Detail předmětu

Diagnostické metody a zkušebnictví

FEKT-BKC-DIZAk. rok: 2022/2023

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. 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.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

Zápočet je udělen za zpracování a odevzdání laboratorních prací. Zkouška je zaměřena na ověření znalostí a orientaci v oblasti diagnostických metod a organizaci zkušebnictví.

Možnost získání až 40 bodů v průběhu semestru a až 60 bodů za písemnou závěrečnou zkoušku. 

Osnovy výuky

1. Základní pojmy technické diagnostiky, přehled metod. Postavení technické diagnostiky v praxi. Zkušebnictví, organizace zkušebnictví a certifikace v ČR.
2. Zkoušky bezpečnosti elektrických předmětů. Zkoušky klimatické a mechanické odolnosti elektrických předmětů a zařízení.
3. Zkoušky mechanických vlastností - přehled zkoušek. Zkoušky tvrdosti.
4. Přehled metod optické mikroskopie. Geometrie a vady čoček. Objektiv a okulár. Charakteristické hodnoty optického mikroskopu. Mikroskopická pozorování.
5. Rastrovací a transmisní elektronová mikroskopie, zdroje elektronů, vady elektromagnetických čoček a nízkovakuová rastrovací elektronová mikroskopie.
6. Rastrovací elektronová mikroskopie, interakce urychleného elektronu s pevnou látkou, detekce signálů emitovaných ze vzorku, metoda EBIC.
7. Mikroskopie rastrujícím hrotem, základní pojmy a principy, rastrující tunelová mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, metody pozorování vzorků, další metody mikroskopie rastrujícím hrotem.
8. Difraktografické metody. Rentgenová, elektronová a neutronová difraktografie.
9. Prášková rentgenová difrakční spektroskopie a její aplikace pro charakterizaci krystalických materiálů.
10. Spektroskopické metody, základní pojmy, princip buzení spekter, přehled spektroskopických metod, rentgenová spektrální mikroanalýza.
11. 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 metodami optické mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie, spektrální analýzy a rentgenové difrakce

 

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

Povinná účast ve cvičeních.

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)
Measurements and their uncertainties : a practical guide to modern error analysis, Ifan G. Hughes ; Thomas P. A Hase ; Oxford : Oxford University Press ; 2010 (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)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-MET bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinně volitelný
  • Program BKC-SEE bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.

Osnova

1) Základní pojmy technické diagnostiky, přehled metod. Postavení technické diagnostiky v praxi. Zkušebnictví, organizace zkušebnictví a certifikace v ČR a EU.
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) Přehled metod optické mikroskopie, čočky a jejich vlastnosti, osvětlovací metody a tvorba obrazu v optickém mikroskopu, charakteristické vlastnosti mikroskopu.
7) Rastrovací a transmisní elektronová mikroskopie, zdroje elektronů, vady elektromagnetických čoček, nízkoenergiová a nízkovakuová rastrovací elektronová mikroskopie.
8) Rastrovací elektronová mikroskopie, interakce urychleného elektronu s pevnou látkou, detekce signálů emitovaných ze vzorku, typy kontrastů, metoda EBIC.
9) Mikroskopie rastrujícím hrotem, základní pojmy a principy, rastrující tunelová mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, metody pozorování vzorků, další metody mikroskopie rastrujícím hrotem.
10) Difraktografické metody. Rentgenová, elektronová a neutronová difraktografie.
11) Prášková rentgenová difrakční spektroskopie a její aplikace pro charakterizaci krystalických materiálů.
12) Spektroskopické metody, základní pojmy, princip buzení spekter, přehled spektroskopických metod, rentgenová spektrální mikroanalýza.
13) Zpracování výsledků měření. Chyby měření, ukazatelé přesnosti, nejistoty měření.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.
Ing. Kamil Jaššo, Ph.D.
Ing. Pavel Čudek, 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.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz