Kontrolní otázky a odpovědi

e elektrony odrážejí od ekvipotenciálních ploch těsně před elektrodou zrcadla, kterou tvoří zkoumaný vzorek. Odražené elektrony po průchodu elektronovými čočkami vytvoří na fluorescenčním stínítku obraz povrchu vzorku.
- frézování elektronovýn svazkem - studium činnosti integrovaných obvodů - studium změn výstupní práce v důsledku difuse kovů nebo příměsí - zviditelnění magnetických domén - zviditelnění feroelektrických domén
Vysvětlete princip činnosti iontového mikroskopu a jeho aplikace v praxi.
Iontová mikroskopie slouží k pozorování jednotlivých atomů v krystaové mříži na povrchu vzorku. Konstrukce iontového mikroskopu je jednoduchá, avšak provoz mikroskopu je experimentálně náročný na kvalitu vakua a čistotu povrchu vzorku. Mikroskop sestává z vakuově těsné nádoby (pracovní komory), jejíž dno je opatřeno uzemněným fluorescenčním
stínítkem. Vzorek tvaru drátu (φ 0,1 mm) je elektrochemicky zašpičatěn a je připevněn k vodivé tyči, kterou je vzorek připojen ke kladnému pólu vysokého napětí a kterou je současně vzorek chlazen. K ochlazení se používá nejčastěji kapalný dusík. Použití - studium vakancí, intersticiálů - studium rozložení atomů v dislokačním jádře - studium strukturních hranic zrn - studium rozložení příměsí na hranicích zrn.
Vysvětlete pojmy „Difrakce“, „Difraktografie“, „Difraktometr“.
Difrakce = ohyb, Difraktografie je metoda strukturní analýzy materiálů založená na difrakci. Výsledky se vyhodnocují z difraktogramů, tj. zaregistrovaných difrakčních obrazců vzniklých průchodem elektronů nebo neutronů, resp. rentgenového záření zkoumaným materiálem. Difraktometr je zařízení k měření difrakce záření nebo částic.
Vysvětlete princip vzniku a difrakce rentgenového záření.
Rentgenové záření vzniká, narazí-li elektron pohybující se velkou rychlostí na atom. Rentgenové záření používané v difraktografii vzniká v rentgenových lampách – rentgenkách. Zdrojem elektronů je v rentgence žhavená katoda. Rentgenové záření vychází z anody do všech směrů. Využívá se jen ta část záření, která prochází beryliovým „okénkem” rentgenky.
Dopadá-li svazek spojitého rentgenového záření na krystal, krystal vysílá do různých směrů prostoru svazky paprsků rentgenového záření. Avšak dopadá-li na krystal monochromatický svazek rentgenového záření, krystal obvyklenevysílá do prostoru žádné záření. Začneme-li krystalem pomalu otáčet kolem osy kolmé ke směru šíření dopadajícího svazku, zjistíme, že krystal v jistých polohách vůči primárnímu svazku vysílá do prostoru svazek paprsků rentgenového záření. Vysílaný paprsek vždy zanikne, jakmile změníme polohu krystalu o malý úhel. Takto vysílané svazky paprsků nazýváme difraktovaným zářením, proces vysílání paprsků nazýváme difrakční proces.
Důležitou úlohu má tedy při difrakci vlnová délka záření (neboť spojité záření se projevuje při dopadu na krystal jinak než monochromatické) a úhel, pod kterým záření na krystal dopadá.
Vysvětlete princip rentgenové difraktografie a její aplikace v praxi.
Rentgenová difraktografie je experimentální technika využívající difrakce rentgenového záření. Slouží ke zkoumání atomové, popř. molekulové struktury tuhých a kapalných látek. • Rentgenová difraktografie s filmovou registrací – časově náročné. • Automatické difraktografy – využívají čitačové registrace difrakcí a počítačového zpracování údajů o poloze a intenzitě difrakcí, jsou vysoce výkonné, mají vysoké pořizovací náklady.
Uveďte přehled metod rentgenové difraktografie; jednu metodu vyberte a popište ji.
Laueova metoda- Svazek spojitého záření, vycházející z wolframové anody, dopadá na krystal, který je v klidu a tím ve stálé poloze vůči dopadajícímu, primárnímu svazku.
Metoda se používá ve dvou prostorových uspořádáních:
Laueogram (tj. difraktogram pořízený Laueovou metodou) je tvořen soustavou difrakčních skvrn, tzv. Laueových skvrn. Skvrny nejsou rozmístěny náhodně, ale leží na křivkách. Vyhodnocení se provádí měřením úhlů mezi difraktovanými svazky, které vedly ke vzniku skvrn na filmu (úhly mezi jednotlivými Laueovými skvrnami) a následným výpočtem úhlů, které svírají roviny, na nichž difrakce vznikly.Použití:monokrystal.
