Dette kursus vil kvalificere deltageren til at fortolke elektronmikroskopi billeder af forskellig art med henblik på at opnå den kvantitative information om materialet eller strukturen, deltageren er interesseret i. Kurset kan ikke betragtes som en træning til at blive operatør af elektronmikroskoperne. Kursets mål er at give deltageren den teoretiske forståelse af principperne bag elektron-optik, billeddannelse, dataopsamling og billedbehandling relateret til transmissionselektronmikroskopi (TEM). Dette kursus vil kvalificere den studerende til at forstå og fortolke TEM billeder, diffraktionsmønstre samt fase kontrast. Problemstillinger og eksempler fra igangværende forskning inden for nanoscience og materialefysik ved DTU vil blive inddraget, med fokus på nanostrukturerede materialer. Kursusdeltageren bør være PhD eller MSc studerende med et behov for at anvende TEM metoder inden for egen forskning.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive hvordan højenenergi elektroner vekselvirker med faste stoffer
Beskrive de forskellige komponenter i et transmissionselektronmikroskop og deres operationsprincipper
Angive de forskellige spredningsprocessser (elastiske og uelastiske), som er relevante for elektroner i en krystal
Angive hvilke mikroskopiteknikker, der kan anvendes til at kvantificere strukturen af materialer på nanoskala
Udvælge den mest passende mikroskopiteknik til et givet problem (f.eks. til måling af atomare forskydninger)
Anvende teori for billeddannelsen til at simulere et bright-field billede af et enkelt atom
Fortolke diffraktionsmønstre fra krystaller, polykrystaller og amorfe materialer
Designe et mikroskopi eksperiment til udmåling af de basale aberrationer, der påvirker højopløst billeddannelse, og at kunne udføre dette eksperiment
Sammenligne transmissionselektronmikroskopi og skanningprobemikroskopi som metoder til at karakterisere nanopartikler
Kursusindhold:
Dette kursus introducerer transmissionselektronmikroskopet som et grundlæggende redskab til at undersøge materialer på nanoskala. Den studerende vil lære om virkemåden af instrumentet med vægt på hvordan billedet dannes, hvilken information billedet indeholdet, hvordan denne information er påvirket af aberrationer samt hvordan information kan udtrækkes og kvantificeres. Følgende emner vil blive dækket: - basal elektron optik - matematiske metoder der anvendes i forbindelse med elektronmikroskopi - vekselvirkning mellem elektroner og fast stof, spredningsteori - teori for billeddannelse - lavere ordens aberrationer - billeddannelsesprincipper (bright-field, dark-field, diffraktion, højopløsning, fasekontrast) - billedbehandling - billedsimulering og billedfortolkning
Den underviste del af kurset vil blive eksamineret ved en mundtlig eksamen, som tæller med 60%. Hver student vil også udføre et fælles studium (i grupper af 3-4 studenter) om at måle, processere og fortolke TEM billeder (hver gruppe vil angribe forskellige materialer/strukturer/prøver og vil dermed få lejlighed til at anvende en eller flere TEM metoder). De studerende præsenterer resultaterne af deres arbejde i forbindelse med en poster/workshop i den sidste uge af kurset. Dette gruppeprojekt tæller med 40% af den endelige bedømmelse.
