-
Výskum deformácie statického magnetického poľa z dôvodu prítomnosti magnetických nanočastíc metódami zobrazovania na princípoch magnetickej rezonancie
-
Trieda logaritmických Lambert W x F náhodných premenných a ich aplikácie
-
Supravodivý model magnetických prímesí v diamagnetickej matrici
-
Nové metódy nedeštruktívnej objemovej analýzy hornín a minerálov s využitím röntgenovej mikrotomografie
Výsledok 1: Výskum deformácie statického magnetického poľa z dôvodu prítomnosti magnetických nanočastíc metódami zobrazovania na princípoch magnetickej rezonancie
Projekty: VEGA 2/0013/14 a APVV-0513-10 (Ústav merania SAV)
Riešitelia: I. Frollo, O. Štrbák, A. Krafčík, D. Gogola
Magnetické nanočastice sú široko používané ako kontrastný činiteľ pri zobrazovaní pomocou magnetickej rezonancie (MRI). Nanočastice ako kontrastné médium majú magnetický moment, ktorý generuje lokálne nehomogenity statického magnetického poľa MR tomografu.
Cieľom výskumu bolo vyšetriť vplyv a usporiadanie magnetických nanočastíc na finálny kontrast obrazu počas MRI. Bolo analyzované magnetické pole v blízkosti prostredia, ktoré obsahovalo zoskupenie magnetických nanočastíc zo skupiny Fe3O4, ktoré sú považované ako malé magnetické dipóly. Boli vyšetrované aj vplyvy soľných roztokov a molekúl glukózy na kontrast obrazov klinicky používaných MRI kontrastných látok.Pretože ide všeobecne o kruhové vzorky, ako objekty zobrazovania na báze NMR, boli vypracované podrobné matematické modely.
Výsledky simulácií boli experimentálne overované. Bola vykonaná aj počítačová analýza depozície magnetických nanočastíc spôsobená magnetickým poľom.Metódy nájdu uplatnenie vo výskume fyziologických i patologických zmien metabolizmu biologických objektov a uplatnia sa hlavne v klinickej praxi.
a) b)
Obr. 1. a) Kontúrové zobrazenie magnetického poľa štyroch nanočastíc. Vzdialenosť nanočastíc bola 50 nm. Veľkosť kontúry pri hodnote magnetického poľa 0.02 Tesla je 160.3 nm. b) Matematický model rozloženia homogénneho magnetického poľa B0, zobrazenie tvaru siločiar vplyvom 2 koncentrických valcov s relatívnou permeabilitou: μ1=2 a μ2=3, μ0 je permeabilita prostredia.
Publikácie:
- FROLLO, Ivan - KRAFČÍK, Andrej - ANDRIS, Peter - PŘIBIL, Jiří - DERMEK, Tomáš. Circular Samples as Objects for Magnetic Resonance Imaging - Mathematical Simulation, Experimental Results. In Measurement Science Review, Volume 15, No. 6, 2015, p. 313-318. ISSN 1335 - 8871. (0.989-IF2014)
- ŠTRBÁK, Oliver - MASÁROVÁ, Marta - GOGOLA, Daniel - SZOMOLÁNYI, Pavol - FROLLO, Ivan. Influence of saline and glucose molecules to contrast properties of clinically used MRI contrast agents. In Measurement, 2015, vol. 69, p. 109-114. ISSN 0263-2241. (1.484-IF2014)
- KRAFČÍK, Andrej - BABINEC, P. - FROLLO, Ivan. Computational analysis of magnetic field induced deposition of magnetic particles in lung alveolus in comparison to deposition produced with viscous drag and gravitational force. In Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 380, p. 46-53. ISSN 0304-8853. (1.970-IF2014)
- GOGOLA, Daniel - ŠTRBÁK, Oliver - KRAFČÍK, Andrej - ŠKRÁTEK, Martin - FROLLO, Ivan. Magnetic resonance imaging of the static magnetic field distortion caused by magnetic nanoparticles: Simulation and experimental verification. In Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 380, p. 261-265. ISSN 0304-8853. (1.970-IF2014)
