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.

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

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

• J. Als-Nielsen and D. McMorrow, Elements of Modern X-ray Physics, Wiley 2011
• D. B.Williams and C.B. Carter, Transmission Electron Microscopy, Springer 1996
• U. Pietsch et al., High-resolution x-ray scattering from thin films and nanostructures, Springer 2004
• G. L. Squires, Introduction to the Theory of Thermal Neutron Scattering, Cambridge Univ. Press 2012
• J. Goldstein et al., Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis, Springer 2003

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/podzim2024/FK010