Kursets formål er at give de studerende et overblik over, hvordan
elektronmikroskopi kan bruges til at studere og forbinde struktur
og funktionalitet af moderne nanostrukturerede materialer.
Sådanne forbindelser er afgørende for videreudviklingen af en bred
vifte af anvendelser, herunder nanopartikler til katalyse,
elektronisk udstyr til energi høst/konvertering/lagring og
anvendelser indenfor fotonik og plasmonik, magnetiske materialer
til "spintronic" og biomedicin. Elektronmikroskopi i dens
forskellige former (SEM, TEM), suppleret med analytiske værktøjer
(EELS spektrometri, EDX detektor, osv.) samt diverse
prøveforberedelsesteknikker (FIB, Cryo, osv.) giver en alsidig
karakteriseringsplatform som hjælp til at løse verdens aktuelle
materialer problemer.
Dette kursus vil give deltagerne mulighed for at udvælge
EM-teknikker egnet til specifikke opgaver, forstå og fortolke EM
billeder, diffraktionsmønstre, spektre og forskellige andre
signaler, som kan indsamles med et moderne elektronmikroskop. De
studerende vil lære, hvordan et billede er dannet i et
elektronmikroskop (kontrast-mekanismer) og få
"hands-on"-erfaring i at optage, bearbejde, fortolke og
kvantificere data på basis af elektron-faststof
vekselvirkninger.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Nævne mikroskopiteknikker, der kan anvendes til at kvantificere
strukturen af materialer på nanoskala
Beskrive de forskellige komponenter af skanning og
transmissionselektronmikroskoper og deres funktionsprincipper
Sammenligne de forskellige spredningsprocesser (elastiske og
uelastiske), der opstår, når elektroner støder på en krystal, og
illustrere, hvordan spredning af højenergi-elektroner bliver til
observerbar kontrast
Anvende den mest hensigtsmæssige mikroskopiteknik til et givet
problem (f.eks. at måle atomare forskydninger), ved at designe et
egnet (S)TEM/SEM eksperiment
Forberede en prøve egnet til TEM eller SEM undersøgelser
Simulere billeder, spektre og signaler ved hjælp passende
software
Fortolke og indeksere elektrondiffraktionsmønstre af
krystaller, polykrystallinske og amorfe materialer
Optage et EELS spektrum, og fortolke kemiske oplysninger fra
det ved at analysere toppe/kanter
Analysere EDX-spektre optaget i SEM eller TEM, måle
atomprocentdelen af grundstofferne i prøven og vurdere
nøjagtigheden af sådanne analyser
Kursusindhold:
Dette kursus introducerer elektronmikroskop som et grundlæggende
redskab til at undersøge materialer på nanoskala. Studerende vil
lære principperne bag instrumentet, med vægt på billeddannelse,
hvilken form for fysiske oplysninger de indeholder, hvordan
oplysningerne er påvirket af instrumentale fejl, og hvordan man kan
fortolke og kvantificere oplysningerne. Følgende emner behandles:
• Elektronoptikkens byggesten (hvad gør mikroskopet ved
elektronstrålen)
• Elektron-faststof vekselvirkninger, spredningteori (hvad gør
prøven ved elektronstrålen)
• Billeddannelsesteori (hvordan dannes et billede)
• Afbildningsmetoder i (S)TEM (lysfelt, mørkfelt, diffraktion,
højopløsning, fasekontrast)
• Afbildningsmetoder i SEM (sekundære elektroner, tilbagespredte
elektroner)
• Spektroskopiske metoder (EDX i SEM og TEM, EELS)
• Prøvepræparering (hvilke kriterier der skal opfyldes for at få
anvendelige prøver, som kan studeres)
• Billedsimulering og billedtolkning (ved hjælp af tilgængelig
software)
• Forsmag på avancerede EM teknikker (elektronholografi,
"environmental" TEM, tomografi, fase tomografi, STEM DPC,
EBSD, osv.)
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver
den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som
kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed,
klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
