9360-0143/05 – Mikroskopie rastrovací sondou a el. mikroskopie (SPM+EM)
| Garantující katedra | Centrum nanotechnologií | Kredity | 3 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Vladimír Tomášek, CSc. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Vladimír Tomášek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | USP, 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
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:
Další studijní materiály
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky