636-0407/01 – Metody studia struktury (MSS)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrstvíKredity4
Garant předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2004/2005Rok zrušení2011/2012
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FIL40 Ing. František Filuš
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 12+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

- Definovat základní důvody a cíle studia struktury materiálů; - Popsat základní principy optické mikroskopie, demonstrovat základní aplikace optické mikroskopie; - Charakterizovat produkty interakce rtg záření a elektronového svazku se vzorkem; - Definovat základní principy difrakční analýzy, objasnit principy spektrální analýzy; - Charakterizovat princip, možnosti a aplikace prozařovací elektronové mikroskopie; - Charakterizovat princip, možnosti a aplikace řádkovací elektronové mikroskopie; - Popsat moderní techniky studia struktury využívající řádkující sondu; - Demonstrovat využití různých technik strukturní analýzy při řešení technických problémů.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy, možnostmi a omezeními nejdůležitějších experimentálních metod studia struktury technických materiálů. Pozornost je soustředěna především na následující techniky: optická mikroskopie, rtg difrakční a spektrální analýza, prozařovací elektronová mikroskopie, řádkovací elektronová mikroskopie, rtg mikroanalýza a mikroskopie studia povrchů materiálů pomocí řádkující sondy. Využití jednotlivých technik v materiálovém inženýrství je demonstrováno na praktických příkladech.

Povinná literatura:

VODÁREK, V. Metody studia struktury. Studijní opora. Ostrava: VŠB – Technická univerzita Ostrava, 2012. ISBN 978-80-248-2559-5. http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/MSS/index.htm. KRAUS, I. Úvod do strukturní rentgenografie, Praha: Academia, 1985. KARLÍK, M. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie. Vyd. 1., Praha: ČVUT Praha, 2011. ISBN 978-80-0104-729-3.

Doporučená literatura:

WHISTON, C. X-ray methods. Chichester: Wiley Blackwell, 1987. ISBN-13: 978-0471913863. WILLIAMS, D. B., C. B. CARTER. Transmission Electron Microscopy. A Textbook for Materials Science, Second Edition, New York: Springer-Verlag US, 2009. ISBN 978-0-387-76502-0.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: - Materialografie – studium strukturních parametrů technických materiálů. Základní důvody a cíle studia struktury materiálů. - Světelná mikroskopie. Lom světelných paprsků v tenkých čočkách. Ohnisková vzdálenost. Hloubka ostrosti. Vady tenkých čoček. Rozlišovací schopnost. - Konstrukce světelného mikroskopu. Metody zvyšování kontrastu zobrazení. Světlé pole, tmavé pole, polarizované světlo, fázový kontrast, měření mikrotvrdosti. - Příprava rovinných výbrusů pro účely optické mikroskopie (kovy, kompozity, keramické materiály). Zviditelňování mikrostruktury kovů pomocí chemického a elektrolytického leptání. - Základní metody kvantitativní mikroskopie. Typické aplikace světelné mikroskopie v materiálovém inženýrství. - Interakce rtg záření a elektronů s hmotou. Difrakce paprsků na krystalové mříži – Braggova rovnice. Reciproká mříž. Ewaldova konstrukce. Absorpce záření hmotou. - Princip rtg difrakční analýzy polykrystalických materiálů. Kvalitativní a kvantitativní analýza fázového složení materiálů. Texturní analýza. - Princip rtg difrakční analýzy monokrystalů. Využití rtg difrakce při studiu makropnutí a mikropnutí v technických materiálech - rtg tenzometrie. - Rtg spektrální analýza a rtg mikroskopie. Typické aplikace rentgenografie v materiálovém inženýrství. - Princip prozařovacího elektronového mikroskopu. Mechanismy vzniku kontrastu při studiu amorfních a krystalických látek. Amplitudový kontrast – zobrazení ve světlém a v tmavém poli. - Fázový kontrast – zobrazení mřížky a struktury. Elektronová difrakce. Difrakční konstanta. Analýza difraktogramů - monokrystaly a polykrystaly. - Příprava preparátů pro prozařovací elektronovou mikroskopii: extrakční uhlíkové repliky a tenké kovové fólie. Příprava preparátů z elektricky nevodivých materiálů. - Princip řádkovacího elektronového mikroskopu. Základní mechanismy vzniku kontrastu zobrazení. Environmentální řádkovací elektronová mikroskopie (ESEM). Difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD). Příprava preparátů pro řádkovací elektronovou mikroskopii. - Rtg spektrální mikroanalýza. Základní principy vlnově a energiově disperzní mikroanalýzy. Kvalitativní a kvantitativní rtg mikroanalýza. - Spektroskopie Augerových elektronů. Spektroskopie energetických ztrát elektronů (EELS). Energiová filtrace v prozařovací elektronové mikroskopii (EFTEM). Typické aplikace elektronové mikroskopie a rtg spektrální mikroanalýzy v materiálovém inženýrství. - Princip technik studia povrchu materiálů pomocí řádkující sondy - STM, AFM. Princip iontové mikroskopie a atomového hmotnostního spektrometru. Cvičení: 1. Úvod do cvičení. 2. Příprava vzorků pro světelnou mikroskopii, metody zviditelňování struktury. Kvalitativní fázová analýza. 3. Hodnocení mikročistoty ocelí. Stanovení velikosti zrna. 4. Stanovení objemového podílu fází v technických materiálech. Měření mikrotvrdosti mikrostrukturních složek a fází. 5. Absorpce rtg záření hmotou. Základy krystalografie. Transformační matice. 6. Kvalitativní fázová analýza za použití rtg difrakce. 7. Kvantitativní rtg fázová analýza. 8. Prověrka znalostí z optické mikroskopie a rtg difrakční analýzy. 9. Stanovení difrakční konstanty elektronového mikroskopu. Řešení kružnicových elektronových difraktogramů. 10. Řešení bodových elektronových difraktogramů. 11. Závěrečná prověrka znalostí. Zápočet.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2009/2010 zimní semestr, platnost do: 2011/2012 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  15
        Zkouška Zkouška 70  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 3 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok