653-2024/01 – Charakterizace struktury a složení materiálů (CSSM)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrství a recyklaceKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2023/2024Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMT, FEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KON57 Ing. Kateřina Konečná, Ph.D.
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
MAS0021 doc. Ing. Anastasia Volodarskaja, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 18+0

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:

VODÁREK, Vlastimil. Metody studia struktury: [učební text]. CD-ROM. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2012. ISBN 978-80-248-2559-5. KANICKÝ, Viktor; KUČERA, Jan a TOMÁŠEK, Vladimír. Analýza anorganických látek. Český Těšín: 2 THETA, 2021. ISBN 978-80-88279-06-8. GOLDSTEIN, Joseph; et al. Scanning electron microscopy and X–ray microanalysis, 4th edition, Springer-Verlag New York Inc., 2017. ISBN 978-1-4939-6674-5.

Doporučená literatura:

KARLÍK, Miroslav. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2011. ISBN 978-80-01-04729-3. KRAUS, Ivo a FIALA, Jaroslav. Elementární fyzika pevných látek. 2. přepracované vydání. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2016. ISBN 978-80-01-05942-5.

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2023/2024 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  15
        Zkouška Zkouška 70  36 3
Rozsah povinné účasti: Vypracování zadaného Seminárního projektu.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Vypracování zadaného Seminárního projektu.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2025/2026 (B0715A270004) Materiálové inženýrství SVP K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2025/2026 (B0715A270004) Materiálové inženýrství SVP P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky

Předmět neobsahuje žádné hodnocení.