Detail předmětu

Mikroskopie a analýza pomocí nabitých částic

FSI-9ANCAk. rok: 2022/2023

Přednáška podává základní přehled o elektronově a iontově optických přístrojích pro mikroskopii a litografii. Studenti získají základní přehled optiky nabitých částic (pohybová rovnice, rovnice trajektorie, vady zobrazení, určení potřebných elektromagnetických polí pro částicovou optiku a vlastností těchto polí, vliv vzájemných interakcí částic ve svazku). Stručně jsou probrány zdroje částic, problémy vzniku a zpracování obrazu a rozlišení obrazu v mikroskopii. Na závěr jsou probrány analytické metody (energiové a hmotnostní spektrometry, rentgenová analýza) v elektronové mikroskopii.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Znalost teoretických základů částicové optiky a přístrojové problematiky elektronové mikroskopie (zobrazení, analýza vzorků) a technologických aplikací svazků nabitých částic.

Prerekvizity

Znalosti matematiky, světelné optiky, teorie elektromagnetického pole a Fourierovských metod na úrovni absolventa odborné fyziky nebo fyzikálního inženýrství.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

Způsob a kritéria hodnocení

Ústní zkouška s půlhodinovou písemnou přípravou a s použitím jakékoliv literatury, při které student prokáže orientaci v oboru a porozumění danému tématu.

Učební cíle

Znalost teoretických základů částicové optiky a přístrojové problematiky elektronové mikroskopie (zobrazení, analýza vzorků) a technologických aplikací svazků nabitých částic.

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

D. B. Williams, C. B. Carter, Transmission Electron Microscopy (2nd ed.), Springer, 2009 (EN)
Eckertová, L. a Frank, L., ed., Metody analýzy povrchů. Elektronová mikroskopie a difrakce. Praha: Academia 1996
Frank, L. a Král, J., ed.: Metody analýzy povrchů. Iontové, sondové a speciální metody. Praha: Academia 2002.
L. Reimer, Scanning Electron Microscopy (2nd ed.), Springer,1998 (EN)
P. W. Hawkes and E. Kasper, Principles of Electron Optics, Vol. I a II. London: Academic Press 1989 a 1996. (EN)
S. Humphries, Jr: Charged Particle Beams. New York: J. Wiley, 1990. (EN)

Doporučená literatura

B. Lencová: Částicová optika, poznámky k přednášce. ÚPT AV ČR, 2000
B. Lencová_: Electron sources and beam formation for X-ray microanalysis. ČVUT Praha 2000

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program D-FIN-K doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs
  • Program D-FIN-P doktorský 1 ročník, zimní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

20 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc.

Osnova

Stručná charakteristika elektronově a iontově optických přístrojů (mikroskopů, litografů); doplněno exkurzí do laboratoří Ústavu přístrojové techniky AV ČR.
Základy optiky nabitých částic: pohyb nabitých částic, speciální případy pohybu v homogenních polích, vysvětlení funkce magnetické a elektrostatické elektronové čočky a deflektoru.
Rovnice trajektorie, určení paraxiálních optických vlastností a vad. Lagrangeova rovnice, maticové metody výpočty chování systémů.
Určení elektromagnetických polí potřebných pro fokusaci a vychylování částic, optické vlastností těchto polí. Návrh elektronových čoček pomocí moderních CAD metod.
Zdroje elektronů a iontů, jejich vlastnosti a důsledky pro návrh přístrojů.
Formování svazku v rastrovacím mikroskopu, závislost proudu na velikosti stopy, detektory a analytické metody.
Specifické problémy vzniku a zpracování obrazu v prozařovacím elektronovém mikroskopu, problematika rozlišení obrazu.
Analytické metody (energiové a hmotností spektrometry, analytické metody v prozařovací a rastrovací elektronové mikroskopii).