653-2024/01 – Charakterizace struktury a složení materiálů (CSSM)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace | Kredity | 6 |
| 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 | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI, FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními metodami studia struktury a složení technických materiálů. Na základě získaných poznatků studenti budou schopni připravit vzorky pro různé metody strukturní a spektrální analýzy. Budou schopni navrhnout vhodné experimentální metody pro řešení zadaného problému.
Vyučovací metody
Přednášky
Semináře
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Předmět se zabývá moderními metodami charakterizace struktury technických materiálů, jejich možnostmi a omezeními. Součástí předmětu jsou rovněž vybrané metody studia chemického složení materiálů, které jsou běžně využívány v metalurgii a strojírenství. Na praktických příkladech jsou demonstrovány výsledky strukturně fázové analýzy technických materiálů za použití základních experimentálních metod.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžné ověření studijních výsledků:
prezenční forma studia - 2 písemné testy, 2 programy zpracované v průběhu semestru;
kombinovaná forma studia - 1 semestrální projekt.
Závěrečné ověření studijních výsledků:
písemná zkouška.
E-learning
Další požadavky na studenta
Nejsou žádné další zvláštní požadavky.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. Materialografie – studium strukturních parametrů technických materiálů na různých rozměrových úrovních: makrostruktura, mikrostruktura a substruktura. Základní důvody studia struktury a chemického složení materiálů.
2. Světelná mikroskopie. Konstrukce světelného mikroskopu. Ohnisková vzdálenost. Hloubka ostrosti. Vady tenkých čoček. Mez bodového rozlišení. Příprava výbrusů pro světelnou mikroskopii. Zviditelnění mikrostruktury kovů - chemické a elektrolytické leptání.
3. Konfokální mikroskopie – princip, mez bodového rozlišení. Základy obrazové analýzy. Měření mikrotvrdosti. Typické aplikace světelné mikroskopie v materiálovém inženýrství.
4. Interakce elektronů a fotonů rtg záření s hmotou. Difrakce paprsků na krystalové mříži: Laueho podmínky, Braggova rovnice, reciproká mříž, Ewaldova konstrukce. Metody rtg difrakční analýzy (XRD). Kvalitativní a kvantitativní XRD analýza fázového složení materiálů. Texturní analýza. Rtg tenzometrie. Typické aplikace strukturní rentgenografie v materiálovém inženýrství.
5. Prozařovací elektronová mikroskopie – základní principy. Mechanismy vzniku kontrastu při studiu amorfních a krystalických látek. Amplitudový kontrast – zobrazení ve světlém a v tmavém poli. Fázový kontrast – zobrazení mřížky a struktury.
6. Elektronová difrakce. Difrakční konstanta. Analýza difraktogramů – monokrystaly a polykrystaly. Příprava preparátů pro prozařovací elektronovou mikroskopii: extrakční uhlíkové repliky a tenké fólie. Příprava fólií metodou fokusovaného iontového svazku (FIB).
7. Řádkovací elektronová mikroskopie – základní principy. Základní mechanismy vzniku kontrastu zobrazení. Environmentální řádkovací elektronová mikroskopie (ESEM). Příprava preparátů pro řádkovací elektronovou mikroskopii.
8. Difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD). Typické aplikace elektronové mikroskopie v materiálovém inženýrství.
9. Základní požadavky na chemickou analýzu materiálů. Klasifikace metod chemické analýzy anorganických látek. Odběr a příprava vzorků. Základní zdroje chyb měření.
10. Metody rentgenové spektrometrie. Rtg fluorescenční analýza (XRF). Rtg spektrální mikroanalýza v řádkovací a prozařovací elektronové mikroskopii. Základní principy vlnově a energiově disperzní analýzy. Kvalitativní a kvantitativní rtg analýza. Mez detekce.
11. Princip optické emisní spektrometrie. Buzení indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES), doutnavým výbojem (GDOES), jiskrou, laserem. Instrumentace anorganické hmotnostní spektrometrie. Spektrální interference. Mez detekce.
12. Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP - MS). Spektrometry. Hmotnostní spektrum a spektrální interference. Nespektrální interference a drift signálu. Mez detekce.
13. Termoanalytické metody – základní principy a rozdělení. Termoevoluční analytické metody.
14. Spektroskopie Augerových elektronů. Princip technik studia povrchu materiálů pomocí řádkující sondy – STM, AFM. Princip iontové mikroskopie a techniky APT.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.