Metody studia struktury
| Typ studia | bakalářské |
|---|---|
| Jazyk výuky | čeština |
| Kód | 653-2204/03 |
| Zkratka | MSSn |
| Název předmětu česky | Metody studia struktury |
| Název předmětu anglicky | Techniques of Structure Characterization |
| Kreditů | 5 |
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. |
Osnova předmětu
1. Materialografie – studium strukturních parametrů technických materiálů. Základní důvody a cíle studia struktury materiálů.
2. Světelná mikroskopie. Lom světelných paprsků v tenkých čočkách. Ohnisková vzdálenost. Hloubka ostrosti. Vady tenkých čoček. Rozlišovací schopnost.
3. Konstrukce světelného mikroskopu. Metody zvyšování kontrastu zobrazení. Světlé pole, tmavé pole, polarizované světlo, fázový kontrast, měření mikrotvrdosti.
4. Příprava rovinných výbrusů pro účely optické mikroskopie (kovy, kompozity, keramické materiály). Zviditelňování mikrostruktury kovů pomocí chemického a elektrolytického leptání. - Základní metody kvantitativní mikroskopie. Typické aplikace světelné mikroskopie v materiálovém inženýrství.
5. Interakce rtg záření a elektronů s hmotou. Difrakce paprsků na krystalové mříži – Braggova rovnice. Reciproká mříž. Ewaldova konstrukce. Absorpce záření hmotou. Princip rtg difrakční analýzy polykrystalických materiálů. Kvalitativní a kvantitativní analýza fázového složení materiálů.
6. Texturní analýza. Princip rtg difrakční analýzy monokrystalů. Využití rtg difrakce při studiu makropnutí a mikropnutí v technických materiálech - rtg tenzometrie.
7. Rtg spektrální analýza a rtg mikroskopie. Typické aplikace rentgenografie v materiálovém inženýrství.
8. Princip prozařovacího elektronového mikroskopu. Mechanismy vzniku kontrastu při studiu amorfních a krystalických látek. Amplitudový kontrast – zobrazení ve světlém a v tmavém poli.
9. Fázový kontrast – zobrazení mřížky a struktury. Elektronová difrakce. Difrakční konstanta. Analýza difraktogramů - monokrystaly a polykrystaly.
10. Příprava preparátů pro prozařovací elektronovou mikroskopii: extrakční uhlíkové repliky a tenké kovové fólie. Příprava preparátů z elektricky nevodivých materiálů.
11. Princip řádkovacího elektronového mikroskopu. Základní mechanismy vzniku kontrastu zobrazení. Environmentální řádkovací elektronová mikroskopie (ESEM). Difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD). Příprava preparátů pro řádkovací elektronovou mikroskopii.
12. Rtg spektrální mikroanalýza. Základní principy vlnově a energiově disperzní mikroanalýzy. Kvalitativní a kvantitativní rtg mikroanalýza.
13. Spektroskopie Augerových elektronů. Spektroskopie energetických ztrát elektronů (EELS). Energiová filtrace v prozařovací elektronové mikroskopii (EFTEM). Typické aplikace elektronové mikroskopie a rtg spektrální mikroanalýzy v materiálovém inženýrství.
14. Princip technik studia povrchu materiálů pomocí řádkující sondy - STM, AFM. Princip iontové mikroskopie a atomového hmotnostního spektrometru.
2. Světelná mikroskopie. Lom světelných paprsků v tenkých čočkách. Ohnisková vzdálenost. Hloubka ostrosti. Vady tenkých čoček. Rozlišovací schopnost.
3. Konstrukce světelného mikroskopu. Metody zvyšování kontrastu zobrazení. Světlé pole, tmavé pole, polarizované světlo, fázový kontrast, měření mikrotvrdosti.
4. Příprava rovinných výbrusů pro účely optické mikroskopie (kovy, kompozity, keramické materiály). Zviditelňování mikrostruktury kovů pomocí chemického a elektrolytického leptání. - Základní metody kvantitativní mikroskopie. Typické aplikace světelné mikroskopie v materiálovém inženýrství.
5. Interakce rtg záření a elektronů s hmotou. Difrakce paprsků na krystalové mříži – Braggova rovnice. Reciproká mříž. Ewaldova konstrukce. Absorpce záření hmotou. Princip rtg difrakční analýzy polykrystalických materiálů. Kvalitativní a kvantitativní analýza fázového složení materiálů.
6. Texturní analýza. Princip rtg difrakční analýzy monokrystalů. Využití rtg difrakce při studiu makropnutí a mikropnutí v technických materiálech - rtg tenzometrie.
7. Rtg spektrální analýza a rtg mikroskopie. Typické aplikace rentgenografie v materiálovém inženýrství.
8. Princip prozařovacího elektronového mikroskopu. Mechanismy vzniku kontrastu při studiu amorfních a krystalických látek. Amplitudový kontrast – zobrazení ve světlém a v tmavém poli.
9. Fázový kontrast – zobrazení mřížky a struktury. Elektronová difrakce. Difrakční konstanta. Analýza difraktogramů - monokrystaly a polykrystaly.
10. Příprava preparátů pro prozařovací elektronovou mikroskopii: extrakční uhlíkové repliky a tenké kovové fólie. Příprava preparátů z elektricky nevodivých materiálů.
11. Princip řádkovacího elektronového mikroskopu. Základní mechanismy vzniku kontrastu zobrazení. Environmentální řádkovací elektronová mikroskopie (ESEM). Difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD). Příprava preparátů pro řádkovací elektronovou mikroskopii.
12. Rtg spektrální mikroanalýza. Základní principy vlnově a energiově disperzní mikroanalýzy. Kvalitativní a kvantitativní rtg mikroanalýza.
13. Spektroskopie Augerových elektronů. Spektroskopie energetických ztrát elektronů (EELS). Energiová filtrace v prozařovací elektronové mikroskopii (EFTEM). Typické aplikace elektronové mikroskopie a rtg spektrální mikroanalýzy v materiálovém inženýrství.
14. Princip technik studia povrchu materiálů pomocí řádkující sondy - STM, AFM. Princip iontové mikroskopie a atomového hmotnostního spektrometru.
E-learning
Povinná literatura
VODÁREK, V. Metody studia struktury, Ostrava: VŠB – TU Ostrava, 2012. Dostupné z: http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/MSS/index.htm.
KRAUS, I. Úvod do strukturní rentgenografie, Praha: Academia, 1985.
KARLÍK, M. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie, Praha: CVUT, 2011. ISBN 978-80-01-04729-3.
KRAUS, I. Úvod do strukturní rentgenografie, Praha: Academia, 1985.
KARLÍK, M. Úvod do transmisní elektronové mikroskopie, Praha: CVUT, 2011. ISBN 978-80-01-04729-3.
Doporučená literatura
WHISTON, C. X-ray methods (analytical chemistry by open learning), J. Wiley & Sons, 1987. ISBN 978-0-471-91386-3 .
WILLIAMS, D. B. a C. B. CARTER. Transmission electron microscopy, A textbook for materials science. 2nd edition, Springer, 2012. ISBN 978-0387765020 .
GOLDSTEIN, J., et al. Scanning electron microscopy and X–ray microanalysis, 3rd edition, New York: Springer US, 2003. ISBN 978-0-306-47292-3 .
WILLIAMS, D. B. a C. B. CARTER. Transmission electron microscopy, A textbook for materials science. 2nd edition, Springer, 2012. ISBN 978-0387765020 .
GOLDSTEIN, J., et al. Scanning electron microscopy and X–ray microanalysis, 3rd edition, New York: Springer US, 2003. ISBN 978-0-306-47292-3 .