Elektronová mikroskopie - NFPL115

• Anglický název: Electron Microscopy
• Zajišťuje: Katedra fyziky materiálů (32-KFM)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Miroslav Cieslar, CSc.
• Vyučující: doc. RNDr. Miroslav Cieslar, CSc.; RNDr. Michaela Šlapáková, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek
• Je korekvizitou pro: NFPL116

Anotace

čeština

Kinematická a dynamická teorie difrakce rychlých elektronů, dynamická teorie vzniku kontrastu na poruchách v krystalech. Základy vysokorozlišovací transmisní elektronové mikroskopie (HRTEM) a difrakce elektronů ve sbíhavém svazku (CBED. Základy moderních analytických metod v TEM. Pro 1., 2.r. nmgr FKSM a PGDS.

Poslední úprava: Pešička Josef, doc. RNDr., CSc. (24.06.2026)

angličtina

Kinematical and dynamic theory of high energy electron diffraction, dynamic contrast theory of lattice defects. Fundamentals of high resolution transmission electron microscopy (HREM) and convergent beam electron diffraction (CBED).

Poslední úprava: Pešička Josef, doc. RNDr., CSc. (24.06.2026)

Podmínky zakončení předmětu

Úspěšné složení ústní zkoušky.

Poslední úprava: Cieslar Miroslav, doc. RNDr., CSc. (14.05.2019)

Literatura

Bohumil Smola: Transmisní elektronová mikroskopie ve fyzice pevných látek, skriptum SPN, Praha 1983.

Miroslav Karlík: Úvod do transmisní elektronové mikroskopie, ČVUT, Praha 2011.

David B. Williams, C. Barry Carter: Transmission Electron Microscopy, A Textbook for Materials Science, Springer, 2009.

Poslední úprava: Šlapáková Michaela, RNDr., Ph.D. (04.06.2026)

Požadavky ke zkoušce

Otázky ústní zkoušky se shodují se zněním sylabu.

Poslední úprava: Cieslar Miroslav, doc. RNDr., CSc. (14.05.2019)

Sylabus

čeština

1. Konstrukce transmisního elektronového mikroskopu. Zdroj elektronů, čočky, detektory, vakuový systém.

2. Interakce elektronů s látkou, pružný a nepružný rozptyl, koherentní a nekoherentní rozptyl. Pohyb elektronů v magnetickém poli.

3. Příprava vzorků pro TEM.

4. Kinematická teorie difrakce. Kvantově mechanické řešení difrakce rychlých elektronů v periodickém potenciálu krystalu, Bornova aproximace, přiblížení pro vysokoenergetické elektrony, extinkční hloubka, odchylka od Braggovy polohy, intenzita difraktovaného svazku, meze platnosti kinematické aproximace, strukturní a tvarový faktor, difrakce v porušeném krystalu.

5. Dynamická teorie difrakce. Dvousvazková aproximace, reprezentace Blochových funkcí, fenomenologické řešení normální a anomální absorpce, základy mnohasvazkové teorie difrakce elektronů, systematické reflexe, metoda multivrstev.

6. Maticová formulace dynamické teorie vzniku kontrastu na poruchách krystalové mříže, kontrast na plošných poruchách, vrstevné chyby, antifázová rozhraní, hranice zrn a fázová rozhraní, kontrast na dislokacích, obraz dislokací v reálných krystalech, kontrast na částicích a precipitátech.

7. Vysokorozlišovací TEM. Fázový kontrast, základy teorie přenosu kontrastu v elektronovém mikroskopu, Scherzerův vzorec a ohnisko, simulace přímého zobrazení mříže.

8. Difrakce z vybrané plochy a mikrodifrakce elektronů, difrakce konvergentního svazku, úhlová závislost rozložení intenzity v difrakčních stopách, určení tloušťky vzorku a extinkční hloubky, projevy prvků symetrie a reflexí z vyšších Laueho zon (linie HOLZ) v CBED.

9. Analytická elektronová mikroskopie, EDS, EELS. Základy skenovací transmisní elektronové mikroskopie.

10. Stereografická projektce. Základní principy, určení orientace krystalu, určení misorientace subzrn, určení Burgersova vektoru dislokace.

Poslední úprava: Šlapáková Michaela, RNDr., Ph.D. (04.06.2026)

angličtina

1. Construction of a transmission electron microscope. Electron source, lenses, detectors, and vacuum system.

2. Interaction of electrons with matter, elastic and inelastic scattering, coherent and incoherent scattering. Electrons in a magnetic field.

3. TEM samples preparation.

4. Kinematical theory of diffraction. Wave-mechanical formulation of fast electrons in a periodic potential, Born approximation, high-energy electron approximation, extinction distance, Bragg position deviation, the intensity of the diffracted beam, limitations of kinematical approximation, structure and shape factor, and the amplitude diffracted by a distorted crystal.

5. Dynamical theory of diffraction. Wave-optical and wave-mechanical formulation, equivalence of the two formulations of the dynamical theory, symmetry of the Bloch waves, two-beam approximation, phenomenological treatment of normal and anomalous absorption, introduction to the many-beam theory of diffraction, systematic reflections, and multilayers.

6. The matrix formulation of electron diffraction theory and the treatment of the many-beam effects, general matrix formulation of many-beam theory for imperfect crystals, contrast at planar faults, stacking faults, antiphase boundaries, grain and phase boundaries, dislocation contrast, dislocation contrast in real crystals, contrast on particles and precipitates.

7. High-resolution TEM. Phase contrast, transfer function in electron microscopy, Scherzer focus, and simulations of lattice images.

8. Selected area diffraction and microdiffraction, convergent beam electron diffraction, ZOLZ and HOLZ in CBED, determination of specimen thickness and extinction depth from CBED.

9. Analytical electron microscopy, EDS, EELS. Introduction to scanning transmission electron microscopy.

10. Stereographic projection. Basic principles, determination of crystal orientation, determination of subgrain misorientation, and determination of Burgers vector of a dislocation.

Poslední úprava: Šlapáková Michaela, RNDr., Ph.D. (04.06.2026)