Detail předmětu

Diagnostika a zkušebnictví

FEKT-BDIZAk. rok: 2017/2018

Základní pojmy a metody diagnostiky. Elektrické, mechanické a klimatické zkoušky materiálů, součástek a zařízení, základní principy, přehled metod používaných v praxi. Mikroskopické, spektroskopické a difraktometrické diagnostické metody - fyzikální principy, použití. Zkoušky destruktivní a nedestruktivní. Vyhodnocování a hodnověrnost diagnostických analýz. Diagnostika a zkušebnictví. Zásady a organizace zkušebnictví v ČR, zákony, nařízení vlády.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektrotechnologie (UETE)

Výsledky učení předmětu

Po absolvování předmětu je student schopen:
- vysvětlit základní pojmy a metody z oblasti diagnostiky elektrotechnických materiálů a zařízení,
- orientovat se v základních fyzikálních metodách pro stanovení struktury a složení diagnostikovaných materiálů,
- popsat zásady a organizaci zkušebnictví v ČR,
- popsat elektrické a mechanické zkoušky materiálů a elektrických zařízení, zkoušky bezpečnosti a klimatické odolnosti,
- vybrat a aplikovat vhodnou diagnostickou metodu v praxi.

Prerekvizity

Znalost fyziky a matematiky na úrovni středoškolského vzdělání.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní cvičení. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

až 40 bodů v průběhu semestru (20 bodů za laboratorní cvičení a 20 bodů za samostatnou práci a její prezentaci)
až 60 bodů za písemnou závěrečnou zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření znalostí a orientaci v oblasti diagnostických metod a organizaci zkušebnictví.

Osnovy výuky

1) Základní pojmy technické diagnostiky, přehled metod. Postavení technické diagnostiky v praxi.
2) Elektrické měřicí metody v diagnostice polovodičových materiálů a struktur.
3) Stejnosměrné a střídavé elektrické měřicí metody v diagnostice elektroizolačních systémů. Zkoušky vysokým napětím.
4) Zkoušky bezpečnosti elektrických předmětů. Zkoušky klimatické a mechanické odolnosti elektrických předmětů a zařízení.
5) Zkoušky mechanických vlastností - přehled zkoušek. Zkoušky tvrdosti.
6) Diagnostika a zkušebnictví. Povinnosti výrobců, dovozců a distributorů při uvádění výrobků na trh. Posuzování shody výrobků.
7) Fyzikální metody stanovení struktury a složení materiálů, materiálových soustav a struktur. Metody s rastrující sondou. Sekundární iontová hmotová spektroskopie (SIMS). Citlivosti a meze rozlišení metod.
8) Přehled metod optické mikroskopie. Metody měření tloušťky tenkých vrstev, mechanicko elektrická měření.
9) Elektronová mikroskopie rastrovací a transmisní. Diagnostika struktur na základě detekce jednotlivých typů detekovaných signálů.
10) Speciální metody rastrovací elektronové mikroskopie. Napěťový a magnetický kontrast, metoda EBIC, nízkoenergiová a nízkovakuová elektronová mikroskopie.
11) Difraktometrické metody. Rentgenová, elektronová a neutronová difraktografie.
12) Spektroskopické metody, atomová a molekulová spektroskopie. Absorpční, emisní, rentgenová, fotoelektrická a elektronová spektroskopie. Hmotnostní spektroskopie.
13) Zpracování výsledků měření. Chyby měření, ukazatelé přesnosti, nejistoty měření.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními pojmy a metodami z oblasti diagnostiky elektrotechnických materiálů a zařízení, se zásadami a organizací zkušebnictví v ČR. Studenti se v přehledu seznámí s elektrickými a mechanickými zkouškami, zkouškami bezpečnosti a klimatické odolnosti. Získají základní informace o fyzikálních metodách pro stanovení struktury a složení diagnostikovaných objektů.

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

Povinná účast ve výuce.

