Fizika un astronomija

Redzes optika

Cilvēka redzes sistēmas optika, dažādu faktoru ietekme uz attēla kvalitāti, jaunu metožu izstrāde redzes funkciju novērtēšanai.

Gunta Krūmiņa
(gunta.krumina@lu.lv; 67033945; 
https://www.fmof.lu.lv/par-mums/par-fmof/optometrijas-un-redzes-zinatnes-nodala/)

Acu kustību analīze

Acu kustību analīzes izmantošana dažādu smadzeņu procesu izzināšanā. Acu kustības novērtēšana ar manuāliem, papīra versijas testiem (NSUCO, DEM u.c.) un izmantojot acu kustību pieraksta iekārtas (galvenokārt video-okulogrāfus). Pētījumus iespējams veikt individuāli un sadarbībā ar citu nozaru speciālistiem. 

Ilze Ceple
(ilze.ceple@lu.lv; 29630307; 
https://www.fmof.lu.lv/par-mums/par-fmof/optometrijas-un-redzes-zinatnes-nodala/)

Refraktīvie defekti un to korekcija

Refrakcijas izmeklējums iekļauj objektīvās novērtēšanas metodes (retinoskopija un autorefraktometrija) un subjektīvās pacienta redzes asuma, refrakcijas un binokulāro un akomodācijas funkciju novērtēšanas metodes. Refrakcijas korekcijas pielāgošana ir balstīta uz dažādiem objektīviem un subjektīviem rādītājiem, kā arī pacienta anamnēzi un pašu redzes izmeklējuma procesu. 

Ilze Ceple
(ilze.ceple@lu.lv; 29630307; 
https://www.fmof.lu.lv/par-mums/par-fmof/optometrijas-un-redzes-zinatnes-nodala/)

Ādas attēlošana

Ādas attēlošanas tehnoloģiju izmantošana dažādiem klīniskajiem pielietojumiem, t.sk., dermatoloģijā, hematoloģijā un intensīvajā aprūpē. Labākās tehnoloģijas izvēle konkrētam pielietojumam, gan datu ieguvē, gan analīzē un rezultātu interpretācijā.

Inga Saknīte
(inga.saknite@lu.lv; 29162679; 
https://www.linkedin.com/in/ingasaknite/; https://www.asi.lu.lv/)

Klīniskie pētījumi

Klīnisko pētījumu izstrāde, vadīšana un datu analīze, t.sk., ar statistikas metodēm. 

Inga Saknīte
(inga.saknite@lu.lv; 29162679; 
https://www.linkedin.com/in/ingasaknite/; https://www.asi.lu.lv/)

Atstarotās gaismas konfokālā mikroskopija

Atstarotās gaismas konfokālās mikroskopijas datu ieguve, analīze un rezultātu interpretēšana cilvēka ādas neinvazīvai analīzei. 

Inga Saknīte
(inga.saknite@lu.lv; 29162679; 
https://www.linkedin.com/in/ingasaknite/; https://www.asi.lu.lv/)

Spektrālā attēlošana

Dažādu spektrālās attēlošanas datu ieguve, analīze un rezultātu interpretēšana cilvēka ādas neinvazīvai analīzei. 

Inga Saknīte
(inga.saknite@lu.lv; 29162679; 
https://www.linkedin.com/in/ingasaknite/; https://www.asi.lu.lv/)

Multispektrālo ādas attēlu apstrāde

Multispektrālo ādas attēlu apstrāde. No attēliem tiek izvilkti tādi parametri kā difūzās refleksijas intensitāte, fotoizbalēšanas ātrums, hromoforu koncentrācija u.c. Attēli var tikt kombinēti veidojot parametru kartes, uz tiem var tikt izmantoti mašīnmācīšanās algoritmi utt. 

Krāsu redzes pētījumi

Krāsu redzes testu multispektrālo pētījumu veikšana.

Redzes ergonomika

Pētījumi par cilvēka redzes sistēmu un tās mijiedarbību ar apkārtējo vidi, aptverot redzes noslodzi darbā, cilvēka redzes uztveri, vides faktorus, piemēram, apgaismojumu un gaisa kvalitāti, redzes korekciju un nogurumu, kā arī optimālu darba vietas iekārtojumu, lai nodrošinātu redzes komfortu un samazinātu skeletomuskulārās sistēmas noslodzi.

Izeikonisko lēcu darbības princips un praktiskais pielietojums

Anizeikonijas izpēte, ārējo un iekšējo faktoru radīta anizeikonija, tās novērtēšanas metožu salīdzinājums. Izeikonisko lēcu pielietojums anizeikonijas diagnostikā un korekcijā.

Aiga Švede
(aiga.svede@lu.lv; 29181176; 
https://www.fmof.lu.lv/par-mums/par-fmof/optometrijas-un-redzes-zinatnes-nodala/)

Dzīvsudraba koncentrācijas mērījumi gaisā un vides paraugos

Dzīvsudraba koncentrācijas mērījumi gaisā, kā arī cietos un šķidros vides paraugos, izmantojot atomu absorbcijas spektrometru (AAS) ar Zēmana korekciju.  Mērījumi tādos paraugos kā dabas ūdeņi, kūdra, augsne un ezeru nogulsnes, olu čaumalas un putnu spalvas. Mērījumi ūdenī ar aukstā tvaika AAS metodi, mērījumi cietās vielās, izmantojot pirolīzi. 

Anda Ābola
(anda.abola@lu.lv; 26333007; https://www.asi.lu.lv/)

Gaismas avotu spektrālie pētījumi

Spektrālie pētījumi ar vairākiem dažādas izšķirtspējas spektrometriem, starojuma absolūto un relatīvo intensitāšu noteikšanai tādos gaismas avotos kā augstfrekvences bezelektrodu lampas (ABL) un dobjā katoda lampas. Uzņemto starojuma spektru apstrāde un analīze gaismas avotu īpašību pētīšanai, kā arī zemtemperatūras plazmas diagnostikai, piemēram, plazmas komponenšu temperatūras noteikšanai. Darbs ar ABL, ietverot informācijas ieguvi pašu gaismas avotu optimizēšanai, kvarca stikla virsmas – plazmas mijiedarbības pētījumus un UV starojuma izmantošanu dezinfekcijā.

Anda Ābola
(anda.abola@lu.lv; 26333007; https://www.asi.lu.lv/)

Čukstošās galerijas mode rezonatoru (ČGMR) pielietojumi sensoros un telekomunikācijās

ČGMR funkcionalizēšana ar nanomateriāla slāni, lai uzlabotu optiskās īpašības, sensitivitāti vai izveidotu biosensorus. Ar mazjaudas pumpēšanu, izmantojot piemērotu ČGMR ģeometrijas un materiālu ir iespējams ģenerēt optisko frekvences ķemmi, kam ir potenciāls pielietojumiem telekomunikācijās.
 

Inga Brice
(inga.brice@lu.lv; 26043617; https://www.asi.lu.lv/; 
https://www.researchgate.net/profile/Inga-Brice)

Multispektrālā attēlošana ādas diagnostikai

Multispektrālā ādas veidojumu attēlošana, izmantojot multispektrālās kameras (piemēram Nuance EX), pašizveidotas LED diožu apgaismojuma iekārtas. Multispektrālo attēlu analīze, diagnostisko kritēriju izveide ņemot vērā ādas hromoforu un fluoroforu optiskās īpašības (absorbcijas, ierosmes, emisijas spektrus). Mākslīgo neironu tīklu pielietošana ādas veidojumu klasificēšanai, izmantojot multispektrālos ādas veidojumu attēlus. Līdzšinējais darbs ar vairums ādas veidojumiem (piem., melanoma, bazalioma, seborejas keratozes, nēvusi, hemangiomas u.c.) un reto slimību diagnostika (Fābri, Neirofibromatoze 1 tips, Darje, pseidoksantoma).  

Ilze Ļihačova
(ilze.lihacova@lu.lv; 29622569; https://www.asi.lu.lv/)

Aleksejs Ļihačovs
(aleksejs.lihacovs@lu.lv; 29331452; https://www.asi.lu.lv/)

Lāzera speklu attēlošana baktēriju un sēņu koloniju augšanas un antibakteriālās rezistences noteikšanai

Lāzera speklu sistēmas izveide mikroorganismu aktivitātes noteikšanai. Lāzera speklu attēlu iegūšana laikā, attēlu kopu apstrāde, izmantojot zem-pikseļa korelācijas analīzes metodi. Izveidoto metožu pielietojumi mikroorganismu aktivitātes noteikšanai, koloniju skaitīšanā, klasiskās difūzijas testa metodes pilnveidošana ātrākam antibakteriālās rezistences novērtējumam klīniskos apstākļos, kā arī sēņu augšanas novērtējumam un kvantificēšanai. 

