Experimental methods of element and phase analysis, atomic and electronic structure of the matter.
Diffraction, spectroscopy, microscopy, particle scattering. Surface microscopies. Nuclear methods.
Principles, characteristics, possibilities and limitations of the methods.
In practical part - typical experiments to individual groups of methods.
Last update: T_KFES (14.05.2014)
Experimentální metody studia složení, atomové a elektronové struktury látek.
Rtg difrakce na monokrystalech a polykrystalických materiálech. Elektronová difrakce a elektronová transmisní a
skenovací mikroskopie. Studium struktury a složení povrchů, Povrchové mikroskopie. Jaderné metody – NMR,
pozitronová anihilační spektroskopie, Mössabuerova spektroskopie.
V předmětu jsou uvedeny principy a charakteristiky jednotlivých metod, jejich možnosti a případná omezení. V
praktické části budou studenti seznámeni s typickými demonstračními úlohami k jednotlivým skupinám metod.
Aim of the course -
Last update: T_KFNT (11.04.2008)
Methodical and exhibitional excercises to experimental lectures.
Last update: T_KFNT (11.04.2008)
Metodická a demonstrační cvičení k exper. přednáškám.
Course completion requirements -
Last update: prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. (12.05.2022)
Oral exam. For the examination the credit from practical part is necessary. For the credit, participation at practical parts of the subject is required. From selected tasks, a written report is required (for a group of 1-3 students).
Last update: prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. (14.06.2019)
Předmět je zakončen ústní zkouškou. Podmínkou pro připuštění ke zkoušce je zápočet. K zápočtu je nutná účast na praktické části výuky a vypracování požadovaných referátů ze zadaných úloh. Referát se odevzdává jeden za skupinu (ve skupině 1-3 studenti).
Literature -
Last update: prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. (14.06.2019)
Václav Valvoda, Milena Polcarová, Pavel Lukáč: Základy strukturní analýzy. Univerzita Karlova. Praha 1992.
Ivo Kraus: Úvod do strukturní rentgenografie. Academia. Praha 1985.
Experimentální techniky v rentgenové a neutronové strukturní analýze. Krystalografická společnost. Praha 1994. ed. R. Kužel.
Miroslav Karlík, Úvod do transmisní elektonové mikroskopie, České vysoké učení technické, 2011, ISBN: 978-80-01-04729-3
B. Voigtlaender: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015
D .B. Williams , C.B. Carter: Transmission electron microscopy - A textbook for materials science, Plenum Press, NY, 1996
L. Reimer: Scanning electron microscopy – Physics of image formation and microanalysis, Springer, Berlin Heidelberg, 1985
J. Goldstein, et. al: Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis, Springer, Berlin Heidelberg, 2007
V. Hulínský, K. Jurek: Zkoumání látek elektronovým paprskem, V. Hulínsky, SNTL, Praha 1982
Metody analýzy povrchů - Elektronové spektroskopie , editor L. Eckertová, Academia, 1990
Metody analýzy povrchů - Iontové, sondové aspeciální metody , editoři L. Frank, J. Král, Academia, 2002
Practical Surface Analysis, by Auger and Photoelectron Spectroscopy, ed. D. Briggs and M.P.Seah, Wiley, 1983
Practical Surface Analysis, second edition, Volume 2, Ion and Neutral Spectroscopy, ed. D. Briggs and M.P.Seah, Wiley, 1992
John F. Moulder, Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy: A Reference Book of Standard Spectra for Identification and Interpretation of XPS Data, Physical Electronics Division, Perkin-Elmer Corporation, 1992
G. Beamson and D. Briggs, High resolution XPS of organic polymers : the Scienta ESCA300 database,Wiley, 1992
C. P. Slichter, Principles of magnetic resonance, Springer 1990
Bernhard Blumich, Essential NMR, Springer 2005
Last update: prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. (14.06.2019)
Václav Valvoda, Milena Polcarová, Pavel Lukáč: Základy strukturní analýzy. Univerzita Karlova. Praha 1992.
Ivo Kraus: Úvod do strukturní rentgenografie. Academia. Praha 1985.
Experimentální techniky v rentgenové a neutronové strukturní analýze. Krystalografická společnost. Praha 1994. ed. R. Kužel.