Výsledok 2: Trieda logaritmických Lambert W x F náhodných premenných a ich aplikácie
Projekty: APVV-0096-10, VEGA 1/0043/13, VEGA 2/0047/15 (Ústav merania SAV)
Riešiteľ: V. Witkovský (Ústav merania SAV)
Ostatní spoluriešitelia: G. Wimmer, T. Duby
Definovaná bola nová trieda logaritmicko-lineárne transformovaných náhodných premenných - trieda tzv. logaritmických Lambert W x F náhodných premenných a podrobne boli študované vlastnosti pravdepodobnostného rozdelenia týchto náhodných premenných. Trieda log-Lambert W x F náhodných premenných je zaujímavá predovšetkým tým, že Lambert W funkcia (špeciálna multihodnotová matematická funkcia, známa aj ako omega funkcia alebo súčinový logaritmus) umožňuje vypočítať exaktné pravdepodobnostné rozdelenie logaritmicko-lineárne transformovaných náhodných premenných s rozdelením F. Významné postavenie v tejto triede majú logaritmicko-lineárne transformované náhodné premenné s chi-kvadrát rozdelením. Rozdelenie tohto typu charakterizuje aj pravdepodobnostné rozdelenie testovacej štatistiky založenej na podiele vierohodností v modeloch s normálnymi chybami merania. V práci boli podrobne charakterizované základné vlastnosti tohto rozdelenie, vrátane určenia charakteristickej funkcie a základných momentov rozdelenia. Znalosť charakteristickej funkcie umožňuje vypočítať aj explicitné rozdelenie lineárnej kombinácie takýchto náhodných premenných, čo má význam pre určenie kritických hodnôt testovacích štatistík v lineárnych modeloch s normálnymi chybami.
Obr. 1. Exaktné pravdepodobnostné rozdelenie testovacej štatistiky pomerom vierohodností (LRT) pre testovanie hypotézy o parametroch lineárneho zmiešaného modelu pre tri rôzne verzie nulovej hypotézy H0 a jej porovnanie s asymptotickým rozdelením (znázorneným bodkovanou krivkou), ktoré sa často používa ako aproximácia skutočného rozdelenia za platnosti nulovej hypotézy. V tomto príklade bola pravdivá hypotéza H01, a teda exaktné rozdelenie LRT štatistiky je znázornené plnou modrou čiarou.
Publikácie:
- WITKOVSKÝ, Viktor - WIMMER, G. - DUBY, T. Logarithmic Lambert W × F random variables for the family of chi-squared distributions and their applications. In Statistics & Probability Letters, 2015, vol. 96, p. 223-231. ISSN 0167-7152. (0.595-IF2014) (CC publikácia)
- WITKOVSKÝ, Viktor - WIMMER, G. - ĎURIŠ, S. On statistical methods for common mean and reference confidence intervals in interlaboratory comparisons for temperature. In International Journal of Thermophysics, 2015, vol. 36, no. 8, p. 2150-2171. ISSN 0195-928X. (0.963-IF2014) (CC publikácia)
- WITKOVSKÝ, Viktor. Numerical inversion of a characteristic function: An alternative tool to form the probability distribution of output quantity in linear measurement models. In IMEKO: XXI World Congress. Editor J. Holub. Czech Technical University in Prague, Faculty of Electrical Engineering, Department of Measurement, 2015. ISBN 978-80-01-05793-3.
Výsledok 3: Supravodivý model magnetických prímesí v diamagnetickej matrici
Projekty: APVV-0125-11, ASFEU projekt 26240220073 (Kompetenčné centrum pre nové materiály, pokročilé technológie a energetiku), ASFEU projekt 26240120019 (CENTE II).
