Overordnede kursusmål:

CenErgy sommerskolen introducerer de studerende for koncepterne bag avanceret elektronmikroskopi anvendt på avancerede funktionelle materialer: environmental transmission electron microscopy (TEM), spectrum imaging, high performance scanning electron microscopy (SEM) og 3D SEM. Kurset har det eksperimentelle aspekt i højsædet med fokus på avanceret dataanalyse. Deltagerne vil få dybdegående kendskab til anvendelse af to af teknikkerne (efter eget valg).
Funktionaliteten af avancerede materialer er oftest dikteret af sammensætning, tilstand samt mikro- og nanostruktur af materialet, og der er derfor behov for indgående kendskab til disse parametre for at designe og optimere materialerne. Avanceret elektronmikroskopi giver høj rumlig opløsning til beskrivelse af størstedelen af disse funktioner. Det overordnede formål med denne sommerskole er derfor at udstyre de studerende med den grundlæggende viden til at udføre avancerede elektronmikroskopiundersøgelser og dataanalyse for disse materialer.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive de forskellige komponenter for SEM og TEM samt principperne bagved anvendelsen af 3D-SEM, HP-SEM, ETEM og Spectrum Imaging
• Forklare de fysiske principper bag EDX og EELS
• Nævne de nødvendige krav for ETEM
• Fortolke billedkontrast i SEM og TEM
• Identificere vigtige eksperimentelle parametre i forbindelse med elementkvantificering
• Identificere begrænsninger for prøve og opløsning i ETEM i sammenligning med konventionel TEM
• Forklare de fysiske principper bag monokromering og forvrængningskorrektion i EM
• Forklare og nævne begrænsningerne for mikro- og nanoskalakarakterisering ved hjælp af 3D-SEM, HP-SEM, ETEM og Spectrum Imaging
• Planlægge og udføre et eksperiment, hvor 3D-SEM, HP-SEM, ETEM eller Spectrum Imaging anvendes til at undersøge prøver på mikro- og nanoskala
• Fortolke resultaterne fra eksperimenter baseret på avancerede elektronmikroskopimetoder
• Kommunikere de eksperimentelle resultater og den relaterede teori

Kursusindhold:

CenErgy er baseret på to hele dage med introduktionsforelæsninger, der vil dække de fire hovedemner: environmental transmission electron microscopy (TEM), spectrum imaging, high performance scanning electron microscopy (SEM) og 3D SEM. Environmental TEM fokuserer på de dynamiske processer i prøven og gas-solid vekselvirkninger ved høj temperatur. Spectrum imaging fokuserer på høj rumlig og energiopløsnings EELS og EDX for element og kemisk kortlægning af tynde prøver. HP-SEM er fokuseret på afbildning af topografi og materialekontrast for overfladestrukturer på nanometerskala, såsom nanopartikler og tyndfilm. 3D SEM bruges til at give den fulde 3D mikrostrukturelle morfologi med opløsning under 50 nm.

De studerende vælger to emner, hvor der udføres eksperimentelt arbejde, efterfulgt af i alt tre dages dataanalyse baseret på de eksperimentelle resultater. De studerende vil derefter udarbejde en poster, der præsenterer deres eksperimentelle arbejde, og fremlægge den på en minikonference.

Emnerne vil omfatte:
• Elementer af elektronoptik, herunder aberration korrektion (hvad mikroskopet gør ved elektronstrålen)
• Elektron-stofvekselvirkninger, spredningsteori (hvad prøven gør ved elektronstrålen)
• Billedkontrast (atomnummer, ladning,…) og multimodal billedbehandling, billeddannelsesteori (hvordan et billede dannes)
• Spektroskopiske metoder (EDX i SEM og TEM, EELS og spectrum imaging)
• Billedsimulering til fortolkning af 2D- og 3D-billeder (ved hjælp af tilgængelig software)
• Aberrationskorrigerede elektronlinser
• Krav og begrænsninger for ETEM

Kursusansvarlig:

Jacob R. Bowen , Risø Campus, Bygning 780, Tlf. (+45) 4677 4720 , jrbo@dtu.dk
Jakob Birkedal Wagner , Lyngby Campus, Bygning 307, Tlf. (+45) 4525 6471 , jakob.wagner@cen.dtu.dk