Wykład monograficzny - Instytut Fizyki PAN

Wykład monograficzny:
Transmisyjna Mikroskopia Elektronowa
Instytut Fizyki PAN sala D, czwartki godzina 10:15, pierwszy wykład 18 luty, ostatni 27 maja 2010 roku,
prowadzący dr hab. Piotr Dłużewski.
Wykład ma na celu przedstawienie metod badawczych transmisyjnej mikroskopii elektronowej jakie będą
dostępne pod koniec 2010 roku w Instytucie Fizyki PAN w ramach projektu „Analityczny, wysokorozdzielczy,
transmisyjny mikroskop elektronowy dla nanonauki, nanotechnologii i spintroniki” Programu Operacyjnego
Innowacyjna Gospodarka.
1. Budowa i zasada działania mikroskopu:
historia oraz przykłady zastosowań, źródło wiązki elektronowej, monochromator, soczewka magnetyczna,
układ optyczny kondensora i obiektywu, detektory obrazu, spektrometry promieniowania rentgenowskiego
i strat energii elektronów, przystawka holograficzna, uchwyty preparatu.
2. Oddziaływanie wiązki elektronowej z ciałem stałym:
rozpraszanie elastyczne na pojedynczym atomie, z-kontrast, rozpraszanie nieelastyczne na: elektronach
rdzenia, elektronach walencyjnych, plazmonach, fononach.
3. Elektronowe obrazy dyfrakcyjne:
kinematyczna teoria rozpraszania, sieć krystaliczna, przestrzeń odwrotna, wskaźnikowanie
elektronogramów, linie Kikuchiego, dyfrakcja wiązki zbieżnej, rozpraszanie dyfuzyjne.
4. Kontrast dyfrakcyjny:
dynamiczna teoria rozpraszania, przybliżenie kolumnowe, równania Howie-Whelana, kontury
ekstynkcyjne, przypadek dwuwiązkowy, metoda słabej wiązki, obserwacja defektów płaskich i liniowych,
strukturalna analiza fazowa.
5. Kontrast fazowy:
koherencja czasowa i przestrzenna wiązki elektronowej, wady soczewki magnetycznej, funkcja
przenoszenia kontrastu, obrazowanie w kontraście fazowym, obliczanie funkcji falowej wiązki
elektronowej metodą funkcji Blocha i metodą wielokrotnych przecięć.
6. Spektroskopia charakterystycznego promieniowania X:
interpretacja widma, ilościowe wyznaczanie składu atomowego preparatu, poprawka ZAF.
7. Spektroskopia strat energii:
interpretacja widma, wyznaczanie składu atomowego preparatu, bliska i daleka struktura krawędzi
absorpcji, określanie wartościowości oraz najbliższych sąsiadów określonego atomu, spektroskopia
wzbudzeń plazmonowych i przejść międzypasmowych.
8. Holografia elektronowa i mikroskopia Lorentzowska:
metody otrzymywania obrazów holograficznych, rekonstrukcja funkcji falowej, wyznaczanie indukcji
magnetycznej oraz natężenia pola elektrycznego, badanie domen magnetycznych.
9. Metody przygotowania preparatów:
mechaniczne, chemiczne, elektrochemiczne, trawienie jonowe, trawienie zogniskowaną wiązką jonową.
Literatura:
• D. B. Williams, C. B. Carter, „Transmission electron microscopy. A textbook for material science”, Springer
1996, 2009,
• M. De Graef, „Introduction to conventional transmission electron microscopy”, Cambridge University Press,
2003,
• S. Amelinckx, D. van Dyck, J. van Landuyt, G. van Tendeloo, „Electron microscopy: principles and
fundamentals”, VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1997,
• Kątcki Jerzy, „Zastosowanie mikroskopii elektronowej w badaniach materiałów i przyrządów
półprzewodnikowych”, Biblioteka Elektroniki, 0067-7647 24, Wydawnictwa ITE, 2000,
• J. M. Cowley, „Diffraction physics”, North-Holland Publisching Company, 1981,
• Wilkes Peter, „Fizyka ciała stałego dla metaloznawców”, PWN, Warszawa, 1979,
• Kozubowski Jan, „Metody transmisyjnej mikroskopii elektronowej”, Śląsk, Katowice, 1975.
Przydatna będzie wiedza:
dualizm cząsteczkowo-falowy, równanie Schrödingera, rozpraszanie fali płaskiej na potencjale sferycznym,
różniczkowy przekrój czynny, średnia droga swobodna, liczby kwantowe n, l, m, s, poziomy energetyczne
powłok elektronowych w atomie, reguły Hunda, reguły wyboru, ciągłe i charakterystyczne promieniowanie X,
dyfrakcja Frauenhofera i Fresnela, sieć krystaliczna, grupy symetrii, komórka elementarna, strukturalny
czynnik rozpraszania, sieć odwrotna, wskaźniki Millera, prawo Bragga, funkcje Blocha, rachunek zaburzeń.