Mikroskopie a analýza pomocí nabitých částic (FSI-9ANC)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština či angličtina
Cíle předmětu:
Znalost teoretických základů částicové optiky a přístrojové problematiky elektronové mikroskopie (zobrazení, analýza vzorků) a technologických aplikací svazků nabitých částic.
Výstupy studia a kompetence:
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.
Obsah předmětu (anotace):
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.
Metody vyučování:
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.
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.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Přednáška 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).
Literatura - základní:
1. Eckertová, L. a Frank, L., ed., Metody analýzy povrchů. Elektronová mikroskopie a difrakce. Praha: Academia 1996
2. Frank, L. a Král, J., ed.: Metody analýzy povrchů. Iontové, sondové a speciální metody. Praha: Academia 2002.
3. P. W. Hawkes and E. Kasper, Principles of Electron Optics, Vol. I a II. London: Academic Press 1989 a 1996.
4. L. Reimer, Scanning Electron Microscopy (2nd ed.), Springer,1998
5. D. B. Williams, C. B. Carter, Transmission Electron Microscopy (2nd ed.), Springer, 2009
6. S. Humphries, Jr: Charged Particle Beams. New York: J. Wiley, 1990.
Literatura - doporučená:
1. B. Lencová: Částicová optika, poznámky k přednášce. ÚPT AV ČR, 2000
2. B. Lencová_: Electron sources and beam formation for X-ray microanalysis. ČVUT Praha 2000
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-FIN-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-FIN-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z