Фізичні методи дослідження матеріалів
Topic outline
-
Курс складається із стислого огляду-класифікації сучасних методів дослідження матеріалів під впливом зовнішніх чинників: температури, тиску, механічного навантаження, магнітних та електричних полів та різних видів опромінення – різноманітні спектроскопічні методи. Більш детально, на прикладах європейських експериментальних інфраструктур, розглянуто способи реалізації високих магнітних полів та їх застосування, синхротронні експерименти та метод фотоелектронної спектроскопії, дифракційні методи та методи тунельної електронної спектроскопії.
Контрольні питання курсу- Чим визначаються максимальні температури індукційної та оптичної печей?
- Типи та фізичні принципи роботи рефрижераторів: випаровування, дроселювання, детандування, адіабатичного розмагнічування, Пельтьє, розчинення?
- Для чого потрібен ультра-високий вакуум та як його досягти? Принцип роботи турбомолекулярного насосу?
- Чим обмежені максимальні поля резистивних, надпровідних та імпульсних магнітів?
- Принцип роботи магнетометрів: fluxgate (ферозонд), VSM, SQUID?
- Чому роздільна здатність іонного польового мікроскопа більше ніж електронного емісійного?
- Чому роздільна здатність електронного мікроскопа більше ніж оптичного? В чому різниця між TEM та SEM?
- Чим RHEED кращий за LEED?
- Як в ARPES-спектрометрі реалізуються розділення по імпульсу і енергії?
- Як відрізнити поверхневі та об'ємні зони на ARPES-спектрах?
- Що таке поверхня Фермі, як її визначають експериментально?
- Принцип роботи циклотрона та синхроциклотрона, в чому відмінності?
- Принцип роботи синхротрона. Енергії електронів в кільці і як компенсують енергетичні втрати?
- Принцип роботи ондулятора. Чим визначається енергія та поляризація синхротронного випромінювання?
- Принцип роботи ЯМР та МРТ? Чому роздільна здатність залежить від поля?
- Особливості та переваги нейтронних методів: дифракції та непружного розсіювання? Як працюють нейтронні монохроматори?
- Переваги мюонної спектроскопії?
- Принцип роботи lock-in amplifier (синхронного підсилювача)?
-
Лектор: Олександр Кордюк- Spectroscopic Techniques: Класифікація спектроскопій за типами збуджень та детектування.
- Scanning tunneling spectroscopy (STS)
- Field-emission microscopy (FEM) and Field ion microscope (FIM).
- Subatomic microscopies: Ultrahigh resolution field-emission electron microscopy. Velocity map imaging spectrometer (VMI)
- Scanning
electron microscope (SEM)
- Thermal desorption spectroscopy (TDS) or Temperature programmed desorption (TPD). Arrhenius equation. Ступені вакууму
- Mass
spectrometry. Quadrupole mass spectrometer (QMS)
- Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and Secondary-ion mass spectrometry (SIMS)
- Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf: Ion Beam Center,Electron Linac for beams with high Brilliance and low Emittance (ELBE),Dresden High Magnetic Field Laboratory.
- Low Energy Electron Difraction (LEED). Reflection High Energy Electron Diffraction (RHEED).
Photoelectron spectroscopy. Electronic band structure. ARPES intro.
Контрольні питання
- Приклади методів, що використовують пружне/непружне розсіювання фотонів/електронів?
- Чому роздільна здатність іонного польового мікроскопа більше ніж електронного емісійного?
- Чому роздільна здатність електронного мікроскопа більше ніж оптичного?
- В чому різниця між TEM та SEM?
- Чим RHEED кращий за LEED?
- Як відрізнити поверхневі та об'ємні зони на ARPES-спектрах?
- Spectroscopic Techniques: Класифікація спектроскопій за типами збуджень та детектування.