Metoda rotujícího krystalu-monokrystal
Debyeova – Scherrerova metoda-polykrystal+monokryst.prasek
Kvantitativní chemická analýza
Vysvětlete princip rentgenové difrakční topografie a její možné aplikace v praxi.
Rentgenoví difrakční topografie je metoda užívaná ke studiu poruch krystalové mřížky. Využívá difrakce rentgenového záření ke zmapování povrchů, řezů, příp. celých objemů monokrystalických vzorků. Rentgenová difrakční topografie se používá k pozorování vzniku dislokací, shluků vakancí, ke studiu napěťových polí v okolí dislokací, ke studiu vlivu rychlosti chladnutí na dokonalost krystalů, ke studiu feromagnetických a feroelektrických domén. Významnou nevýhodou rentgenové topografie při srovnání s elektronovou mikroskopií je, že nemůžeme v reálném čase sledovat pohyb dislokací a změny v dokonalosti krystalu.
Uveďte přehled metod rentgenové difrakční topografie; jednu metodu vyberte a popište ji.
Bergova – Barrethova metoda - Charakteristické rentgenové záření, cloněné štěrbinou, dopadá na monokrystalický vzorek. Difraktované záření je registrováno fotografickou deskou nebo filmem. Čím je vzdálenost vzorek – film menší, tím větší je rozlišovací schopnost. Výhodou metody je, že její použití není omezeno tloušťkou vzorku.
, Langova metoda-nejrozsirenejsi Svazek charakteristického rentgenového záření, vycházející z rentgenky s jemným ohniskem a cloněný úzkou štěrbinou dopadá na krystal ve tvaru tenké destičky. Přesnost nastavení krystalu (aby byla splněna Braggova rovnice pro jednu vlnovou délku) se kontroluje elektronickým detektorem, čítačem. Štěrbina mezi krystalem a filmem zachytí prošlý primární svazek a propustí pouze difraktované záření. Na fotografické desce nebo filmu, který se umístí kolmo k difraktovanému svazku, se zobrazí poruchy periodičnosti přítomné v trojúhelníku ABC krystalu. Takto získaný obraz se nazývá sekční topogram, neboť poskytuje obraz řezu vzorkem.Pouziti:Si desticky
Borrmannova metoda, Schulzova metoda, Barthova metoda,
Vysvětlete princip elektronové difraktografie, uveďte možnosti jejího využití.
je částečnou analogií rentgenové difraktografie. Obě techniky využívají jevu difrakce a z difrakčních obrazů umožňují stanovit důležité charakteristiky o struktuře látek, např. mřížkové parametry elementární buňky, velikost krystalů polykrystalické látky, orientaci krystalů. V elektronové difraktografii se obvykle pracuje s elektrony o energii větší než 5 keV (difrakce elektronů s vysokou energií). Méně častá je elektronová difraktografie využívající elektronů s energií menší než 1 keV, tzv. pomalých elektronů.
Využití: • Millerovy indexy rovin, které difraktují jednotlivé svazky elektronů • orientaci krystalových rovin vzhledem k primárnímu svazku elektronů a vzhledem k obrazu vzorku • orientaci krystalových rovin vybrané fáze vzhledem k rovinám jiné fáze • mezirovinné vzdálenosti ve studovaném vzorku nebo ve studované fázi. Tyto informace jsou důležité při studiu orientace čárových a plošných poruch krystalové mřížky, při analýze chemického složení a struktury jednotlivých fází zkoumaného vzorku.
Metodou elektronové difraktografie lze studovat nejen pevné látky, ale i kapaliny nebo plyny, při jejichž zkoumání se používají speciální přípravky
Vysvětlete princip neutronové difraktografie, uveďte možnosti jejího využití.
Používá se především k určení poloh jednotlivých atomů v krystalových strukturách. Zdrojem neutronů pro účely difraktografické jsou řetězové reakce v atomovém reaktoru. Neutrony vznikající v reaktoru se zpomalují pomocí moderátoru tak, aby jejich rychlost klesla na hodnotu tepelné rychlosti molekul. Tím se získají tzv. pomalé neutrony. Vhodným moderátorem je grafit nebo těžká voda. Je významná pro studium struktury magnetických materiálů, jelikož dochází také k interakci magnetického momentu neutronu s magnetickým momentem atomu. Neutronová difraktograf