651-3014/01 – Texturní a strukturní analýza (TSA)
| Garantující katedra | Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je seznámit posluchače s problematikou struktury a textury materiálů, metodami, jimiž lze studovat jejich strukturu a texturu.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Ostatní aktivity
Anotace
Předmět je zaměřen na teoretickou i praktickou výuku problematiky strukturní a texturní analýzy materiálů.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Ústní zkouška.
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou další požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Úvod - textura a struktura materiálu. Význam studia struktury a textury materiálů. Amorfní, mezomorfní a krystalické stavy látek. Krystalické látky a jejich struktura – makroskopická souměrnost krystalů, bodové grupy a krystalové soustavy. Klasifikace struktur podle povahy vazby.
2. Základy teorie difrakce. Vznik RTG záření, zdroje rentgenového záření. Interakce RTG záření s hmotou. Rozptyl RTG záření, difrakce na krystalové mřížce, vliv rozmístění atomů na difrakční obraz. Princip metod strukturní analýzy.
3. Přehled RTG difrakčních technik, metody studia monokrystalů, studium práškových a polykrystalických látek. Konstrukce RTG práškového difraktometru, modifikace uspořádání RTG difraktometrů.
4. RTG difrakční záznam, měření polohy difrakčních linií, kvalitativní vyhodnocení difrakčních záznamů. Intenzita difrakčních linií, měření integrální intenzity difrakčních linií, fitování profilů difrakčních linií.
5. Aplikace difrakčních metod. Kvalitativní a kvantitativní difrakční analýza, měření mřížkových parametrů polykrystalických látek, měření velikosti krystalitů, studium mikroskopických napětí. Využití RTG difrakční analýzy pro studium textur. RTG difrakční analýza za vysokých teplot a tlaků.
6. Neutronová difrakční analýza – zdroje neutronů, monochromatizace. Difrakční experiment, příklady využití neutronové difrakční analýzy. Defekty krystalových struktur a metody jejich detekce. Rentgenová tomografie, princip metody, praktické využití.
7. Skenovací elektronové mikroskopie, interakce vzorku s elektrony, elektronové zdroje, využití sekundárních a zpětně odražených elektronů k tvorbě obrazu, konstrukce skenovacích elektronových mikroskopů, energiově a vlnově disperzní mikroanalýza, příprava vzorků pro SEM.
8. Transmisní elektronová mikroskopie. Vznik obrazu v TEM, rozptylový a difrakční kontrast, zobrazení ve světlém a tmavém poli, konstrukce přístrojů, příprava vzorků pro TEM. Difrakční analýza v TEM.
9. Textura povrchu vzorků. Parametry drsnosti povrchu. 3D zobrazovací techniky – profilometrie, konfokální mikroskopie, holografická mikroskopie.
10. Mikroskopie blízkého pole. Skenovací tunelová mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. Principy metod, konstrukce mikroskopů, měřící sondy, pohybová zařízení, detekce u AFM. Měření topografie povrchů.
11. Odvozené techniky AFM. Mikroskopie laterárních sil, mikroskopie magnetického pole, mikroskopie Kelvinovou sondou, mikroskopie modulovaných sil, mikroskopie elektrostatických sil, AFM spektroskopie. Základy zpracování obrazu.
12. Textura práškových materiálů. Fyzikální adsorpce plynů, desorpce plynů, chemisorpce. Typy adsorpčních izoterem, BET izoterma, kapilární kondenzace, distribuce mezo a mikropórů. Rtuťová porozimetrie, princip, konstrukce přístroje, vyhodnocení dat. Dynamická sorpce par, princip měření, konstrukce přístroje, vyhodnocení dat.
Laboratorní cvičení:
1. Úvod, zadání seminárních prací.
2. Exkurze na pracoviště RTG difrakční analýzy. Určení mřížkových parametrů zadaného krystalického materiálu.
3. Exkurze na pracoviště RTG difrakční analýzy. Určení velikosti krystalitů, projevy amorfního charakteru látek na RTG difrakční záznam.
4. Exkurze na pracoviště RTG difrakční analýzy. Vliv textury taženého kovového drátu na průběh RTG difrakčního záznamu.
5. Exkurze na pracoviště skenovací elektronové mikroskopie. Pozorování povrchu leštěného a leptaného vzorku kovové slitiny.
6. Analýza obrazu pomocí programu Gwiddion.
7. Exkurze na pracoviště konfokální mikroskopie. Stanovení drsnosti povrchu upravených broušením brusnými papíry různých drsností.
8. Exkurze na pracoviště mikroskopie atomárních sil. Studium periodicky se opakujících struktur pomocí mikroskopie atomárních sil.
9. Exkurze na pracoviště mikroskopie atomárních sil. Studium elektrické vodivosti kompozitů s využitím spreading resistance microscopy.
10. Exkurze na pracoviště měření texturních parametrů. Měření specifického povrchu a pórovitosti práškových materiálů.
11. Exkurze na pracoviště měření texturních parametrů. Měření distribuce pórů pomocí rtuťové porozimetrie.
12. Exkurze na pracoviště měření texturních parametrů. Měření sorpce vodních par u hydrofilních materiálů pomocí dynamické sorpce vodních par.
13. Exkurze na pracoviště tomografie. Studium defektů.
14. Prezentace úloh řešených v rámci seminárních prací. Zápočet
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky