PřF:FK010 Strukt metody v pevných lát. - Informace o předmětu

FK010 Strukturní metody ve fyzice kondenzovaných látek

Rozsah

2/1/0. 3 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně

Vyučující

doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D. (přednášející)
doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D. (cvičící)
Mgr. Jiří Novák, Ph.D. (cvičící)

Garance

doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.
Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Ondřej Caha, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky kondenzovaných látek – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

St 8:00–9:50 F-ucebnaCP,9/01001

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

FK010/01: St 10:00–10:50 F-ucebnaCP,9/01001

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.

Cíle předmětu

Cílem je seznámit studenty se základními technikami strukturní analýzy kondenzovaných látek, které zahrnují metody založené na interakci rtg záření s látkou a metody využívající rozptyl neutronů a elektronů.

Výstupy z učení

Po úspěšném absolvování tohoto předmětu by studenti měli být schopni
- porozumět fyzikálnímu principu strukturních metod
– navrhnout vhodný experimentální postup pro zadaný strukturní problém
– používat experimentální vybavení ústavu pro určení struktury zadané kondenzované látky
– vyhodnotit experimentální data a srovnat s teoretickým modelem

Osnova

• 1. Vlastnosti rtg záření, Thomsonův rozptyl rtg záření na elektronu, roztyl na atomech, atomový rozptylový faktor. Absorpce rtg záření, základy rtg absorpční spektroskopie
• 2. Rozptyl rtg záření na krystalické tuhé látce, rtg difrakce. Kinematická aproximace, Fraunhoferova aproximace.
• 3. Kinematická rtg difrakce na krystalických vrstvách, určení mřížkových parametrů tenké vrstvy a stupně plastické relaxace.
• 4. Difrakce na polykrystalech, Rietveldova metoda, fázová analýza
• 5. Maloúhlý rozptyl rtg záření, metody SAXS a GISAXS, rtg reflexe, určení tloušťky tenké vrstvy a drsnosti rozhraní
• 6. Rtg rozptyl na nanostrukturách, Debyeho formule, párová distribuční funkce, určení střední velkosti nanočástic.
• 7. Koherentní difrakce, řešení fázového problému
• 8. Laboratorní a synchrotronové rtg zdroje, rtg optika, rtg detektory.
• 9. Vlastnosti neutronů, interakce neutronů s látkou, jaderný a magnetický rozptyl neutronů
• 10. Neutronové zdroje a detektory, neutronová optika.
• 11. Aplikace neutronového rozptylu – studium dynamiky krystalové mřížky a magnetického uspořádání
• 12. Interakce elektronů s látkou, hloubka vniku, kvantový popis elektronového rozptylu
• 13. Princip činnosti transmisního elektronového mikroskopu, vznik obrazu. Transmisní elektronová mikroskopie s vysokým rozlišením.
• 14. Rastrovací elektronová mikroskopie, princip činnosti, vznik obrazu. Rastrovací transmisní elektronová mikroskopie
• 15. Chemická analýza pomocí elektronů, metody EELS, EDX, WDX
• 16. Metoda EBSD
• 17. Příprava vzorků pro elektronovou mikroskopii, metoda FIB

Literatura

• SQUIRES, G. L. Introduction to the theory of thermal neutron scattering. Cambridge: Cambridge University Press, 2012, vii, 260. ISBN 9781107644069. info
• Elements of modern X-ray physics. Edited by J. Als-Nielsen - Des McMorrow. 2nd ed. Chichester, West Sussex: John Wiley, 2011, xii, 419 p. ISBN 9781119997313. info
• WILLIAMS, David B. a C. Barry CARTER. Transmission electron microscopy : a textbook for materials science. 2nd ed. New York: Springer, 2009, lxii, 760. ISBN 9780387765006. info
• PIETSCH, Ullrich; Václav HOLÝ a Tilo BAUMBACH. High-resolution X-ray scattering : from thin films to lateral nanostructures. 2nd ed. New York: Springer, 2004, xvi, 408. ISBN 1441923071. info
• GOLDSTEIN, Joseph I. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. 3rd ed. New York: Kluwer Academic/Plenum publishers, 2003, xix, 689 s. ISBN 0-306-47292-9. info

Výukové metody

Přednáška a cvičení. Součástí cvičení jsou laboratorní práce na přístrojích v laboratořích ústavu. Laboratorní práce budou zahrnovat tyto úlohy:
1. Kvalitativní fázová analýza polykrystalického vzorku, Rietveldovské upřesnění poloh atomů v elementární buňce
2. Určení stupně plastické relaxace v epitaxní vrstvě, odhad hustoty misfit dislokací
3. Určení tloušťky tenké vrstvy a střední kvadratické drsnosti rozhraní pomocí rtg reflexe
4. Určení střední velikosti nanočástic a stupně korelace jejich poloh pomocí maloúhlého rtg rozptylu.

K řešení těchto úloh se použijí difraktometry RIGAKU Smartlab9kW a RIGAKU Smartlab3kW v CEITEC core facility jakož i difraktometr RIGAKU Smartlab3kW na ÚFKL (CEPLANT).

Metody hodnocení

ústní zkouška součástí hodnocení zkoušky je domácí vyhodnocení jednoho experimentálního problému z praktické části předmětu

Další komentáře

Studijní materiály

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2025/FK010