Novinky z výzkumu laserů, elektronové mikroskopie, nanotechnologií a biomedicíny představí Ústav přístrojové techniky Akademie věd ČR na MSV BRNO 2009

1.9.2009, Technický týdeník Ústav přístrojové techniky v Brně (ÚPT) je pracoviště Akademie věd, které se orientuje především na špičkový základní výzkum v oblasti fyziky, elektroniky, nanotechnologií a biomedicíny. ÚPT je rovněž partnerem průmyslu, se kterým jej pojí více než padesátiletá tradice úspěšné spolupráce, v minulosti např. elektronový litograf (prof. Delong), laserový odměřovací systém (dr. Petrů). ÚPT se představí na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně v samostatné expozici, kde nabídne ke shlédnutí celou řadu vědeckých přístrojů a experimentálních systémů. Laserové a elektronové mikrotechnologie a nanotechnologie ÚPT představí na veletrhu unikátní zařízení „Nanokomparátor“, což je laserový interferometrický odměřovací systém určený např. pro podniková metrologická střediska. Systém měří s rozlišením v řádu desetiny nanometru a slouží pro kalibraci stupnic délkových měřidel a elektronických snímačů délky. Byl vyvinut během tří let ve spolupráci s firmou Mesing, s.r.o. a Českým metrologickým institutem v Praze (ČMI) za podpory Ministerstva průmyslu a obchodu (MPO). V expozici ÚPT bude dále vystavena „Aparatura pro vakuové svařování kovů elektronovým svazkem“, která umožňuje spojování obtížně svařitelných kovů a vytváření precizních vakuotěsných svarů. Tento exponát patří mezi špičku technologického výzkumu. Dále bude ke shlédnutí „Optická pinzeta“, což je specializovaný modul polovodičového laseru, který je určen pro instalaci do optického mikroskopu. Optická pinzeta je mimořádně zajímavý nástroj určený k bezkontaktním mikromanipulacím s částicemi a živými objekty prostřednictvím optických sil. Tento modul je doplněný také o ultrafialový „optický skalpel“, který dává experimentátorovi možnost provádět např. mikrooperace. V současnosti je tento modul ve výrobním sortimentu firmy Meopta optika, s.r.o., která se rovněž podílela na jeho vývoji za podpory projketu MPO. ÚPT na veletrhu také představí „Interferometrický laserový odměřovací systém pro nanometrologii“, který umožňuje velmi přesné řízení polohy měřicí sondy mikroskopu atomárních sil (AFM) ve všech třech souřadnicích pomocí 6-ti osého laserového měřicího systému. Vyvíjen je ve spolupráci s ČMI v Brně a Masarykovou univerzitou v Brně v rámci národního programu Nanotechnologie pro společnost. Dalším exponátem bude „Experimentální laserová svařovací hlavice“, která je vyvinuta pro výkonový CO2 laser a je určená k experimentům se svařováním kovů laserovým svazkem a ke studiu chování svarového kanálu a plazmového oblaku při svařování. Hlavice vznikla v rámci spolupráce s firmou Dendera, a.s. V expozici bude vystaven také „Systém pro bezkontaktní diagnostiku koncových měrek“, který představuje pilotní experimentální sestavu měřicího systému využívající interferenci bílého a laserového světla. Účelem tohoto systému je přesně změřit délku koncové měrky a dále i stupeň jejího poškození na měřicích čelech. Na výzkumu této měřicí metody se podílí opět firma Mesing, s.r.o. a ČMI v Praze. Oba posledně jmenované exponáty vznikly za podpory Národního programu výzkumu z MPO. Elektronová litografie, elektronová mikroskopie a nanopovlaky V rámci veletrhu se návštěvníci mohou seznámit také s moderními metodami tvorby mikrostruktur vytvářených „Elektronovým litografem“ vyvinutým v ÚPT. Vystavené difraktogramy se syntetickými hologramy vytvářenými prostřednictvím technologie elektronové litografie slouží jako ochranné prvky dokumentů, jako jsou dálniční známky, kolky, úřední doklady. Dále bude možno shlédnout také „Expozici vzorků nanopovlaků“ (velmi tenkých vrstev s přesnou tloušťkou) a rentgenové optiky, které jsou v ÚPT vytvářeny technologií magnetronového naprašování. Z oblasti „Elektronové mikroskopie“ budou vystaveny nové scintilátory a systémy pro detekci signálových elektronů. Nebudou zde chybět ani ukázky snímků pořízených specializovanými elektronovými mikroskopy vlastní konstrukce. Představení moderních technologií v ÚPT Mezi exponáty ÚPT budou patřit také „Normály optické frekvence“, které jsou díky současné mezinárodní definici jednotky „metr“ využívány jako normály délky. Bude se jednat o stabilizovaný pevnolátkový Nd:YAG laser pracující na vlnové délce 532 nm a stabilizovaný plynový He-Ne laser na vlnové délce 633 nm. V expozici ÚPT