Riešitelia: A. Cigáň, A. Dvurečenskij, M. Škrátek, M. Majerová, P. Billik, J. Maňka
V oblasti vývoja magnetických nanokvapalín a nanočastíc pre priemyselné a biomedicínske aplikácie, ako je napr. čistenie odpadových vôd od ťažkých kovových iónov, MRI diagnostika, cielený transport liečiv, alebo liečba nádorových ochorení hypertermiou, je potrebné poznať ich magnetické vlastnosti, ktoré predstavujú jednu z ich projektovaných funkcionalít. Posledné je zvlášť významné pre nanočastice malých rozmerov alebo kompozitné nanočastice, skladajúce sa z jadra a viacerých obalových vrstiev, ktoré sú nositeľmi ich multifunkčných vlastností. Z pohľadu magnetických vlastnosti je potrebné riešiť otázku vzájomného ovplyvňovania jadra, jeho povrchovej vrstvy a jednotlivých obalových vrstiev na výsledné vlastnosti nanočastíc a v prípade magnetických nanokvapalín aj vzájomný vplyv kvapalného média, ktoré najčastejšie je diamagnetické a tuhých magnetických nanočastíc. V našich prácach sme študovali vplyv dopovania vysokoteplotného supravodiča Eu-123 ruténiom. Supravodič je model ideálnej diamagnetickej matrice a dopovanie s Ru vedie k tvorbe Ba3EuRu2O9 fázy obsahujúcej magnetické diméry Ru2O9. Získané výsledky naznačujú novú možnú cestu štúdia vzájomného ovplyvňovania sa diamagnetických a magnetických médií s využitím supravodičov a teploty ako kľúča na vypnutie ich diamagnetických vlastností.
Publikácie:
- DVUREČENSKIJ, Andrej - CIGÁŇ, Alexander - BYSTRICKÝ, Roman - ŠKRÁTEK, Martin - BILLIK, Peter - MAJEROVÁ, Melinda - MAŇKA, Ján. Magnetic studies of EuBa2Cu3-xRuxO7-δ compounds. In Acta Physica Polonica A, 2015, vol. 127, no. 2, p. 300-302. ISSN 0587-4246. (0.530-IF2014)
- ŠKRÁTEK, Martin - CIGÁŇ, Alexander - DVUREČENSKIJ, Andrej - MAJEROVÁ, Melinda - BYSTRICKÝ, Roman - BILLIK, Peter - MAŇKA, Ján. Effects of Ru addition on the superconducting properties of the Eu-123 system. In Acta Physica Polonica A, 2015, vol. 127, no. 2, p. 225-227. ISSN 0587-4246. (0.530-IF2014)
Výsledok 4: Nové metódy nedeštruktívnej objemovej analýzy hornín a minerálov s využitím röntgenovej mikrotomografie
Projekty: VEGA 2/0126/13 (Ústav merania SAV)
Riešitelia: M. Hain
Boli rozpracované a následne aplikované mikrotomografické metódy slúžiace na nedeštruktívnu objemovú analýzu hornín a minerálov v geológii a mineralógii. V rámci návrhu metodík boli optimalizované podmienky mikrotomografického merania pre uvedené objekty voľbou optimálneho urýchľovacieho napätia a prúdu rtg trubice, času akumulácie signálu detektora, počtu opakovaní merania, relaxačného času, voľby materiálu terčíka a počtu rtg projekcií. V rámci následného spracovania a vizualizácie výsledkov mikrotomografických meraní bola rozpracovaná metodika 3D vizualizácie geologických mikroštruktúr a defektov s aplikáciou metód filtrácie dát, renderovania a segmentácie obrazu.
Výsledky boli aplikované v spolupráci s Dr. Ďurmekovou a Dr. Ružičkom z Prírodovedeckej fakulty UK pri mikrotomografických analýzach sérií vzoriek mramorov vystavených dlhodobému pôsobeniu nepriaznivých chemických a fyzikálnych činiteľov.
Obr. 1. Mikrotomografická vizualizácia vzorky mramoru vystavenej dlhodobému pôsobeniu nepriaznivých chemických a fyzikálnych činiteľov.
Publikácia:
-
DURMEKOVÁ, T. - RUŽIČKA, P. - HAIN, Miroslav - ČAPLOVIČOVÁ, M. Changes in marble quality after sodium sulphate crystallization and long-lasting freeze-thaw testing. In Engineering Geology for Society and Territory - Volume 5 : Urban Geology, Sustainable Planning and Landscape Exploitation. Springer, 2015. ISBN 978-3-319-09047-4, p. 237-241.
|
Vybrané výsledky 