyjny, przeznaczonego do automatycznego rozpoznawania położenia wybranych elementów optycznych mikroskopu. Identyfikacja tych elementów może być realizowana m.in. na podstawie specjalnie zaprojektowanych markerów lub charakterystycznych cech geometrycznych. Opracowane algorytmy przetwarzania obrazu powinny umożliwiać detekcję obiektów, analizę ich położenia w polu widzenia kamery oraz wykonywanie precyzyjnych pomiarów względnych odległości pomiędzy nimi.
Zakres pracy obejmuje również integrację opracowanego oprogramowania z istniejącą infrastrukturą systemu wizyjnego, a także weryfikację poprawności i dokładności zaproponowanej metody kalibracji. Efektem pracy będzie narzędzie wspomagające automatyczną kalibrację układu optycznego mikroskopu STXM, mogące przyczynić się do zwiększenia powtarzalności ustawień, skrócenia czasu kalibracji oraz ograniczenia wpływu błędów operatora.
Praca ma charakter aplikacyjny i łączy zagadnienia z zakresu optyki, automatyki, analizy obrazu oraz programowania systemów pomiarowych.

• Optymalizacja przetwarzania i analizy wyników pomiarów z mikroskopu PEEM.

Promotor: Paweł Nita, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Anna Mandziak

Krótki opis: Proponowana praca magisterska będzie podzielona na dwie części. Część pierwsza związana będzie z prowadzeniem prac badawczych na linii DEMETER na stacji końcowej mikroskopu fotoemisyjnego PEEM. Kandydat będzie zobowiązany do zapoznania się z podstawami funkcjonowania mikroskopu PEEM, preparatyką próbek w środowisku UHV oraz wykonywaniem pomiarów przy wykorzystaniu techniki w asyście opiekuna infrastruktury badawczej. Zasadnicza część pracy poświęcona będzie rozwojowi oprogramowania do przetwarzania, analizy i wizualizacji wyników pomiarów (w języku Python) . Głównym celem jest implementacja zaawansowanych algorytmów z zakresu przetwarzania obrazów w celu optymalizacji procesu analizy danych. Proponowany temat łączy zagadnienia mieszczące się w nurcie nowoczesnej fizyki ciała stałego/inżynierii materiałowej oraz szeroko rozumianej nauce o danych.

• Pomiar parametrów wiązki synchrotronowej na linii pomiarowej POLYX w SOLARIS.

Promotor: Paweł Korecki, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Katarzyna Sowa

Krótki opis: Celem proponowanej pracy magisterskiej jest pomiar parametrów energetycznych i przestrzennych wiązki rentgenowskiej generowanej na linii eksperymentalnej PolyX, która jest budowana w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS w Krakowie.Kandydat dołączy do działań interdyscyplinarnego zespołu fizyków, informatyków i inżynierów SOLARIS i będzie miał możliwość włączenia się w uruchomienie i pierwsze eksperymenty na nowej linii badawczej PolyX. Studia doktoranckie będą realizowane w Szkole Doktorskiej Nauk Ścisłych i Przyrodniczych na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej (UJ).

• Analiza dyfrakcji niskoenergetycznych elektronów LEED wraz z pomiarem i interpretacją krzywych I(V) kryształów 2D.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Natalia Olszowska

Krótki opis: W ramach pracy student powinien zapoznać się z techniką LEED oraz z oprogramowaniem pomiarowym. W ramach pracy student ma za zadanie zoptymalizowanie parametrów oprogramowania oraz aktualizacje oprogramowania. W ramach pracy student zmierzy i zanalizuje strukturę krystaliczną materiałów grafeno-podobnych takich jak GaS, PtS2, asenenu i innych. Porównanie obrazów dyfrakcyjnych dla kryształów 2D z kryształami 3D z nadstrukturą i bez. Ponadto zmierzy i przeanalizuje krzywe I(V) dla badanych materiałów.

• Modyfikacja struktury pasmowej semimetalu Weyla II typu przez nanoszenie adatomów na powierzchnię materiału.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Natalia Olszowska

Krótki opis: Pomiar struktury pasmowej semimetalu Weyla II typu (np. NbAs2) oraz jej modyfikacja poprzez nanoszenie adatomów na powierzchnię materiału. Nanoszonymi materiałami będą arsen oraz metale alkaliczne. Metale alkaliczne będą nanoszone w celu zbadania pasm przewodnictwa. Arsen będzie nanoszony w celu uzyskania warstwy arsenenu na podłożu NbAs2 o terminacji As. Analiza danych powinna ukazać pasma objętościowe – walencyjne oraz pasma przewodnictwa, powierzchniowe zależne od terminacji oraz pasma 2D warstwy arsenenu.

• Optymalizacja funkcji Shermana dla filtrów spinowych na linii URANOS.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Natalia Olszowska

Krótki opis: Głównym celem pracy będzie przygotowanie filtrów spinowych – warstwy tlenku żelaza na wolframie ich optymalizacja oraz pomiar funkcji Shermana oraz współczynnika odbicia. Pomiary optymalizacyjne będą prowadzone na próbkach referencyjnych z obserwowanym rozszczepieniem Rashby np. na powierzchni Au(111).