se bude možno seznámit i s klíčovými prvky těchto normálů „Absorpční kyvety plněné superčistými plyny“ vyráběné v ÚPT slouží jako reference pro stabilizaci laserů metodami absorpční spektroskopie. Oddělení laserů ÚPT má kompletně zvládnutu technologii výroby těchto kyvet a v mezinárodním měřítku jsou kyvety ÚPT hodnoceny jako jedny z nejlepších. Bude také možné i shlédnout vzorky „Optických tenkých vrstev“, které se nanášejí na prvky optických soustav a jsou v ÚPT předmětem dlouhodobého výzkumu. Mezi tyto vzorky patří: optické filtry, antireflexní vrstvy, vysoce odrazná zrcadla a další optické komponenty vyrobené technologií vakuového napařování. ÚPT pomáhá v medicíně i v biologii ÚPT představí rovněž exponáty, které jsou výsledkem výzkumu v oblasti biomedicínských věd. Jedná se především o moderní systém ANNALab Scope Win, který je určen pro mnohakanálový záznam, zobrazování a především zpracování signálů v kardiologii a neurologii. Na systém navazuje celá řada přístrojů, které ÚPT vyvinul ve spolupráci s lékařskými pracovišti pro potřeby záznamu EEG, EKG, reografické křivky a mnoha dalších elektrofyziologických signálů. Výsledkem jsou původní experimenty a diagnostické metody, které vedly i k zisku mezinárodních patentů a ocenění. Systém je v současnosti nasazen v medicínském výzkumu ve Fakultní nemocnici u sv. Anny v Brně a také na Mayo Clinic v americkém Rochesteru. Plánuje se jeho intenzivní využití v projektu Mezinárodního centra klinického výzkumu ICRC v Brně. Dalším exponátem bude „Systém monitoringu pohybu malých obratlovců“, který je určen pro automatizovaný terénní zoologický průzkum výskytu a pohybu malých živočichů vybavených miniaturními vysílači. Tento automatický lokalizační systém pomáhá určit při územním plánování trasy nově stavěných inženýrských sítí tak, aby neohrožovaly přirozená útočiště chráněných druhů živočichů. Základní výzkum je nezbytný pro vznik kvalitních aplikací ÚPT představí na strojírenském veletrhu také některé příklady experimentálních zařízení, která jsou v současnosti ve stádiu základního výzkumu a jejich aplikace bude možná až v horizontu několika let. Jde např. o „Refraktometr využívající femtosekundový pulsní laser“, který umožňuje měřit hodnotu indexu lomu vzduchu atmosféry s absolutní přesností. Tento exponát bude vystaven včetně vakuové komory, která byla rovněž zkonstruována v ÚPT. Dalším příkladem bude i „Kompenzovaný interferometr“, který měří vzdálenosti laserovým svazkem bez ovlivnění atmosférickým vzduchem. Tyto exponáty mají charakter experimentálního základního výzkumu a vznikly za podpory grantů Grantové agentury ČR Budoucnost výzkumu v ÚPT Součástí expozice ÚPT bude také prezentace projektu “Aplikační a vývojové laboratoře pokročilých mikrotechnologií a nanotechnologií“, se kterým se ÚPT účastní prvního kola operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace v prioritní ose regionálních center výzkumu. Cílem projektu je vybudovat moderně vybavené centrum pro komplexní studium materiálů, struktur a povrchů v mikro- a nanosvětě. V tomto centru bude probíhat špičkový základní i aplikovaný výzkum především ve spolupráci s průmyslovými partnery v těchto oborech: laserová měření a nanometrologie, laserová mikrospektroskopie, diagnostika tkání a materiálů magnetickou rezonancí, měření a zpracování signálů v medicíně, svařování a opracování materiálů elektronovým svazkem, svařování a vrtání laserovým svazkem, přesné strojírenské obrábění, elektronová litografie s návazností na vývoj speciálních holografických materiálů, reaktivní iontové leptání, technologie ultra hladkých povrchů (nanopovlaků), technologie tenkých optických vrstev, optické bezkontaktní manipulace a třídění pomocí laserů, technologie supravodivých magnetů, technologie optických vláken a výzkum prvků pro laserovou spektroskopii. Projekt postoupil do hodnocení panelem zahraničních odborníků, který proběhne v září letošního roku. Mezinárodní strojírenský veletrh 2009 v Brně bude příležitostí pro vývojové pracovníky inovačních firem seznámit se podrobně s výzkumnými možnostmi ÚPT a případně rozšířit spolupráci mezi podniky a ústavy Akademie věd. Expozice ÚPT bude v pavilonu A1, stánek č. 38. Další exponáty, na kterých se podílel výzkumný tým ÚPT, bude možné také shlédnout ve stánku firmy Mesing, s.r.o. (pavilon F, stánek č. 16). Příspěvek vznikl také za podpory projektů Ministerstva průmyslu a obchodu č. FT-TA3/133, 2A 3TP1/113 a 2A-1TP1/127.