653-3042/01 – Mikroskopie nanostruktur (MiNan)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace | Kredity | 7 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Anastasia Volodarskaja, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Anastasia Volodarskaja, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2023/2024 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem je rozšířit stávající znalosti studentů v oblasti elektronové mikroskopie a mikroskopie rastrovací sondou a jejich použití v oblasti nanomateriálů a nanotechnologií.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Obsah předmětu je zaměřen na metody studia struktury materiálů a jejich chemického a fázového složení metodami transmisní a skenovací elektronové mikroskopie a mikroskopie rastrovací sondou. Předmět rozvíjí dosavadní znalosti studentů a zaměřuje se zejména na aplikace v oblasti nanomateriálů a nanotechnologií. Studenti budou hlouběji seznámeni nejen se zmíněnými zobrazovacími metodami, s principy získání a zpracování příslušných obrazových záznamů a instrumentací jednotlivých mikroskopů. Teoreticky se seznámí s přístrojovou technikou, pomůckami a postupy určenými pro správnou přípravu vzorků. Dále se seznámí s kombinovanými technikami a korelativní mikroskopií, tedy technikami, které kombinují různé druhy zobrazování s analytickými metodami. Veškeré informace budou studentům podávány ve vztahu k nanotechnologiím a dokládány příklady a konkrétními snímky nanočástic/nanomateriálů a aplikací v nanovědách.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžné ověření studijních výsledků:
prezenční forma studia – 2 písemné testy, vypracování 3 protokolů na základě úkolu plněných v praktických cvičení;
kombinovaná forma studia – 1 semestrální projekt.
Závěrečné ověření studijních výsledků: ústní nebo písemná zkouška.
E-learning
LMS Moodle
Další požadavky na studenta
Pro tento předmět nejsou stanoveny další požadavky na studenta.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
-Historie světelné mikroskopie. Princip světelného mikroskopu. Příprava preparátů. Příklady typických úloh světelné metalografii.
-Objev elektronu, historie elektronové mikroskopii. Vlnová délka, urychlovací napětí, rozlišovací schopnost, výpočet rozlišení a zvětšení elektronového mikroskopu. Základní princip práce prozařovacího a řádkovacího elektronových mikroskopů.
-Vakuové systémy elektronových mikroskopů. Osvětlovací systém, typy zdrojů elektronů. Vady zobrazování, chromatická vada, astigmatismus. Hloubka ostrosti. Elektromagnetické čočky.
-Interakce primárního elektronového svazku s hmotou, typy srážek. Interpretace zobrazení v sekundárních elektronech (SE) a v odražených elektronech (BSE). Detektory SE a BSE, fázový (materiálový) a topografický kontrast, excitační objem. Nabíjení preparátu a jeho eliminace. Práce v režimu nízkého vakua.
-Základní principy přípravy vzorků pro řádkovací elektronovou mikroskopii. Příprava tenkých vrstev, naprašování kovem, uhlíkem. Přístrojová technika pro přípravu preparátů. Artefakty.
-Řádkovací elektronový mikroskop. RTG spektrální mikroanalýza: vlnově disperzní a energiově disperzní analýza. Liniová analýza a mapování. Spektroskopie Augerových elektronů. Difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD). Skenovací transmisní elektronový mikroskop. Stolní elektronové mikroskopy.
-Mechanismy vzniku kontrastu v prozařovací elektronové mikroskopii: amplitudový a fázový kontrast, Z kontrast. Základní principy kinematické a dynamické teorie rozptylu elektronů, kontrast na poruchách krystalové mříže.
-Příprava preparátů pro prozařovací elektronovou mikroskopii. Prozařovací elektronová mikroskopie s vysokým rozlišením (HRTEM).
-Metody elektronové difrakce: selekční elektronová difrakce a difrakce konvergentního svazku elektronů. Interpretace difraktogramů získaných při studiu monokrystalů a polykrystalů. Spektroskopické techniky EDX a EELS.
-Interakce iontového svazku s hmotou. Dvousvazkové mikroskopy (dual beam), využití fokusovaného iontového svazku (FIB) pro přípravu preparátů pro elektronovou mikroskopii. 3D EBSD.
-Propojení elektronové mikroskopie s mikroskopií atomárních sil. Korelativní mikroskopie. Kombinace elektronové mikroskopie s jinými analytickými technikami (Ramanova spektroskopie, hmotnostní spektroskopie).
-Teoretické základy metod mikroskopie rastrovací sondou (SPM). Rozdělení jednotlivých technik SPM. Základní konstrukční prvky mikroskopů.
-Mikroskopické techniky AFM, STM, MFM. AP tomografie.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.