• Przygotowanie układu do pomiaru stopnia polaryzacji wiązki promieniowania synchrotronowego.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja , Kontakt w SOLARIS: Anna Mandziak

Krótki opis: Źródłem promieniowania synchrotronowego na linii DEMETER jest eliptycznie spolaryzowany undulator EPU. Urządzenie to wytwarza promieniowanie synchrotronowe o zmiennej polaryzacji: liniowej horyzontalnej i wertykalnej, kołowej oraz eliptycznej. Te ostatnie wykorzystywane są do pomiarów materiałów magnetycznych, w szczególności ferro- i ferrimagnetycznych. Aby móc w pełni scharakteryzować badany materiał niezbędna jest znajomość stopnia polaryzacji wiązki wytwarzanej przez undulator. Jednym ze sposobów pomiaru polaryzacji promieniowania z undulatora jest wykorzystanie próbek z prostopadłą anizotropią magnetyczną tj próbek, w których magnetyzacja będzie skierowana prostopadle do płaszczyzny próbki. Celem pracy magisterskiej jest przygotowanie metodą epitaksji z wiązki molekularnej MBE, cienkich warstw magnetycznych np. Co-Gd (multiwarstw) na membranie z azotku krzemu. Warstwy te będą następnie badane w skaningowym mikroskopie rentgenowskim STXM. Dokładna charakteryzacja tj. pomiar widm absorpcyjnych NEXAFS i magnetycznego dichroizmu kołowego, posłuży do wyznaczenia polaryzacji wiązki z undulatora EPU.

• Projekt i wykonanie nawijarki do drutu do produkcji cewki.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: w trakcie realizacji, Kontakt w SOLARIS: Jarosław Wiechecki

Krótki opis: W związku z rozwojem Sekcji Magnesów i Zasilaczy oraz perspektywą nowych projektów badawczych, pojawiło się zapotrzebowanie na budowę nawijarki do drutu. Zadaniem magistranta będzie stworzenie projektu koncepcyjnego i wykonawczego urządzenia, które będzie precyzyjnie nawijać drut o określonym przekroju na kopyto o zdefiniowanym kształcie. Projekt musi być na tyle uniwersalny, aby w przyszłości można było zmienić parametry układu tak aby móc wytworzyć cewki o innych parametrach. Jakość projektu zostanie potwierdzona obliczeniami teoretycznymi.

• Układ diagnostyczny do przedwczesnej detekcji awarii infrastruktury w synchrotronie Solaris.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Jarosław Wiechecki

Krótki opis: Synchrotron Solaris jest unikalnym na skalę Polski urządzeniem badawczym. Z uwagi na mnogość podsystemów oraz zwiększone ryzyko wystąpienia awarii, bardzo ważne jest stworzenie systemu umożliwiającego przeciwdziałanie, zapobieganie lub przewidywanie wystąpienia usterek w strategicznych grupach urządzeń. Zadaniem magistranta będzie analiza wybranych grup urządzeń pod kątem kontroli parametrów pracy urządzeń, dobór dodatkowych czujników wspomagających diagnostykę, opracowanie algorytmu prognozującego ich żywotność na podstawie odczytu sygnałów z czujników dostępnych w układzie i zaproponowanie układu diagnostycznego analizującego zebrane dane. Zaprojektowany układ powinien być skalowalny i uniwersalny, tzn. system pomiarowy powinien mieć możliwość podłączenia dodatkowych sygnałów oraz musi być zbudowany na tyle uniwersalnie i intuicyjnie, aby istniała możliwość zainstalowania go w różnych podsystemach.

• Niestandardowe formy promocji w komunikacji NCPS SOLARIS z naukowcami.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Agnieszka Cudek

Krótki opis: Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS jest unikalną jednostką naukową w skali kraju, dlatego też podejmowana działania promocyjne wychodzą po za ramy standardowo podjętych aktywności. Pomimo iż NCPS SOLARIS działa pod skrzydłami Uniwersytetu Jagiellońskiego, jednostka podejmuje niezależne działania w celu osiągania celów strategicznych. Profil jednostki badawczej i profil grupy docelowej (odbiorców) determinuje strategię podjętą przez NCPS SOLARIS do budowania rozpoznawalnej marki. Celem pracy magisterskiej będzie identyfikacja i opis podjętych działań, analiza ich skuteczności oraz opracowanie kolejnych strategii na przyszłość.

• Popularyzacja nauki jako sposób budowania rozpoznawalności marki instytutu badawczego.

Promotor: do ustalenia, Realizacja: trwa rekrutacja, Kontakt w SOLARIS: Agnieszka Cudek

Krótki opis: NCPS SOLARIS jest wyjątkową jednostka badawczą, które główne cele strategiczne opierają się na udostępnianiu infrastruktury badawczej dla naukowców. Jednocześnie nie mniej ważną działalnością instytutu jest popularyzacja nauki oraz budowanie świadomości istnienia synchrotronu w Polsce. Pracownicy Centrum co roku podejmują szereg działań otwierając swoje drzwi dla przeciętnych odbiorców, nie będących naukowcami. Celem pracy magisterskiej będzie analiza podjętych działań wraz ze zbudowaniem "persony" odbiorcy podjętych działań, ocena skuteczności podjętych kampanii promocyjnych oraz przedstawienie zarysu strategii na następne lata dotarcia do jak najszerszej grupy odbiorców.