Miroslav Karlík, Úvod do transmisní elektonové mikroskopie, České vysoké učení technické, 2011, ISBN: 978-80-01-04729-3
B. Voigtlaender: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2015
D .B. Williams , C.B. Carter: Transmission electron microscopy - A textbook for materials science, Plenum Press, NY, 1996
L. Reimer: Scanning electron microscopy – Physics of image formation and microanalysis, Springer, Berlin Heidelberg, 1985
J. Goldstein, et. al: Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis, Springer, Berlin Heidelberg, 2007
V. Hulínský, K. Jurek: Zkoumání látek elektronovým paprskem, V. Hulínsky, SNTL, Praha 1982
Metody analýzy povrchů - Elektronové spektroskopie , editor L. Eckertová, Academia, 1990
Metody analýzy povrchů - Iontové, sondové aspeciální metody , editoři L. Frank, J. Král, Academia, 2002
Practical Surface Analysis, by Auger and Photoelectron Spectroscopy, ed. D. Briggs and M.P.Seah, Wiley, 1983
Practical Surface Analysis, second edition, Volume 2, Ion and Neutral Spectroscopy, ed. D. Briggs and M.P.Seah, Wiley, 1992
John F. Moulder, Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy: A Reference Book of Standard Spectra for Identification and Interpretation of XPS Data, Physical Electronics Division, Perkin-Elmer Corporation, 1992
G. Beamson and D. Briggs, High resolution XPS of organic polymers : the Scienta ESCA300 database,Wiley, 1992
C. P. Slichter, Principles of magnetic resonance, Springer 1990
Bernhard Blumich, Essential NMR, Springer 2005
Requirements to the exam - Czech
Last update: prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. (06.10.2017)
Zkouška je ústní se zadáním dvou otázek z probírané tématiky a možností přípravy na místě. Dále pak jsou možné doplňující krátké otázky. Zkouší zpravidla více vyučujících.
Ke zkoušce je vyžadován zápočet.
Syllabus -
Last update: prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. (23.05.2006)
Crystal growth
Methods of crystal growth, metal crystals, compound and alloy, congruent and non-congruent phase, advantages and limitations of individual methods, choice of method
Crystal growth of intermetallic compound by Czochralski method
Diffraction methods
Single crystal X-ray diffraction - crystal structure determination, crystal orientation, estimation of crystal quality
Laue method, orientation of single crystal or crystal structure determination Powder diffraction - information in powder pattern, lattice parameters determination, phase analysis, profile analysis for real structure study, textures and stresses
Lattice parameter determination or phase analysis
Electron microscopy and diffraction
Transmission electron microscopy - methods of visualization in TEM, electron diffraction and its use for orientation determination, contrast in EM
Elemental and phase analysisScanning microscopy - origin of signal in SEM, interaction of electrons in solids, topographic and compositional contrast
Scanning tunneling microscopy -STM
Physical principles of microscopic methods with scanning probe in near field.
Practical task with STM. Preparation of STM experiment for study of metal adsorbate on oriented Si surface.
Raman and Infrared spectroscopy
Electron and ion spectroscopies for studies of surfaces
XPS, AES, UPS, EELS, XPD, ISS, SIMS. Surface investigations by electron and ion spectroscopies - review. Energy analysers. Technical equipment for study of surfaces. Physical principles of methods and examples of applications.
Nuclear methods of study of solids - review.
Hyperfine interactions - origin, effects. Use of nuclear methods fro study of atomic, electronic and magnetic structure, examples of applications.
Nuclear magnetic resonance and quadrupole resonance in solids.
High resolution nuclear magnetic resonance.
Positron annihilation.
Moessbauer spectroscopy.
Last update: prof. RNDr. Radomír Kužel, CSc. (23.05.2006)
Růst krystalů
Metodika růstu krystalů, kovové krystaly, sloučenina a slitina, kongruentní a nekongruentní fáze, výhody a omezení jednotlivých metod, volba metody
Růst krystalu intermetalické sloučeniny Czochralského metodou
Difrakční metody
Difrakce rtg záření na monokrystalech - určování struktury krystalů, orientace monokrystalu, posouzení kvality monokrystalu
Laueova metoda, orientace monokrystalu nebo Určování struktury (exkurze na PřF UK)Difrakce rtg záření na polykrystalických materiálech - informace v práškovém difraktogramu, určování mřížových parametrů, identifikace fází, analýza profilů za účelem studia reálné struktury, studium textur a napětí
Určení mřížových parametrů nebo Fázová analýza
Elektronová mikroskopie a difrakce
Transmisní elektronová mikroskopie - metody zobrazení v TEM, elektronová difrakce a její užití pro stanovení orientace, kontrast v EM
Stanovení chemického složení fází - EDAX, Fázová analýzaRastrovací elektronová mikroskopie - principy vzniku signálu v SEM, interakce elektronů s PL, topografický a kompoziční kontrast
Rastrovací tunelová mikroskopie
Fyzikální principy mikroskopických metod s rastrující sondou v blízkém poli.
ktické seznámení s rastrovací tunelovou mikroskopií (STM). Účast na přípravě experimentu s využitím STM pro studium adsorbátu kovu na orientovaném povrchu Si s atomárním rozlišením.
Ramanova a IČ spektroskopie
Elektronové a iontové spektroskopie pro zkoumání povrchů
XPS, AES, UPS, EELS, XPD, ISS, SIMS. Zkoumání povrchů metodami elektronových a iontových spektroskopií - přehled. Energetické analyzátory pro elektronové a iontové spektroskopie. Technické vybavení aparatur pro výzkum povrchů Fyzikální principy metod a příklady jejich použití.
Jaderné metody studia kondenzovaných látek - přehled.
Hyperjemné interakce – původ, projevy. Využití jaderných metod pro studium atomové, elektronové a magnetické struktury, příklady aplikací.
Jaderná magnetická a kvadrupólová rezonance v pevných látkách.
Jaderná magnetická rezonance vysokého rozlišení.
Pozitronová anihilace.
Moessbauerova spektroskopie.
