636-0407/02 – Metody studia struktury (MSS)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství | Kredity | 8 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2012/2013 | Rok zrušení | 2019/2020 |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
fwedffrrfggfregrgrggtdgttgtgrtdtdtrdbrteertbsewrbewrtbtwer
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky