Detail předmětu

Mikroskopie a spektroskopie

FSI-TMKAk. rok: 2011/2012

Optická mikroskopie a spektroskopie:
Tato část kurzu je věnována optické soustavě mikroskopu, principu a základním parametrům mikroskopického zobrazení, metodám zvyšování kontrastu a speciálním metodám optické mikroskopie a optické spektroskopie.

Hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů - SIMS:
Tato část přednášky je věnována problematice materiálové analýzy pevných látek metodou hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů (SIMS), fyzikálním principům SIMS a jejím aplikacím především v polovodičovém průmyslu.

Fotoelektronová spektroskopie - XPS:
Fotoelektronová spektroskopie. Experimentální zařízení. Proces fotoemise a emise Augerových elektronů. Struktura fotoelektronového spektra. Kvantitativní analýza. Úhlově závislá fotoelektronová spektroskopie.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají přehled o aktuálním stavu oboru optické mikroskopie a spektroskopie, hmotnostní spektroskopie sekundární iontů (SIMS) a fotoelektronové spektroskopie (XPS) a budou mít i snazší orientaci při výběru vlastní práce (diplomové či doktorské).

Prerekvizity

Základní kurz fyziky, kvantová fyzika, fyzika pevných látek, povrchy a tenké vrstvy. Geometrická optika.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studenta bude zohledňovat jeho práci ve cvičení a výsledky diskuze nad zadanými tématy při zkoušce (k přípravě povoleny poznámky z přednášek).

Učební cíle

Cílem je poskytnout přehled o principech, přístrojích a postupech používaných v současné optické mikroskopii,
o možnostech využití interakcí iontů s povrchem pevné látky při materiálové analýze metodou SIMS nejenom v makroskopickém měřítku, ale především při analýze objektů nanosvěta.
Rovněž poskytne přehled o elektronických dějích v nových materiálech a součástkách pro nanoelektroniku.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.

Základní literatura

A. Beninghoven: Secondary Ion Mass Spectrometry - basics concepts, instrumental aspects, applications and trends, John Wiley & Sons, NY, volume 86, 1987.
C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek 1997.
J. F. Ziegler, J. P. Biersack, M.D. Ziegler: SRIM The Stopping and Range of Ions in Matter, SRIM Co., 2008.
Kasap, Capper (Ed.) Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials 2006.
R. G. Wilson, F. A. Stevie, and C. W. Magee: Secondary Ion Mass Spectrometry - a practical handbook for depth profiling and bulk analysis, John Wiley, 1989.
R. Waser (Ed.) Nanoelectronics and Information Technology 2005.
W. Eckstain: Computer Simulation of Ion-Solid Interaction, Springer-Verlag, 1991.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-PMO , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor M-FIN , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D.
Ing. Zbyněk Dostál, Ph.D.
Ing. Jana Čolláková
Mgr. Ota Samek, Ph.D.
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.
Ing. Martin Antoš, Ph.D.
doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.

Osnova

Optická mikroskopie a spektroskopie:
- Princip optického mikroskopu, zobrazovací soustava a parametry zobrazení (složený mikroskop, konjugované roviny, objektiv, kondenzor, okulár, osvětlovací soustava a zdroje osvětlení, zvětšení, optické vady, aplanatické soustavy, Abbeova teorie zobrazení, rozlišovací schopnost, funkce rozmytí bodu, optická funkce přenosu)
- Speciální metody mikroskopie (metody zvýšení kontrastu - temné pole, Zernikův fázový kontrast, Hoffmanův modulační kontrast, šikmé osvětlení, Nomarského diferenciální interferenční kontrast, polarizační mikroskopie, Rheinbergovo osvětlení, fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie, interferenční a holografická mikroskopie)
- Digitální zobrazování v mikroskopii
- Pokročilé metody optické mikroskopie a spektroskopie (zobrazování živých buněk, dvoufotonová fluorescence, FRAP, FRET, STED, rastrovací optická mikroskopie v blízkém poli - SNOM, Ramanova spektroskopie, CARS)

Hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů (SIMS):
Historický vývoj studia interakce iontů s pevnou látkou (PL)
Způsoby modelování interakcí iontů s PL. Produkty interakce iontů s PL a jejich využití při analýze metodami SIMS, RBS, PIXE, ISS a pod.
Princip metody hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů (SIMS).
Přístrojové vybavení analytických zařízení SIMS.
Způsoby analýzy metodou SIMS (statický a dynamický SIMS, mapování, hloubkové profilování, 3D analýza, nanoSIMS).
Oblasti použití metody SIMS a praktické příklady.

Fotoelektronová spektroskopie (XPS):
Základy fotoelektrové spektroskopie. Elekronový spektrometr, zdroje záření pro elektronovou spektroskopii (zdroj rentgenového záření, zdroj elektronů, synchrotron).
Proces fotoemise a emise Augerových elektronů. Fotoelektronové spektrum, ztrátové a satelitní píky, pozadí. Struktura, tvar, šířka a intenzita čar, chemický posuv.
Kvantitativní analýza. Popis pohybu elektronů pevnou látkou, určování tloušťky vrstev a úhlově závislá měření.