Ilze Ļihačova
(ilze.lihacova@lu.lv; 29622569; https://www.asi.lu.lv/)

Aleksejs Ļihačovs
(aleksejs.lihacovs@lu.lv; 29331452; https://www.asi.lu.lv/)

Ādas autofluorescences spektroskopija un attēlošana ar un bez laika izšķiršanas

Jaunu, uz fluorescenci balstītu bez un ar laika izšķirtspējas spektroskopijas metožu izstrāde audu fluoroforu satura un reaktīvā skābekļa formas noteikšanai in vivo. Audu autofluorescences dinamikas analīze un iegūšana, izmantojot fluorescences dzīveslaika un ultra-ātro autofluorescences fotobalināšanas noteikšanu. Izstrādāto ādas vēža diagnostikas un terapijas efektivitātes monitoringa metožu klīniskā validācija.

Laika izšķiršanas spektroskopija. Fluorescence. Fluorescences dzīves laiks. Fotona lidojuma laiks. Difūza atstarošana.

Pētījumu virzieni - ex vivo un in vivo bioloģisko objektu fluorescences spektroskopija, fluorescences dzīves laiks un difūza atstarošana ar fotona lidojuma laika mērījuma metodēm. 

Optiskie mērījumi, krāsu pigmentu analīze, biofotonikas prototipa ierīces, sānstarojošās optiskās šķiedras

Padziļinātas zināšanas klasiskajā un biomedicīniskajā optikā, fotonikā, šķiedru optikā un lāzeru fizikā.

Jānis Spīgulis
(janis.spigulis@lu.lv; 29485347; 
http://home.lu.lv/~spigulis/  https://www.asi.lu.lv/)

Augstas precizitātes un jutības magnētiskā lauka mērījumi vienā un trijās dimensijās

Magnētiskā lauka mērīšana izmantojot specifiskus punktveida defektus dimanta kristālā, slāpekļa - vakances (NV) centrus. Magnētiskais lauks tiek noteikts izmantojot šo defektu kvantu īpašības, tāpēc iespējams mērīt ļoti mazus magnētiskos laukus un detektēt to izmaiņas. Dimanta kristālrežģa struktūra dod iespēju vienlaicīgi mērīt gan magnētiska lauka stiprumu, gan virzienu. Magnētisko lauku iespējams mērīt ātri, plašā diapazonā, dažādās temperatūrās, arī dažādu spiedienu apstākļos. Izmantotā metode ir spektroskopiska, optiski detektējamā magnētiskā rezonanse un trokšņu spektru analīze.

Dimanta kristālu raksturošana pēc to spektroskopiskajām īpašībām, dažādu defektu noteikšana, optisko īpašību analīze

Optiski detektējamās magnētiskās rezonanses (ODMR) mērījumi dažādos ārējos magnētiskajos laukos. Iegūto spektru analīze, nosakot konkrētā dimanta kristāla fluorescences intensitāti un dažādu defektu klātbūtni. Dimanta kristālu NV ODMR signālu parametru analīze, piemēram, no perspektīvas tos pielietot magnētiskā lauka mērījumiem. Kodola spina polarizācijas noteikšana NV centros dimantā dažādu ārējo magnētisko lauku ietekmē.

Magnētiskā lauka sadalījuma divdimensionālu attēlu veidošana

Izmantojot dimanta kristālu, ODMR metodi un kameru iespējams iegūt magnētiskā lauka sadalījuma divdimensionālu attēlu, ko rada pētāmais objekts, kas novietos uz dimanta kristāla, par šo iespējams domāt kā par magnētiskā lauka mikroskopu. Iespējams analizēt dažādas plānas kārtiņas un materiālus, magnētiskas daļiņas un smalkas magnētiskas struktūras, magnētiskas baktērijas. Magnētiskajā attēlā dažreiz papildus iespējams redzēt detaļas, kas parastajā optiskajā attēlā nav redzamas. Tipiskie izmantoto dimanta kristālu izmēri ir 3mm x 3mm x 0.5mm.

Dimanta kristālu raksturošana pēc to relaksācijas laikiem

Ar mūsu izveidoto magnētisko lauku attēlu veidošanas iekārtu iespējams veikt dimantu kristālu raksturošanu no to relaksācijas laiku perspektīvas. Iespējams veikt arī dažādu mikroviļņu un lāzera pulsu sekvenču eksperimentus.

Atkvēlināšanas krāsns

Ar atkvēlināšanas krāsni iespējams veikt karsēšanu līdz 1100 °C, iespējams iestādīt dažādas karsēšanas programmas (temperatūras un laika intervālus). Krāsni lietojam komplektā ar vakuumcauruli. Šī brīža pielietojums ir dimanta kristālu karsēšana, lai tajos esošie slāpekļa atomi un režģa vakances karstumā migrējot nonāktu blakus pozīcijās kristāla režģī tādējādi izveidojot slāpekļa - vakances centrus. Ar krāsni iespējams karsēt arī kaut ko citu.

Kriostats

Kriostatu izmantojam ar šķidro slāpekli, tā galā tiek radīts vakuums. To iespējams ielikt elektromagnētā.

Emisijas spektru reģistrācija ar augstu izšķiršanu un precizitāti, spektru pirmapstrāde

Ar Furjē transformācijas spektrometru ir iespējams reģistrēt augstas izšķirtspējas spektrus no UV līdz tuvajam IR. Sasniedzamā izšķirtspēja no 0,006 cm^-1 IR līdz 0,03 UV spektrā.

Polarimetrs

Ar polarimetru iespējams mērīt optisko staru polarizāciju viļņu garuma diapazonā no 600 līdz 1080 nm, izmantojot lāzera jaudu no dažiem nW līdz 10 mW ar stara platumu līdz 3 mm diametrā. Ar optiskās šķiedras savienotāja palīdzību iespējams izmērīt arī optisko šķiedru izejas polarizāciju. No mērījumiem var iegūt visus standartizētos Stoksa parametrus.

Magnētiskā lauka sensori

3 asu magnētiskā lauka sensorus ir iespējams izmantot magnētisko lauku mērīšanai līdz 20 mT ar 0,1 % precizitāti vai līdz 0,1 mT (1 G) ar 300 pT/√Hz jutību. Magnētiskā lauka sensoru mērījumu pamatā ir attiecīgi Hola efekts un magnetorezistance.

Elektromagnēti Helmholca konfigurācijā laikā mainīga magnētiskā lauka radīšanai un vides lauka kompensēšanai

Jaudīgie elektromagnēti tiek pielietoti, lai sasniegtu līdz pat 1 T lielus laukus vienā dimensijā. Lauka nehomogenitāte ir mazāka par 0,03%. Papildus ir pieejamas 3 asu Helmholca spoles magnētisko lauku (līdz 10 mT ) kontrolei trīs ortogonālos virzienos. Tās iespējams izmantot arī apkārtējā magnētiskā lauka kompensēšanai.

Atomu tvaiku šūnas

Absorbcijas signālus no atomu references šūnām (Cs, Rb, K, Na) iespējams izmantot optisko iekārtu, piemēram, viļņu mērītāju, kalibrēšanai. Etalonabsorbcijas spektrus iegūst, skenējot lāzera frekvenci ap attiecīgo atomu hiperfīno pāreju.

Apgrieztu nekorektu uzdevumu risināšana

Reālas līnijas formas rekonstrukcija no izmērīta profila. Apgrieztā nekorekta uzdevuma risināšanai tiek izmantots uz Tihonova regularizācijas balstīts algoritms.

Augstfrekvences bezelektrodu gaismas avotu diagnostika

Pētījumi vērsti uz augstfrekvences bezelektrodu gaismas avotu diagnostiku to izmantošanai atomu absorbcijas spektroskopijā. Īpaša uzmanība pievērsta līniju formas diagnostikai optiski plāniem gaismas avotiem, kas pildīti ar Tl, As, Hg un citiem elementiem, to izmantošanai augstas precizitātes analizatoros.

Analītisks matemātisks apraksts elektromagnetiskā starojuma mijiedarbībai ar atomiem 

Fotona matemātiskā modeļa izstrādne. Vienādojumu izveidošana un atrisinājumu meklēšana dažādiem fizikālajiem procesiem, kuros ir iesaistīts fotons. Analītiski atrisinājumi specifiskam elektromagnētiskam laukam (piemēram pusperioda impulsiem) mijiedarbojoties ar Ridberga atomiem. 

