636-0407/02 – Metody studia struktury (MSS)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrstvíKredity8
Garant předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2012/2013Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
MAS0021 Ing. Anastasia Volodarskaja, Ph.D.
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

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2012/2013 zimní 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  36
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2016/2017 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2013/2014 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok