9360-0143/04 – Mikroskopie rastrovací sondou a el. mikroskopie (SPM+EM)

Garantující katedraCentrum nanotechnologiíKredity3
Garant předmětudoc. Ing. Vladimír Tomášek, CSc.Garant verze předmětudoc. Ing. Vladimír Tomášek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyUSP, FMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
STE17 Ing. Gabriela Kratošová, Ph.D.
MAT27 doc. Ing. Vlastimil Matějka, Ph.D.
TOM24 doc. Ing. Vladimír Tomášek, CSc.
VAC121 Ing. Miroslav Vaculík, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zkouška 2+0

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

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:

VŮJTEK, Milan, Roman KUBÍNEK a Miroslav MAŠLÁŇ. Nanoskopie. Olomouc: Univerzita Palackého, 2012. ISBN 978-80-244-3102-4. BONNELL, D. editor. Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy. Theory, Techniques and Applications. Wiley-VCH, 2001. WATT, I., M.: The Principles and Practice of Electron Microscopy. Cambridge University Press,1997. KARLÍK, Miroslav. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie. Praha: Nakladatelství ČVUT, 2011. ISBN 978-80-01-04729-3.

Doporučená literatura:

KUBÍNEK. Roman, Milan VŮJTEK a Miroslav MAŠLÁŇ. Mikroskopie skenující sondou. Olomouc: Univerzita Palackého, 20003. ISBN 80-244-0602-0. JONŠTA, Zdeněk a Vlastimil VODÁREK. Strukturně fázová analýza II. Ostrava: Texty PGS VŠB-TU, 1999. HULÍNSKÝ, Václav a Karel JUREK. Zkoumání látek elektronovým paprskem. Praha: SNTL, 1982. YAO N., WANG Z. L. Handbook of microscopy for nanotechnology. Kluwer Academic Publishers, 2005. JANDOŠ, František, Ríša ŘÍMAN a Antonín GEMPERLE. Využití moderních laboratorních metod v metalografii. Praha: SNTL, 1985. KRATOŠOVÁ, Gabriela, Kateřina DĚDKOVÁ, Ivo VÁVRA a Fedor ČIAMPOR. Investigation of nanoparticles in biological objects by electron microscopy techniques. In: Intracellular Delivery II: Fundamentals and Applications (Eds: Aleš Prokop, Y. Iwasaki, A. Harada), Springer Verlag, 2014.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Ústní a písemná.

E-learning

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

1. Historie optické mikroskopie, optické mikroskopy, zobrazování pomocí světla. Objev elektronu, konstrukce prvního elektronového mikroskopu. Vlnová délka, urychlovací napětí,rozlišovací schopnost, výpočet rozlišení a zvětšení. 2. Základní typy elektronových mikroskopů, rozdíl v konstrukci skenovacího a transmisního mikroskopu. Rozdíl v přípravě vzorků, způsob získávání obrazu, obraz reálný a virtuální, instrumentace elektronových mikroskopů. 3. Vakuové systémy elektronových mikroskopů. Osvětlovací systém, typy zdrojů elektronů. Termoemise, studená emise, emisní proud a proud sondy. 4. Vady zobrazování, chromatická vada, astigmatismus. Hloubka ostrosti. Elektromagnetické čočky. 5. Interakce elektronů s hmotou, typy srážek, sekundární (SE) a zpětně odražené elektrony (BSE). Detektory SE a BSE, fázový (materiálový) a topografický kontrast, excitační objem. Nabíjení preparátu a jeho eliminace. 6. Zobrazení v transmisní elektronové mikroskopii - tmavé a světlé pole, HAADF. Obrazová analýza, analýza velikostní distribuce částic. Virtuální elektronová mikroskopie. 7. Příprava vzorků pro skenovací elektronovou mikroskopii. Příprava tenkých vrstev, naprašování kovem, uhlíkem. Přístrojová technika a pomůcky pro přípravu vzorků, zásady správné přípravy. Artefakty. 8. Analytický elektronový mikroskop. Charakteristické rentgenové záření, typy přechodů, spojité záření. Podmínky pro získání reprezentativního rtg. spektra v prvkové analýze. Energiová a vlnově disperzní rentgenová analýza, typy detektorů. Liniová analýza a mapování. Augerovy elektrony a EELS. 9. Dvousvazkové mikroskopy (dual beam), využití iontového svazku. Interakce iontového svazku s hmotou. Skenovací transmisní elektronový mikroskop. Práce v režimu nízkého vakua. Stolní elektronové mikroskopy. 10. Propojení elektronové mikroskopie s mikroskopií atomárních sil. Korelativní mikroskopie. Kombinace elektronové mikroskopie s jinými analytickými technikami (Ramanova spektroskopie, hmotnostní spektroskopie). 11. Teoretické základy metod mikroskopie rastrovací sondou (SPM). Rozdělení jednotlivých technik SPM. Základní konstrukční prvky mikroskopů. 12. Skenery a chyby skenerů, Skenovací tunelová mikroskopie (STM). Měřicí módy STM a jejich příklady. 13. Základní principy mikroskopie atomárních sil (AFM). Interakce hrotu s povrchem vzorku. Detekce ohybu raménka. Síly mezi hrotem a raménkem. Bodová spektroskopie. Force distance (FD) křivky. 14. Základní měřicí techniky AFM. Základní 2D a 3D techniky - kontaktní, semikontaktní a nekontaktní mód. Seznámení s ostatními režimy měření AFM - např. LFM, MFM, litografie, mnohaprůchodové techniky a další.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zkouška Zkouška 100  51 3
Rozsah povinné účasti: Účast na přednáškách min. 80 %. Absolvování zkoušky

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2023/2024 (N0719A270002) Nanotechnologie MPC P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (N0719A270002) Nanotechnologie MPC P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2021/2022 (N0719A270002) Nanotechnologie MPC P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0719A270002) Nanotechnologie MPC P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0719A270002) Nanotechnologie MPC P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2022/2023 letní