Teorētisko un skaitlisko modeļu izstrāde elektromagnētisko starojumu mijiedarbībai ar atomiem, molekulām  un nanodaļiņām

Teorētisko un skaitlisko modeļu izstrāde kvantu un nelineārajai optikai ar Ridberga stāvokļa atomiem: dipola-dipola mijiedarbības un dipola blokādes rādiusa aprēķini, Ridberga atoma lokalizācija, izmantojot telpiski atkarīgus laukus un gaismas virpuļus. Teorētisko un skaitlisko modeļu izstrāde elektromagnētiski inducētam režģim ar telpiski atkarīgiem laukiem un gaismas virpuļiem. Teorētisko un skaitlisko modeļu izstrāde atomu un molekulārās optikas procesu dinamiskai kvantu kontrolei: Landau-Zenner shēmas, kvantu kontrole, izmantojot Autlera-Tauna efektu. Teorētiskie un skaitliskie aprēķini jonizējošā starojuma ietekmei uz aminoskābēm.  ZnO nanodaļiņu optisko īpašību teorētiskie un skaitliskie aprēķini.

Degšanas procesu optimizēšana, izgulsnējumu novēršana

Dažādu degšanas un ķīmisko reakciju procesu analīze un vizualizācija. Pieredze pētījumu veikšanā biomasas gazifikācijas iekārtām, sālsskābes reģenerācijas krāsnīm u.c., veicot šo tehnoloģisko iekārtu nepilnību novēršanu, izgulsnējumu veidošanās minimizāciju, iekārtu tehnisko parametru uzlabošanu.

Tīrāka un efektīvāka siltuma enerģijas ražošana

Granulētas biomasas gazifikācijas, degšanas un siltumražošanas procesu elektriskā kontrole. Licencējamā tehnoloģija ir balstīta uz detalizētu elektriskā lauka un liesmas virpuļplūsmas mijiedarbības efektu izpēti, kas apliecina, ka elektriskā lauka iedarbības rezultātā tiek intensificēta granulētas biomasas termiskā sadalīšanās un gaistošo savienojumu veidošanās, ierosinot ātrāku gaistošo savienojumu uzliesmošanu un pilnīgāku to sadedzināšanu.

Šķidra metāla sūkņu, maisītāju un dozēšanas iekārtu izstrāde

Šķidra metāla transportēšanas iekārtas izstrāde dažādiem metalurģijas procesu posmiem gan zinātniskiem, gan industriāliem pielietojumiem. Plaša pieredze pētot un attīstot dažāda mēroga iekārtas šķidrā metāla transportam, kurās magnētisko lauku metāla transportam rada gan rotējošām pastāvīgo magnētu sistēmām, gan indukcijas spolēm. Šajā tematikā tiek piedāvāta arī skaitlisko modeļu un aprēķinu veikšana, kā arī fizikālo parametru, piemēram, šķidruma plūsmas un temperatūras mērījumi.

Silīcija monokristālu audzēšanas procesu matemātiskā modelēšana

Kristālaudzēšanas procesa aspektu modelēšana, izmantojot gan specializētas, gan komerciāli pieejamas modelēšanas programmu sistēmas elektromagnētisko, termisko, hidrodinamisko, punktdefektu transporta u.c. procesu aprakstus. Iespējams veikt rūpniecisku procesu vadības un viedu kontroles risinājumu pētījumus. Laboratorijas rīcībā ir augstās veiktspējas datorklasteris, kas paredzēts apjomīgu skaitliskās modelēšanas uzdevumu veikšanai.

Astroģeodēzisku  instrumentu un to vadības un datu apstrādes programmatūras izstrāde

Instrumentu konstrukcijas izstrāde; ietilpstošo elektronisko & optisko komponentu konfigurēšana, vadības un datu apstrādes programmatūras izstrāde.

Astrometriskie novērojumi

Dažādu kosmisko objektu pozicionālie astrometriskie novērojumi, izmantojot LU GGI optiskās novērošanas sistēmu. Zvaigžņu attēlu apstrāde, kosmisko objektu identificēšana.

Augstās veiktspējas skaitliskie aprēķini

Hidrodinamisko un elektromagnētisko procesu aprēķini, dažādu sistēmu optimizācija, izmantojot lieljaudas datortehniku (HPC). EuroCC-2 projekta ietvaros pieejams atbalsts gan pētniekiem, gan uzņēmējiem, kuri apsver iespēju palielināt savu modelēšanas kapacitāti, izmantojot bez maksas pieejamos skaitļošanas resursus uz Eiropas HPC datorklasteriem.