Students will be able to:

Describe energy levels of an atom and solid

Propose a suitable microscopic or spectroscopic method for extracting a specific information from material

Suggest proper analytical conditions, i.e. detector, analyser, primary source, sample preparation

Studenti budou umět:

Popsat energetické hladiny atomu a pevné látky

Navrhnout mikroskopickou nebo spektroskopickou metodu pro získání specifické informace o materiálu

Zvolit vhodné analytické podmínky (detektor, analyzátor, primární zdroj, příprava vzorku)

Successful completion of written and oral parts of the exam.

Úspěšné absolvování zkouškové písemky a ústní zkoušky.

Obligatory:

• Concepts of modern physics, Beiser, Arthur, 1973
• Materials characterization, Leng, Yang, 2008

Recommended:

• Physical principles of electron microscopy, an introduction to TEM, SEM, and AEM, Egerton, R., 2005
• Scanning Electron Microscopy, Reimer, Ludwig, 1998
• Mass Spectrometry, de Hoffmann, Edmond; Stroobant, Vincent, 2007

Povinná:

• Concepts of modern physics, Beiser, Arthur, 1973
• Materials characterization, Leng, Yang, 2008

Doporučená:

• Physical principles of electron microscopy, an introduction to TEM, SEM, and AEM, Egerton, R., 2005
• Scanning Electron Microscopy, Reimer, Ludwig, 1998
• Mass Spectrometry, de Hoffmann, Edmond; Stroobant, Vincent, 2007

1. Spectroscopic and microscopic methods, classification. Spectrum and its origin, spectrum constituents.

2. Cross section, examles of cross sections. Properties of particles and radiation.

3. Electron energy levels, atom terms, selection rules, energy bands in solid, Bloch function, quantum tunnelling.

4. Transmission electron microscopy, contrast, bright-field a dark-field observation, sample preparation.

5. Scanning electron microscopy, contrast, backscattered and secondary electrons, sample preparation.

6. Electron microprobe analysis, EDS and WDS configuration, principle of method, qualitative and quantitative analysis, correction methods, mapping.

7. X-ray fluorescence spectroscopy. Absorption spectroscopies, EXAFS, XANES, EELS.

8. Formation, structure, and properties of the surface. Photoelectron spectroscopy, principle of the method, satellite lines, angle-resolved spectroscopy, ultraviolet photoelectron spectroscopy. Auger spectroscopy, Auger microscopy.

9. Secondary Ion Mass spectrometry for solid, ion scattering, kinematic factor, sputtering yield, ionization probability, depth profiling, SNMS.

10. Other ion methods, channelling, proton induced X-ray emission spectroscopy, Rutherford backscattering spectroscopy, low energy ion spectroscopy.

11. Probe microscopies and their principles. Scanning tunnelling microscopy, atomic force microscopy, near-field optical microscopies.

12. Diffraction methods, diffraction of photons, electrons and neutrons. Structural factor. LEED and EBSD, neutron diffraction, X-ray diffraction, powder diffraction.

13. Vacuum and vacuum instruments. Vacuum measuring and pumps. Particle sources for photons, electrons, ions, and neutrons.

14. Detectors and analysers. Ionization chamber, crystal spectrometer, energy dispersive detector, scintillator, hemispherical analyser, quadrupole mass analyser, time-of-flight analyser, other detectors and analysers.

1. Spektroskopické a mikroskopické metody, klasifikace. Spektrum a jeho podstata, složky spektra.

2. Účinný průřez, příklady rozptylů, vlastnosti záření a částic.

3. Elektronové hladiny, atomové termy, výběrová pravidla, energetická struktura pevné látky, Blochovy funkce. Kvantové tunelování.

4. Transmisní elektronová mikroskopie, typy kontrastů, bright-field a dark-field pozorování, příprava vzorků.

5. Rastrovací elektronová mikroskopie, kontrast, odražené a sekundární elektrony, příprava vzorků.

6. Rtg. mikroanalýza, EDS a WDS uspořádání, princip, kvalitativní a kvantitativní analýza, korekční metody, mapování.

7. Rtg fluorescence. Absorpční metody EXAFS, XANES, EELS.

8. Vznik, struktura a vlastnosti povrchů, fotoelektronová spektroskopie, princip, satelitní čáry, úhlově rozlišená spektroskopie, ultrafialová fotoelektronová spektroskopie. Augerova spektroskopie, princip, Augerova mikroskopie.

9. Hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů pro pevnou fázi, rozptyl iontů, kinematický faktor, rozprašovací výtěžnost, pravděpodobnost ionizace, hloubkové profilování,SNMS

10. Iontové metody, kanálování, metoda PIXE, spektroskopie odražených iontů, rozptyl nízkoenergetických iontů.

11. Hrotové metody, princip. Tunelovací mikroskopie, mikroskopie atomárních sil, optická mikroskopie v blízkém poli.

12. Difrakční metody, difrakce fotonů, elektronů a neutronů. Strukturní faktor. LEED a EBSD, neutronová difrakce, rtg. difrakce, prášková difrakce.

13. Vakuum a vakuová zařízení. Měření vakua, vakuové pumpy. Zdroje částic: fotonové, elektronové, iontové, neutronové.

14. Detektory a analyzátory. Ionizační komora, krystalový spektrometr, polovodičový detektor, scintilátor, hemisférický analyzátor, kvadrupól, TOF analyzátor, další detektory a analyzátory.