Optická a elektronová mikroskopie stručné shrnutí Mikroskopie skenovací sondou

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "Optická a elektronová mikroskopie stručné shrnutí Mikroskopie skenovací sondou"

Transkript

1 Optická a elektronová mikroskopie stručné shrnutí Mikroskopie skenovací sondou TEM, SEM viz výše STM AFM Optická skenovací mikroskopie (SNOM) Konfokální mikroskopie

2 Srovnání mikroskopů

3

4 SEM SEM SE topografický kontrast BSE materiálový kontrast SE - Křídlo mouchy

5 SEM - BSE BSE - Aspirin

6 SEM BE + SE Rekrystalizace vlákna žárovky

7 Mikroskopie skenovací sondou Mikroskopie skenující (rastrující) sondou (Scanning Probe Microscopy) je soubor experimentálních metod určených ke stanovování struktury povrchu se subatomárním rozlišením ve směru kolmém k povrchu. První v řadě těchto technik byla skenující tunelovací mikroskopie (STM). Její teoretický popis je založen na kvantové fyzice, konkrétně na tunelovém jevu. Byla vyvinuta v laboratořích IBM pracovníky Binnigem a Rohrerem roku 1981, kterým za jejich objev byla v roce 1986 udělena Nobelova cena. Je to jedna z mála metod, která je schopna poskytnout až atomární rozlišení, přičemž je zároveň vcelku jednoduchá. Oproti ostatním metodám (transmisní elektronová mikroskopie, autoemisní iontová mikroskopie) nevyžaduje náročnou přípravu vzorku, ale poskytuje jen informace o povrchu. Její nevýhodou je, že neposkytuje okamžitý a vizuální obraz, ale snímání je postupné a je nutno pro zobrazení využít počítače. Historie metod v blízkém poli sahá do roku 1928, kdy Synge poprvé zavedl princip skenování ostrým skleněným hrotem velmi blízko hrotu. Tehdejší stav technologií však neumožňoval realizaci měření. První přístroj z této kategorii začal pracovat roku 1972, když R. Young sestrojil svůj Topografiner, zařízení schopné mapování povrchu ve vzdálenosti 100 nm. Atomárního rozlišení však zde nebylo dosaženo z důvodu značné nestability vzdálenosti hrotu od povrchu.

8 Skenovací tunelovací mikroskop STM Tato metoda je přímo založena na pravděpodobnosti průchodu částice energetickou bariérou. Energetická bariéra je vytvářena prostorem, v němž dochází k částečnému překrytí vlnových funkcí atomů hrotu a povrchu. Elektrony v kovu mají menší energii než elektrony ve vakuu mezi nimi, čímž se vytvoří bariéra. Jsou-li oba kovy shodné, je bariéra naprosto symetrická, oběma směry přecházejí elektrony a celkový proud je nulový. Přiložíme-li napětí, symetrie zmizí a celkový proud bude nenulový. Velikost proudu je ovlivňována i přítomností prázdných hladin v jednom kovu a obsazených v druhém (tj. tvarem vlnových funkcí). Z toho plynou dva poznatky: 1. není určována přímo topografie povrchu vzorku, ale jen rozložení vlnové funkce atomu (resp. metoda je citlivá na obsazení energetických hladin v blízkosti Fermiho energie, přičemž citlivý energetický rozsah určuje přiložené napětí), 2. pravděpodobnost přechodu (a tím velikost proudu) lze ovlivnit oddálením či přiblížením hrotu k povrchu.

9 Tunelový jev Tunelový jev (též kvantové tunelování) je kvantový jev známý z kvantové mechaniky, při němž částice porušuje principy klasické fyziky tím, že prochází potenciálovou bariérou, která je vyšší než energie částice. Například vezměme že, máme několik kuliček a házíme jimi na zeď. Ze zákonů Newtonovské mechaniky je jasné, že se kuličky budou od zdi odrážet a za zeď se nemohou žádným mechanismem dostat. Přesto by se malá část kuliček, pokud by se chovaly jako mikroskopické částice s uplatněním kvantových efektů, objevila na druhé straně zdi. Kuličky tedy mají malou pravděpodobnost výskytu za bariérou. Protože, pokud je energie částice menší než výška bariéry, pak by se podle klasické mechaniky měla částice od takové bariéry odrazit zpět. Klasická mechanika neumožňuje průchod takové částice skrz bariéru. Kvantová mechanika však částici umožňuje, aby s určitou pravděpodobností prošla skrz potenciálovou bariéru (odtud také pochází označení tunelování).

