Browsing by Author "Kwiatek, Wojciech"
Results Per Page
Sort Options
Item Badanie stanów elektronowych metali 3d w układach złożonych metodami spektroskopii promieniowania X(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2019) Nowakowski, Michał; Kwiatek, Wojciech; Czapla-Masztafiak, Joanna; Kapusta, Czesław; Witkowska, AgnieszkaSpektroskopia rentgenowska z wykorzystaniem Promieniowania Synchrotronowego jest zbiorem technik badawczych rozwijanych od dziesięcioleci. Spektroskopia absorpcyjna promieniowania X (XAS) pozwala otrzymać informację strukturalną i konfigurację elektronowych stanów nieobsadzonych badanego związku. Spektroskopia emisyjna promieniowania X (XES), pozwala na otrzymanie komplementarnej do XAS informacji strukturalnej oraz konfiguracji elektronowych stanów obsadzonych. Połączenie tych metod stanowi nowatorska spektroskopia RXES umożliwiająca zebranie analogicznych informacji w jednym eksperymencie. Dotychczas, spektroskopia RXES była głównie wykorzystywana w badaniach z dziedziny ciała stałego. Celem niniejszej rozprawy było wykonanie pomiarów metali 3d w różnych typach próbek i wykazanie różnic pomiędzy metodami XAS i Kβ RXES. Opisane zostały trzy eksperymenty podejmujące aktualne problemy badawcze, wykonane przy pomocy metod XAS i RXES oraz wsparte obliczeniami DFT i ab-initio wykonanymi przy pomocy teorii FMS. Pierwszy eksperyment skupiał się na zastosowaniu metody Kβ RXES do wyznaczenia struktury przerwy energetycznej w związkach nieorganicznych żelaza. Stanowi on podsumowanie możliwości metody RXES w dotychczasowych zastosowaniach fizyki ciała stałego. Ponadto, wprowadzony został nowy sposób radzenia sobie z efektem samoabsorpcji widocznym w widmach XAS. Drugi eksperyment to analiza mechanizmu oddziaływania białka PrPC z jonami Cu(II). Jest to przykład badania struktury heterogenicznej, przy użyciu spektroskopii absorpcyjnej przy krawędzi K Cu. W trakcie analizy został zidentyfikowany unikatowy proces transferu ładunku z ligandów na jon Cu(II) (LMCT) oraz przedstawiono rozwiązanie struktury kompleksu PrPC-Cu(II). Trzeci eksperyment to rozwiązanie problemu oddziaływania Cr(VI) z błonami lipidowymi. W tym przypadku zostały zastosowane i porównane obie techniki: XAS i Kβ RXES. W trakcie doświadczenia wykazano istnienie mechanizmu przechodzenia Cr(VI) przez błony lipidowe przy jednoczesnym wykorzystaniu potencjału redoks reakcji redukcji Cr(VI) -> Cr(III)/Cr(IV). W rezultacie obliczeń DFT i ab-initio zaproponowano i potwierdzono model tworzenia krótko żyjących kanałów w błonie lipidowej przy jednoczesnym trwałym wiązaniu Cr do składników błon. W trakcie analizy wyników, pokazane zostało zastosowanie spektroskopii Kβ RXES do badania materii organicznej i heterogenicznej. Dzięki temu udowodniono, iż przy pomocy techniki Kβ RXES możliwe jest pełne zrozumienie natury zachodzących zjawisk w tego typu próbkach. Pozwoli to na rozwinięcie metodologii badawczej, znacznie wykraczające poza dotychczasowe zastosowania fizyki ciała stałego.Item Obrazowanie układów złożonych techniką rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej z uwzględnieniem kontrastu zmiany fazy(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2018) Tkocz, Konrad; Kwiatek, Wojciech; Bielecki, Jerzy; Lankosz, Marek; Such, PiotrObserwacja i analiza struktur wewnętrznych obiektów obrazowanych techniką rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej możliwa jest, dzięki różnicy masowego współczynnika absorpcji lub współczynnika załamania promieniowania rentgenowskiego w badanych obszarach próbki. W obrębie danego typu tkanki różnica masowych współczynników absorpcji promieniowania X może być niewielka, co utrudnia obserwację szczegółów danej struktury. Głównym celem rozprawy doktorskiej było: zmodernizowanie i zoptymalizowanie układu obrazowania rentgenowskiego, opracowanie metody absorpcyjnego obrazowania rentgenowskiego pozwalającej na poprawę kontrastu między obrazowanymi strukturami obiektów biologicznych oraz wyznaczenie metody pozwalającej na obserwację sygnału wzmocnienia krawędziowego powstałego poprzez refrakcję wiązki promieniowania rentgenowskiego na krawędziach badanej próbki. Szczególnym celem pracy było udowodnienie tezy, iż