This course provides a comprehensive overview on the methods used for the characterization of particles, particle systems and microstructures of heterogeneous materials, including nanoparticles, nanocrystalline and nanoporous materials. In the first part parameters for the description of the size, shape and arrangement of particles, grains and pores in microstructures are defined and the statistics of small particles, grains and pores is explained, including quantiles, mean values, moments and moment ratios. In the second part the different methods for the characterization of particles, grains and pores are treated in some detail, from sedimentation methods, laser diffraction, dynamic light scattering, image analysis, X-ray diffraction, adsorption methods and mercury porosimetry to less popular methods for the characterization of particles and microstructures. A special focus of this course is the evaluation of planar sections of the microstructure using stereological relations and the use of integral transformations for the correction of the random section problem. In two lectures also sintering and disperse systems are briefly treated, including suspensions and nanofluids and methods for characterizing their electrokinetic behavior. The course is suitable for students of all fields of chemistry and materials science and engineering. It can be particularly recommended for everyone interested in characterizing systems of small particles or microstructures of heterogeneous materials.
Last update: Pabst Willi (15.02.2018)
Předmět podává přehled o metodách charakterizace částic, částicových soustav a mikrostruktur heterogenních materiálů, včetně nanočástic, nanokrystalických a nanoporézních materiálů. V první části jsou přesně definovány parametry velikosti, tvaru a uspořádání malých částic, zrn a pórů v mikrostruktuře materiálů, a podrobně je probrána statistika malých částic, zrn a pórů, včetně kvantilů, středních hodnot, momentů a momentových poměrů. V druhé části jsou detailně probrány jednotlivé metody charakterizace částic, zrn a pórů, od sedimentačních metod přes laserovou difrakci, dynamický rozptyl světla, obrazovou analýzu, rentgenovou difrakci, adsorpční metody a rtuťovou porozimetrii až k méně obvyklým metodám charakterizace částic a mikrostruktur. Zvláštní důraz je kladen na vyhodnocení planárních řezů mikrostruktury za použití stereologických vztahů a integrálních transformací ke korekci problému náhodných řezů. Dvě přednášky se týkají i slinování částic a disperzních soustav, včetně suspenzí a nanofluidů a metod charakterizace jejich elektrokinetického chování. Předmět je vhodný pro studenty všech oborů chemie a materiálové vědy a technologie. Lze ho doporučit všem, v jejichž práci je nutno charakterizovat soustavy částic nebo mikrostruktury heterogenních materiálů.
Last update: Pabst Willi (15.02.2018)
Course completion requirements - Czech
Podmínka zakončení předmětu je úspěšné absolvování zkouškového testu a ústní zkoušky.
Last update: Pabst Willi (15.02.2018)
Literature -
Obligatory:
Allen, T.. Particle Size Measurement (two volumes, fifth edition). London: Chapman & Hall, 1997, s. ISBN 0-412-75350-2.
van de Hulst, H. C. . Light scattering by small particles. New York: Wiley, 1957, https://vufind.techlib.cz/Record/000178476 s. ISBN 0-486-64228-3.
Xu, R.. Particle Characterization - Light Scattering Methods. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000, s. ISBN 1-4020-3-0357-9.
Gregg, S. J., Sing, K. S. W. Adsorption, Surface Area and Porosity (second edition). London: Academic Press, 1982, s. ISBN 0-12-300956-1.
Russ, J. C., Dehoff, R. T.. Practical Stereology. New York: Kluwer Academic, 2000, s. ISBN 0-306-46476-4.
Last update: prepocet_literatura.php (19.12.2024)
Doporučená:
Allen, Terence. Particle Size Measurement.. London: Chapman & Hall, 1997, s. ISBN 0-412-72950-4.
Hulst, H. C. van de. Light scattering by small particles. New York: Wiley, 1957, s. ISBN .
Xu, R.. Particle Characterization - Light Scattering Methods. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000, s. ISBN 1-4020-3-0357-9.
Gregg, S. J., Sing, K. S. W. Adsorption, Surface Area and Porosity (second edition). London: Academic Press, 1982, s. ISBN 0-12-300956-1.
Russ, J. C., Dehoff, R. T.. Practical Stereology. New York: Kluwer Academic, 2000, s. ISBN 0-306-46476-4.
Last update: prepocet_literatura.php (19.12.2024)
Syllabus -
1. Introduction – particle size and shape
2. Statistics of small particles
3. Sedimentation analysis
4. Adsorption methods
5. Mercury porosimetry
6. Particle packing and solid state sintering
7. Basic microstructure characterization
8. Image analysis and stereology I – Introduction to image processing and machine learning
9. Image analysis and stereology II – Metric and topological descriptors
10. Image analysis and stereology III – Size distributions
11. Scattering of light
12. Laser diffraction
13. Dynamic light scattering and other methods
14. X-ray diffraction and line broadening
Last update: Pabst Willi (19.10.2022)
1. Úvod – velikost a tvar částic
2. Statistika malých částic
3. Sedimentační analýza
4. Adsorpční metody
5. Rtuťová porozimetrie
6. Uspořádání částic a slinování
7. Základní charakterizace mikrostruktury
8. Obrazová analýza a stereologie I – Úvod do zpracování obrazu a strojového učení
9. Obrazová analýza a stereologie II – Metrické a topologické deskriptory
10. Obrazová analýza a stereologie III – Rozdělení velikosti částic
11. Rozptyl světla
12. Laserová difrakce
13. Dynamický rozptyl světla (DLS) a další metody
14. Rentgenová difrakce a rozšiřování píků
Last update: Pabst Willi (19.10.2022)
Learning resources -
Pabst W., Gregorová E.: Characterization of particles and particle systems. VŠCHT Praha 2007 (accesssible via
Správně používat všechny koncepty související s velikostí a tvarem částic, zrn a pórů.
Správně interpretovat distribuce velikosti částic, zrn a pórů na základě statistiky malých částic.
Používat správnou terminologii při prezentaci výsledků a rozumět teoretickým základům běžných metod charakterizace částic a mikrostruktur do té míry, která je nezbytná pro plné pochopení moderní literatury.
Kvalifikovaně vybrat adekvátní metody charakterizace částic, částicových soustav a správně je používat.
Správně aplikovat stereologické vztahy a integrální transformace ke korekci problému nahodilých řezů.
Last update: Fialová Jana (04.01.2018)
Studenti budou umět:
Správně používat všechny koncepty související s velikostí a tvarem částic, zrn a pórů.
Správně interpretovat distribuce velikosti částic, zrn a pórů na základě statistiky malých částic.
Používat správnou terminologii při prezentaci výsledků a rozumět teoretickým základům běžných metod charakterizace částic a mikrostruktur do té míry, která je nezbytná pro plné pochopení moderní literatury.
Kvalifikovaně vybrat adekvátní metody charakterizace částic, částicových soustav a správně je používat.
Správně aplikovat stereologické vztahy a integrální transformace ke korekci problému nahodilých řezů.
Last update: Fialová Jana (04.01.2018)
Registration requirements -
none
Last update: Fialová Jana (04.01.2018)
žádné
Last update: Fialová Jana (04.01.2018)
Teaching methods
Activity
Credits
Hours
Účast na přednáškách
1.5
42
Příprava na přednášky, semináře, laboratoře, exkurzi nebo praxi