Základní literatura

Frank,L.,Král,J.: Metody analýzy povrchů. Iontové, sondové a speciální metody. Academia, Praha, 2002 (CS)
Jirák, J., Havlíček, S., Rozsívalová, Z.: Diagnostika a zkušebnictví. Elektronické texty, Brno 2002. (CS)

Doporučená literatura

Connor,D.J., Sexton,B.A., Smart,R.C.: Surface analysis methods in materials science, Springer Verlag Berlin, 2003 (EN)
ECKERTOVÁ, Ludmila a Luděk FRANK, ed.: Metody analýzy povrchů: elektronová mikroskopie a difrakce. Praha: Academia, 1996. ISBN 8020003290. (CS)
REIMER, Ludwig: Scanning electron microscopy: physics of image formation and microanalysis. 2nd completely rev. and updated ed. New York: Springer, c1998. ISBN 3540639764. (CS)
STOKES, Debbie.: Principles and practice of variable pressure/environmental scanning electron microscopy (VP-ESEM). 1. Chichester, U.K.: John Wiley & Sons, 2008, 221 s. ISBN 9780470065402. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-SEE , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor B-MET , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Čudek, Ph.D.
Ing. Ondřej Čech, Ph.D.
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.

Osnova

1) Základní pojmy technické diagnostiky, přehled metod. Postavení technické diagnostiky v praxi. Strategie výběru metody technické diagnostiky.
2) Elektrické měřicí metody v diagnostice polovodičových materiálů a struktur. Metody stanovení koncentrace a koncentračních profilů příměsí.
3) Stejnosměrné a střídavé elektrické měřicí metody v diagnostice elektroizolačních systémů. Zkoušky vysokým napětím, vyhodnocení zkoušek.
4) Zkoušky bezpečnosti elektrických předmětů. Zkoušky klimatické a mechanické odolnosti elektrických předmětů a zařízení.
5) Zkoušky mechanických vlastností - přehled zkoušek. Zkoušky tvrdosti. Metody akustické a elektromagnetické diagnostiky.
6) Diagnostika a zkušebnictví. Povinnosti výrobců, dovozců a distributorů při uvádění výrobků na trh. Posuzování shody výrobků.
7) Fyzikální metody stanovení struktury a složení materiálů, materiálových soustav a struktur. Metody s rastrující sondou. Sekundární iontová hmotová spektroskopie (SIMS). Citlivosti a meze rozlišení metod.
8) Přehled metod optické mikroskopie. Metody měření tloušťky tenkých vrstev, mechanicko elektrická měření.
9) Elektronová mikroskopie rastrovací a transmisní. Diagnostika struktur na základě detekce jednotlivých typů detekovaných signálů.
10) Speciální metody rastrovací elektronové mikroskopie. Napěťový a magnetický kontrast, metoda EBIC, nízkoenergiová a nízkovakuová elektronová mikroskopie.
11) Difraktometrické metody. Rentgenová, elektronová a neutronová difraktografie.
12) Spektroskopické metody, atomová a molekulová spektroskopie. Absorpční, emisní, rentgenová, fotoelektrická a elektronová spektroskopie. Hmotnostní spektroskopie.
13) Zpracování výsledků měření. Chyby měření, ukazatelé přesnosti.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Čudek, Ph.D.
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.
Ing. Jana Zimáková, Ph.D.
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D.
Ing. Robert Bayer
Ing. Ondřej Čech, Ph.D.

Osnova

Stejnosměrné elektrické metody v diagnostice elektroizolačních systémů.
Střídavé elektrické metody v diagnostice elektroizolačních systémů.
Zkoušky bezpečnosti elektrických předmětů. Zkoušky klimatické odolnosti elektrických předmětů a zařízení.
Zkoušky mechanických vlastností. Zkoušky tvrdosti.
Seznámení s prací na optickém mikroskopu, možnostmi užití.
Seznámení s prací na rastrovacím elektronovém mikroskopu, možnosti užití.
Rentgenová mikroanalýza na energiově disperzním analyzátoru.