Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.test.physchem.msu.ru/doc/suvorov.doc Дата изменения: Tue Aug 24 13:42:15 2010 Дата индексирования: Sun Apr 10 22:48:27 2016 Кодировка: koi8-r

ПРОГРАММА
учебного курса
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА МАТЕРИАЛОВ
Преподаватель Проф., дфмн Э.В.Суворов
36 часа
Аннотация к курсу
В последние 15-20 лет появились принципиально новые материалы, такие как
квазикристаллы, фуллерены, магнитные кристаллы с особыми свойствами,
высокотемпературные сверхпроводящие керамики и монокристаллы,
сегнетоэлектрики, сегнетоэластики, жидкие кристаллы, аморфные сплавы и пр.,
нашедшие применение в целом ряде направлений новой техники. Изучение их
структуры и свойств требует, как правило, привлечения комплекса самых
разнообразных физических методов исследования, взаимно дополняющих друг
друга.
Курс разделен на пять разделов и имеет следующую структуру. В первом
разделе приведены наиболее важные сведения по физике дифракции ретгеновских
лучей, нейтронов и электронов. Во втором - рассмотрены методы интегральных
характеристик, позволяющие по весьма простым дифракционным параметрам
определять степень совершенства кристаллов. В третьем - описаны основные
методы рентгеновской дифракционной топографии, позволяющие исследовать
топографию дефектов в объеме кристаллов без его разрушения. Четвертый
раздел посвящен описанию основ высокоразрешающей электронной микроскопии. И
наконец пятый раздел содержит материал по основам растровой электронной
микроскопии и рентгеновского микроанализа, рассматриваются основы тунельной
и атомно-силовой микроскопии. Основное внимание в курсе уделяется
физическим принципам, на которых основан каждый из описываемых методов.

ТЕМА 1. Дифракционные методы исследования реальной структуры материалов. (8
час).

1.Введение. Основные положения кинематического приближения теории
рассеяния. Интерференционная функция Лауэ. Обратная решетка. Геометрическая
интерпретация условий дифракции. Структурная амплитуда.

2-Рассеяние в неупорядоченных системах. Рассеяние на случайных скоплениях
атомов. Атомный фактор рассеяния. Влияние температуры Рассеяние молекулами
разреженного газа. Уравнение Дебая. Радиальная функция межатомных
расстояний. Рассеяние системами с непрерывным распределением межатомных
расстояний. Основные положения динамического приближения теории рассеяния.
Волновое поле в идеальном кристалле. Двухволновое приближение в совершенном
кристалле. Важнейшие следствия динамической теории рассеяния. Волновое поле
в кристалле с искажениями. Моделирование на ЭВМ дифракционного изображения
дефектов.

3. Рентгеновская дифракционная микроскопия. Введение. Методы рентгеновской
топографии. Основные характеристики методов. Классификация типов контраста.
Примеры применения топографических методов.

4. Рентгеновский дифракционный контраст дефектов. Природа дифракционного
изображения дислокации. Дифракционный контраст, формируемый в дальнем поле
дислокации. Фазово-экстинкционный контраст. Роль амплитудных эффектов в
образовании дифракционного изображения дислокации. Механизмы формирования
изображения ближнего поля дислокации. Прямое изображение дислокации
-фокальное пятно дислокационной линзы. Эффекты каналирования и внутреннего
отражения блоховских волн в изображении дислокации. Природа теневого
изображения дислокации в условиях аномального прохождения рентгеновских
лучей.

ТЕМА 2. Электронная микроскопия высокого разрешения. 6 час.

5.Основные характеристики оптических систем. Основы оптической микроскопии.
Типы контраста (амплитудный и фазовый контраст). Формирование изображения в
оптической системе. Микроскоп как дифракционный прибор. Подход Аббе
Передаточная функция оптической системы.

6. Анализ аберраций в электронном микроскопе "Тонкий" фазовый объект в
электронной микроскопии. Анализ передаточной функции электронного
микроскопа. Метод оптического дифрактометра для экспериментального
исследования передаточной функции.

7. Методы численного моделирования изображения высокого разрешения на ЭВМ.
Примеры использования методов электронной микроскопии высокого разрешения.

ТЕМА 3. Основы растровой электронной микроскопии (РЭМ). 10 час.

8. Устройство и принцип работы РЭМ. Формирование электронного зонда.
Детекторы сигналов в РЭМ.

9. Взаимодействие электронного пучка с веществом. Основные механизмы потерь
энергии электронов в веществе (упругие и неупругие потери). Основные
источники сигналов, используемых для формирования изображения в РЭМ
(отраженные электроны; вторичные электроны; рентгеновское излучение; оже-
электроны; катодолюминесценция; наведенный ток). Область взаимодействия
электронов зонда с веществом мишени.

10. Формирование контраста в РЭМ. Основные механизмы формирования
изображения в РЭМ. Методы обработки видеосигнала в РЭМ.

11. Рентгеновский микроанализ. Методы регистрации рентгеновского спектра.
Основные поправки, вводимые в количественном анализе

12. Примеры использования методов РЭМ.


ТЕМА 4. Методы исследования поверхности материала


13. Дифракция медленных электронов. Оже-спектроскопия. Вторично-ионная масс
спектроскопия.
14. Основы сверхвысокого вакуума.

15. Основы туннельной микроскопии. Системы перемещения зонда. Обработка
сигнала.
16. Атомно-силовая микроскопия. Области применения.


РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА


1. Э.В.Суворов Физические основы современных методов исследования реальной
структуры кристаллов, Черноголовка, 1999, 231 с.
2. Рентгеновские и электронно-микроскопические методы анализа
атомнокристаллической структуры материалов, под ред. В.Ш.Шехтмана,
Э.В.Суворова, Лабораторный практикум, Черноголовка, 2000, 138 с.
3. Томас Г., Гориндж М. Дж. Просвечивающая электронная микроскопия
материалов, М., Наука, 1983, 320 с (стр. 40-47, 99-180, 195-203, 254-258,
270-271).
4. Морис Р., Мени X., Тиксье Р. Микроанализ и растровая электронная
микроскопия М., Мир, 1985, 406.
5. Методы анализа поверхностей. Под редакцией А.Зайдерны. Пер. с англ. М.,
Мир, 1979, 582 с (стр. 201-215)
6. Розанов А.А. Вакуумная механика М., Высшая школа, 1982, 207 с (стр. 68-
113, 121-137)