Elektronová mikroskopie

Garant předmětu:

Miroslav Karlík

Přednášející:

Miroslav Karlík

Cvičící:

Miroslav Karlík

Předmět zajišťuje:

katedra materiálů

Anotace:

Anotace:

Předmět poskytuje studentům úvod do mikroskopických metod používaných při charakterizaci materiálů, tenkých vrstev či nanočástic. Úvodní část je věnována analogii světelné a elektronové mikroskopie a různým typům mikroskopů. Důležitou částí předmětu jsou interakce různých druhů záření a hmoty, matematické formulace a nástroje používané v mikroskopii a popis a funkce jednotlivých částí mikroskopů. Jsou probírány i základy kinematické a dynamické teorie difrakce, typy kontrastu, difrakční a zobrazovací techniky. Zvláštní pozornost je věnována analytickým metodám a technikám zobrazení v atomovém rozlišení.

Požadavky:

Osnova přednášek:

Osnova:

1)Historický úvod, analogie světelné a elektronové mikroskopie, typy mikroskopů: transmisní (TEM), rastrovací transmisní (STEM), rastrovací (SEM).

2) Vakuový systém, elektronové trysky, magnetické čočky, zobrazení a detekce elektronů.

3) Matematické formulace a nástroje používané v mikroskopii (rovinná a kulová vlna, Fourierova transformace, konvoluce, přenosová funkce, Fresnelova a Fraunhoferova aproximace).

4) Interakce záření a hmoty (porovnání elektronů, RTG, neutronů), fyzikální základ difrakce na krystalech (Laueho podmínky, Braggova rovnice, tvarový faktor krystalu, extinkční délka).

5) Metody přípravy vzorků pro TEM (elektrolytické leštění, iontové bombardování, mechanické leštění, štípání a drcení, repliky, ultramikrotomie).

6) Základy dynamické teorie difrakce a výpočetní software JEMS.

7) Difrakční techniky v TEM, rozložení intenzity v difrakčním obrazci, Kikuchiho linie.

8) Zobrazovací techniky v TEM (rozptylový kontrast, difrakční kontrast, fázový kontrast, elektronová holografie, Lorentzovská elektronová mikroskopie, Z-kontrast, atomové rozlišení, pozorování in situ).

9) Analytická elektronová mikroskopie v TEM (spektroskopie ztrát energie elektronů (EELS), energiově disperzní spektroskopie RTG záření, Energiově filtrovaná transmisní elektronová mikroskopie - EFTEM).

10) Rastrovací elektronová mikroskopie - popis mikroskopu, detektory, používané signály.

11) Energiově disperzní RTG záření v SEM, vlnově disperzní spektroskopie RTG záření, další metody analýzy povrchů: Augerova elektronová spektroskopie, fotoelektronová spektroskopie (XPS).

12) Difrakce zpětně odražených elektronů (Electron Backscatter Diffraction - EBSD).

Klíčová slova:

Transmisní elektronový mikroskop, skenovací elektronový mikroskop, energiově disperzní analýza RTG záření, spektroskopie ztrát energie elektronů, teorie difrakce, zobrazení v atomovém rozlišení

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Karlík, M.: Úvod do transmisní elektronové mikroskopie, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2011.

[2] Goldstein, J.I., Newbury, D.E., Michael, J.R., Ritchie, N.W.M., Scott, J.H.J., Joy, D.C., Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, Springer, 2018.

Doporučená literatura:

[3] Carter, C. B. – Williams, D.B., Transmission Electron Microscopy, Diffraction, Imaging, and Spectrometry, Springer, 2016

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Fyzikální inženýrství materiálů (PS)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (volitelný předmět)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (volitelný předmět)