Metody charakteryzacji materiałów cz.1 Field of study: Technical Physics
Programme code: 03-S1FT12.2017

Na wykładzie student zapoznaje się z następującymi technikami badawczymi używanymi w badaniach struktury i własności materiałów: • Fizyko-chemia powierzchni i jej znaczenie dla nauki o materiałach (mikroelektronika, powierzchniowe utwardzanie, kataliza). • Podstawowe pojęcia fizyki powierzchni (struktura atomowa i elektronowa, oddziaływania gaz-powierzchnia, fizysorpcja i chemisorpcja). • Mikroskopia o atomowej zdolności rozdzielczej: skaningowa mikroskopia tunelowa i mikroskopia sił atomowych. Przegląd różnych odmian mikroskopii ze skanującą sondą i przykłady ich zastosowań. • Problemy związane z miniaturyzacją elementów elektronicznych: układy cienkowarstwowe – metody ich otrzymywania oraz badania (dyfrakcja promieni X i elektronów, metody optyczne, spektroskopie)., cienkie warstwy magnetyczne i ich zastosowania, nanocząsteczki magnetyczne, materiały mutliferroiczne, metody ich badania, potencjalne zastosowania. • Promieniowanie synchrotronowe – wytwarzanie, wybrane metody badawcze przy jego użyciu oraz przykłady zastosowania promieniowania synchrotronowego w badaniu nowych materiałów. • Fale ultradźwiękowe: metody wytwarzania i odbioru ultradźwięków, metody i aparatura w ultradźwiękowej technice pomiarowej, defektoskopia ultradźwiękowa. • Promieniowanie rentgenowskie – wytwarzanie oraz zastosowanie do badania ciał krystalicznych, amorficznych oraz ciał o lokalnym uporządkowaniu (np. nanorurki węglowe). • Dyfraktometry - proszkowe i monokrystaliczne – możliwości pomiarowe. • Mikroskopy elektronowe - skaningowy (SEM) i transmisyjny (TEM), skaningowy mikroskop elektronowy z emisją polową (FESEM). • Dyfrakcja niskoenergetycznych elektronów (LEED). • Zastosowanie mikroskopów elektronowych - przykłady. • Spektrometria masowa jonów wtórnych (SIMS) – zastosowanie do analizy cząsteczek o dużych masach cząsteczkowych. • Spektrometria masowa cząstek neutralnych (SNMS). • Spektrometria masowa jonów wtórnych z analizatorem czasu przelotu (ToF) • Analiza ilościowa i jakościowa, analiza pierwiastków śladowych. • Czułość różnych metod spektrometrii masowej. • Przykłady zastosowań spektrometrii masowej. • Mikroskopia optyczna – zastosowania. • Mikroskopia bliskiego pola (NSOM) – zwiększenie rozdzielczości. • Spektroskopia bliskiej podczerwieni (NIR) – jej zastosowania w badaniach materiałów. • Spektroskopie podczerwieni i Ramana w badaniach składu i struktury substancji. • Podstawy fizyczne metody XPS. Analiza widm. Linie rdzeniowe i ich identyfikacja. Pasmo walencyjne. Rozszczepienie spin-orbita. Rozszczepienie multipletowe. • Przesunięcie chemiczne. Problem tła i jego uwzględnianie w analizie widmowej. Linie satelitarne – ich pochodzenie oraz interpretacja. • Teoretyczne podstawy spektroskopii AES – analiza widm, zastosowania (badanie wzrostu cienkich warstw, czystości materiałów stosowanych w nanotechnologii, stechiometrii powierzchni w procesie ich oczyszczania) • Podział substancji ze względu na własności magnetyczne. Podstawowe pojęcia magnetyzmu. Orbitalny i spinowy moment magnetyczny. Modele magnetyzmu. • Metody pomiaru własności magnetycznych: makroskopowe (statyczne i dynamiczne) oraz mikroskopowe. Magnetometr SQUID, możliwości pomiarowe i zastosowanie. • Zastosowania metod magnetycznych do różnego rodzaju materiałów: objętościowych, warstw, nanomateriałów. Przykłady. • Przewodnictwo elektryczne/opór elektryczny. Przewodnictwo ciał stałych. Teoretyczne podstawy zjawiska. Temperaturowe zależności oporu elektrycznego. Metody pomiaru oporu elektrycznego. • Wykorzystanie badań przewodnictwa elektrycznego w nowoczesnym przemyśle. Przykłady zastosowań W ramach pracy własnej student w oparciu o notatki z wykładów oraz literaturę uzupełniającą dąży do utrwalenia pozyskanej wiedzy. Egzamin obowiązkowy dla specjalności „Nowoczesne materiały i techniki pomiarowe” w semestrze 6.

Student powinien posiadać podstawową wiedzę dotyczącą promieniowania elektromagnetycznego, dźwięku, budowy atomowej i molekularnej oraz własności mechanicznych gazów, cieczy i ciała stałych nabytą w trakcie wykładów z zakresu podstaw fizyki.

(no information given)