zmieniając energetyczne widmo emisyjne polichromatycznego źródła twardego promieniowania rentgenowskiego uzyskuje się obrazy absorpcyjne cechujące się poprawą kontrastu między strukturami. Można także zaobserwować sygnał wzmocnienia krawędziowego. Rozdział 3 rozprawy obejmuje podstawowe zagadnienia teoretyczne z dziedziny mikrotomografii komputerowej. Opisano w nim właściwości promieniowania rentgenowskiego oraz sposoby jego oddziaływania z materią. Omówiono matematyczne podstawy algorytmów rekonstrukcji obrazu tomograficznego i przedstawiono podstawowe metody określania kontrastu obrazu. W Rozdziale 4 rozprawy opisano modernizację oraz optymalizację stosowanego układu obrazowania rentgenowskiego. Pokazano procedurę minimalizacji rozmiarów ogniska wiązki elektronów na anodzie lampy rentgenowskiej, co pozwoliło na uzyskanie przestrzennej zdolności rozdzielczej układu wynoszącej 2 . Zaprezentowano zmodernizowany system pozycjonowania próbki oraz system detekcji promieniowania X. Dzięki pracom związanym z modernizacją układu udało się uzyskać i przedstawić autorską metodę określenia powiększenia geometrycznego układu obrazowania. W Rozdziale 5 przedstawiono wyniki badań dotyczące opracowania autorskiej metody absorpcyjnego obrazowania rentgenowskiego. Określono zamodelowany sygnał zmiany rejestrowanej intensywności obrazów rentgenowskich wynikającej ze zmiany napięcia przyspieszającego źródła i porównano go z wynikami eksperymentalnymi. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono w sposób fenomenologiczny funkcję opisującą zmianę intensywności w zależności od napięcia przyspieszającego lampy rentgenowskiej. Pokazano również interpretację fizyczną znalezionej funkcji oraz cechy wyznaczonych parametrów funkcji. Rozdział 6 przedstawia analizę zmiany intensywności wzmocnionego sygnału krawędziowego w funkcji napięcia przyspieszającego lampy rentgenowskiej. W oparciu o przeprowadzoną analizę wyznaczono funkcję zmiany amplitudy wzmocnionego sygnału krawędziowego w zależności od napięcia lampy, dzięki której opracowano jakościową metodę wyznaczania obrazów rentgenowskich uwzględniających kontrast zmiany fazy. Na podstawie wyznaczonych metod przeprowadzono obrazowanie rentgenowskie obiektów biologicznych zbudowanych z pierwiastków lekkich oraz obiektów charakteryzujących się małą różnicą współczynników absorpcji promieniowania X. Dzięki wyznaczonym metodom udało się osiągnąć absorpcyjne rekonstrukcje rentgenowskie cechujące się lepszym kontrastem w porównaniu do konwencjonalnej techniki obrazowania. Udało się także uzyskać obrazy rentgenowskie uwzględniające kontrast zmiany fazy.Item Report on Research Activities 2017-2020(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021-05) Maj, Adam; Fornal, Bogdan; Grębosz, Jerzy; Horzela, Andrzej; Kopeć, Renata; Kwiatek, Wojciech; Lesiak, Tadeusz; Olko, Paweł; Skrzypek, Maciej; Świerblewska, Iwona; Świerblewski, Jacek; Wilczyński, Henryk; Zieliński, PiotrThe "Report on Research Activities 2017-2020" summarizes the most important highlights of the scientific activities at IFJ PAN in the last four years. These highlights encompass activities in both fundamental and application research. Studies concerning basic research were carried out at the Division of Particle Physics and Astrophysics, the Division of Nuclear Physics and Strong Interactions, the Division of Condensed Matter Physics and at the Division of Theoretical Physics. In turn, the works related to scientific applications were conducted at the Division of Interdisciplinary Research and the Division of Applications of Physics. Of particular importance is the Cyclotron Centre Bronowice (CCB), which is a spectacular demonstration of the strong connection between basic research and applications. Reported is also information about the Krakow School of Interdisciplinary PhD Studies (KISD) which is coordinated by IFJ PAN, about the division of the construction of scientific equipment and infrastructure (DAI), about accredited laboratories, as well as about the outreach activity which has been carried out with great vigor. We invite the Reader of the Report to learn about all of the main research achievements of our Institute in recent years.