1. Rodzaj studiów:                                                         Dzienne magisterskie

2. Kierunek :                                                                 INŻYNIERIA  MATERIAŁOWA

3. Specjalność:                                                              siatka podstawowa

4. Tytuł przedmiotu:                                                      MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA

5. Blok tematyczny (wg siatki):                                       METODY BADAWCZE

6. Semestr, wymiar godz. (W, L, C, P, K, S)                   semestr VI, W-2 godziny, L-2 godziny

7. Warunki zaliczenia przedmiotu:                                   zaliczenie na podstawie zajęć

                                                                                    laboratoryjnych

 8.Treść merytoryczna przedmiotu:

 

 

A.  A. WYKŁADY

 

Temat:

1. Oddziaływanie wysokoenergetycznej wiązki elektronowej   z tarczą metalową. Modelowanie procesu.

2. Podstawy optyki elektronowej.

3. Budowa mikroskopów elektronowych: konwencjonalny transmisyjny (CTEM), skaningowy (SEM) oraz mikroanalizator rtg. (WDS).

4. Wybrane zagadnienia z mikroskopii skaningowej (SEM- SCANNING ELECTRON MICROSCOPY).  Budowa i tworzenie obrazu, kontrast materiałowy- elektronów wtórnych, wstecznie rozproszonych i absorbowanych oraz charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego.

5. Metody zwiększania kontrastu i zdolności rozdzielczej SEM, czynniki wpływające na zdolność rozdzielczą SEM, ograniczeniami układu elektronooptycznego ogniskowania wiązki sondy (ds min);wydajność układu próbka / detektor w tworzeniu kontrastu ( Ipr);głębokości wyjścia informacji (T) oraz charakterystyki rodzaju sygnału. Metody przetwarzania sygnału (umożliwiające zwiększenie kontrastu).Klasyczne metody wzmacniania kontrastu w SEM:

tłumienie stałej sygnału, nieliniowe wzmocnienie (G- korekcja), różniczkowanie sygnału,  Y – modulacja.

6. Powstawanie obrazu w CTEM- Conventional Transmisson Elektronmicroscopy -(Jasne pole widzenia - JP,Ciemne pole widzenia-CP).

7. Tworzenie obrazu dyfrakcyjnego (gometria dyfrakcji elektronów, Sieć odwrotna i konstrukcja Ewalda). . Rodzaje dyfraktogramów (pierścieniowe, punktowe, Kikuchi oraz zbieżnej wiązki – CBD),Wyznaczanie stałej CTEM, wskaźnikowanie dyfraktogramów.

8. Wykorzystanie kontrastu dyfrakcyjnego w badaniach sieci krystalicznej – kryształ doskonały - natężenie wiązek ugiętych.

8a. Przybliżenie kinematyczne dyfrakcji elektronów (odchylenie warunków dyfrakcji elektronów od warunków Bragga , parametr –S, założenia kinematycznej teorii dyfrakcji elektronów, natężenie(intensywność) wiązki ugiętej – funkcja interferencji, efekt kształtu.

8b. Przybliżenie dynamiczne dyfrakcji elektronów (założenie dynamicznej teorii dyfrakcji elektronów). Kontrast dyfrakcyjny dla kryształu rzeczywistego, równanie HOWIE – WHELANA. Charakterystyczne cechy obrazów doskonałych kryształów – kontury ekstynkcyjne.

9. Kontrast dyfrakcyjny dla kryształu rzeczywistego (tzn. z obecnością pól odkształceń         

   wywołanych występowaniem defektów sieciowych).

10. Zastosowanie dynamicznej teorii (przybliżenia)dyfrakcji elektronów do obserwacji kontrastu rzeczywistych struktur kryształów .

11. Defekty lokalnie zmieniające pole odkształceń (np. dyslokacje,

        niekoherentne wydzielenia).

12. Defekty płaskie (granice fazowe; np. błędy ułożenia, granice

         bliźniacze, ogólnie defekty rozdzielające płaszczyzną rozdziału  

        dwa nieodkształcone obszary cienkiej folii, pustki, pęcherze gazu).

13. Defekty lokalnie zmieniające kontrast konturów

         ekstynkcyjnych (np. wydzielenia koherentne).

14. Zastosowanie kontrastu fazowego w badaniach

           rzeczywistych struktur krystalicznych ( kryształ doskonały, kryształ rzeczywisty)

15. Charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie w badaniach składu chemicznego w mikroobszarach (emisja ,natężenie , absorpcja i fluorescencja prom.- X; rozkład widma  prom. X wg. długości fali-met. WDS oraz energii – met. EDS. Jakościowa mikroanaliza – rozkład liniowy i powierzchniowy pierwiastków. Analiza punktowa, ilościowe metody korekcyjne – .standardowa metoda ZAF). 

                                  

B. LABORATORIUM

    Temat:  

 godz.
Wprowadzenie 1
Repliki matrycowe 3
Repliki ekstrakcyjne  2
Cieńkie folie metaliczne 3
udowa elektronowych mikroskopów (CTEM, SEM i MAR) 3
Wyznaczanie stałej CTEM i analiza fazowa wydzieleń 3
naliza jakościowa i ilościowa przełomów metali i stopów technicznych oraz ich kompozytów 3
Zastosowanie SEM w badaniach mikrostruktury metali i stopów technicznych 3
Zastosowanie SEM w badaniu mikrostruktury i fraktografii polimerów, laminatów i ich kompozytów.  3
Metody analizy składu chemicznego w mikroobszarach 3
Metody korekcyjne w mikroanalizie rentgenowskiej      3
 Razem  50

                                                  

 

 

9. Osoba odpowiedzialna:                                             dr inż. Wiesław Dziadur

10. Jednostka organizacyjna:                                        M-2 ZAKŁAD  METALOZNAWSTWA

11. Sugestie dotyczące wyboru innych przedmiotów:

12. Pomoce dyaktyczne:

 

 

Zalecana literatura:

 

Do konwencjonalnej mikroskopii elektronowej (CTEM);

 

A. Dotycząca rzeczywistej budowy metali i stopów technicznych:

1.      I.A.Oding – Teoria dyslokacji w metalach i jej zastosowanie, WNT, Warszawa 1961.

2.      J.Weertman, J.R Weertman – teoria dyslokacji

3.      M.W.Grabski, K,J. Kurzydłowski – Teoria dyslokacji Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1984.

4.      M.W.Grabski Struktura granic ziarn w metalach, Wyd. Śląsk, Katowice 1969.

5.      L. Kalinowski – Fizyka Metali –PWN, Warszawa 1970.

6.      J. Kaczyński, S.Prowans – Podstawy teoretyczne metaloznawstwa,Wyd. Śląsk, Katowice, 1972.

  

B  B. Dotycząca podstaw fizykalnych CTEM:

1. P. Wilkes – fizyka ciała stałego dla metaloznawców, PWN, Warszawa, 1972.

2. L.V. Azaroff – struktura i własnośći ciał stałych, WNT 1960

 

    C. Dotycząca podstaw krystalografii:

       

1. Cullity – Podstawy dyfrakcji promienii  rtg.

2. Kelly - Krystalografia

3.  A.G. Jackson – Handbook of crystallography (for electron microscopists and others), Springer- Verlag, New York, 1991

 

D D. Zalecana podstawowa literatura odnośnie konwencjonalnej transmisyjnej mikroskopii (CTEM):

1. P. B. Hirsch i in. - Electron microscopy of thin crystals, Butterworths, London,   1965(2nd edition,

Krigier, Huntington, Ny 1977) .

2. C.E. Hall –   Introduction to electron microscopy, McGraw – Hill,New York, 1966.

3. G. Thomas - Transmission electron microscopy of metals, John Wiley and sons, inc., New York – London, 1962.

4. P.J.Grundy, G.A. Jones – Electronmicroscopy in the study of materials, London, 1975.

5. B.E.P. Beeston i in. – Electron Diffraction and optical techniques, North – Holland/ AmericanElsevier,1973.
6. J.Kozubowski – Metody transmisyjnej mikroskopii elektronowej, Wyd. Śląsk, Katowice, 1975.
7. B. Joouffrey – Methodes et techniques nouvelles d’observation en metallurgie physiqe, Soc., Fr. De microscopie

    Electronigue, Paris, 1972.
8. J.W. Edington – Practical Electron microscopy in materials science, Vol 1-5, Philips technical library,
9. L.Reimer – Transmission electron microscopy, Springer Series in Optical Sciences, vol 36, 1989.
10. G. Thomas –Transmission electron microscopy of materials,  John Willey and sons, inc, 1979.
11. L. Dobrzański, E. Hajduczek – Mikroskopia świetlna i elektronowa, WNT, Warszawa, 1987.
12. S. Amelinckx – The direct observation of dislocations, Academic Press, New York  and London, 1964.
13. K. Endrus  i in. – Electronograms and interpretations,1967.G.Schimmel – Metodyka mikroskopii elektronowej, WNT, Warszawa, 1976.

14. D. B Williams, J. A Carter – Transmission Electron microscopy – a text for Materials Science, Plenum Press, New York, 1996.

E. Literatura do mikroskopii skaningowej:

1. J.I Goldstein, H Yakowitz  -  Practical scanning electron microscopy Planum Press, NY @ London 1975. (tłumaczenie w j. rosyjskim:       Prakticzeskaja rastrowaja elektronnaja  mikroskopia, Mir 1978).
2.. O.C Wells i inni - Scanning electron microscopy, McGraw Hill Company, 1976.
3. D. B Holt i inni - Quantitative scanning electron microscopy Academic Press, NY@San Francisco,1974.
4. J.I Goldstein, D.E Newbury i inni – Scanning electron microscopy @ X – ray microanalysis, Plenum Press, NY, London, 1981.
5.W Ehrenberg, D Gibbons - Electron Bombardment Induced Conductivity and it’s Applications, Academic Press, 1981.
6. L Reimer - Scanning electron microscope, Springer – Verlag, Berlin, Heidelberg, NY Tokio.
7. D. E Newbury i inni - Advanced scanning electron microscopy and X – ray micro – analysis, Plenum Press, NY @ London 1986.
8. J.I Goldstein, D.E Newbury i inni – Scanning electron microscopy @ X – ray microanalysis, Plenum Press, NY, 1992, second edition 1995.
 
F. Zalecanaa literatura do mikroanalizy rentgenowskiej:
1. Z Bojarski - mikroanalizator rentgenowski, Śląsk 1970.
2. S. J. B Reed - Electron microprobe analysis, Cambridge University Press, London, NY, Melbourne, 1975.
3. O Briimmer - Mikroananalyse mit Electronen – und Ionensonden, Leipzig, 1980.
4. V. D Scott, G Love -  Quantitattive electron – probe microanalysis, John Wiley @ Sons, NY, Brisbane, Chichester, Ontario.
5. A. Szumer i inni - Podstawy ilościowej mikroanalizy rentgenowskiej, WNT, Warszawa, 1994.
6. J.I Goldstein, D.E Newbury i inni – Scanning electron microscopy @ X – ray microanalysis, Plenum Press, NY,  second edition 1995.