10 Ve fyzice mikrosvěta si zeď představujeme jako potenciálový val pro částici pohybující se v prostoru (například v blízkosti jádra). Uvažujme pro jednoduchost jednorozměrný model, rozšiřitelný v praxi na mnoho sféricky symetrických problémů. Čím vyšší je směrnice křivky U(x), tím větší síla na částici působí (podle 3. Newtonova zákona působí i částice na zdroj pole, ten ale považujeme za mnohokrát hmotnější než částici, takže se toto působení neprojeví). V oblasti potenciálového valu se navíc částice podle klasické fyziky vyskytovat nemůže. Potenciálová křivka v místě valu totiž značí velikost potenciální energie částice a na přímce E vidíme celkovou mechanickou energii částice, která je daná součtem potenciální a kinetické podle vzorce E = U + T.

11 Jelikož má být U > E, musí být kinetická energie T < 0, což není možné. Situaci ukazuje obrázek:

12 Řešení Schrodingerovy rovnice Vlnová funkce ψ je řešením Schrodingerovy rovnice, pro praktické použití je lépe hovořit o ψ 2, které vyjadřuje pravděpodobnost výskytu částice částice v daném místě a čase. Pro potencilálovou bariéru vypadá popis a řešení takto: A Schrodingerovu rovnice lze psát takto:

13 Kde vlnové vektory jsou A řešení v z < 0 Vz>L V0<z<L

14 A koeficient prostupnosti bariéry lze vyjádřit jako Závislost T je exponenciální, koeficient je velmi citlivý na změnu proměnných: hmotnosti m, rozdílu (U(x) - E) a tloušťky bariéry l.

15 Tunelování na povrchu kovu Vyšetřujeme-li tunelování elektronů při povrchu reálného kovu zjistíme, že se dle Sommerfeldova modelu vyskytují pod hladinou Fermiho energie (E) podle určité rozdělovací funkce a k tunelování nedochází (obrázek a). Pokud však ke kovu přiložíme například homogenní elektrické pole, získá rázem povrchová bariéra vůči vakuu konečnou délku a elektrony mohou z hladiny E tunelovat (obrázek b).

16 Nyní si představme, že k takovému povrchu přiblížíme jiný atom. Nutně tím změníme průběh potenciálu a tím i ovlivníme pravděpodobnost tunelování elektronů z povrchu. Právě tohoto efektu využívá STM. Přiblížíme hrot na takovou vzdálenost, že dojde k praktickému překryvu elektronových orbitalů. Tím se dramaticky zvyšuje pravděpodobnost tunelování a můžeme pozorovat tok tunelového elektrického proudu. Názornou představu o tomto mechanizmu si můžeme udělat z následujícího obrázku:

17 Vlastní měření probíhá tak, že nejprve se provede hrubý posuv vzorku k hrotu ve směru z (hrot je zde tvořen zaostřeným drátkem, např. wolframovým), tento může být čistě mechanický. Poté dojde k přiložení napětí mezi hrot a vzorek, aby mohl procházet proud (je tedy zapotřebí vodivý vzorek) a nyní se jemným posuvem (pomocí piezokeramiky) přiblíží vzorek ke hrotu tak, aby procházející proud nabyl měřitelných hodnot, pak se přibližování zastaví. Získání obrazu (skenování) se provádí skokovým posuvem ve dvou rozměrech (x, y) po příslušné matici měřicích bodů, zpravidla se pohybuje po řádcích a v jednom směru (zpětný pohyb je tedy prázdný). Výstupem měření je matice aij, jejíž indexy označují polohu bodu a příslušná hodnota je velikost měronosného signálu. Tento signál může být dvojího druhu, v závislosti na režimu měření:

18 STM - schematicky

19 Piezoelektrické látky U některých speciálních pevných látek, které nemají strukturu se středem souměrnosti, může docházet k piezoelektrickému jevu. Podstata tohoto jevu je následující: v klidovém stavu jsou polohy kladných a záporných nábojů po vystředění přes objem buňky shodné a materiál nevykazuje elektrické projevy. Je-li však mechanicky stlačen, polohy nábojů se rozposunou a na krajích látky se objeví náboj - látka se začne chovat elektricky. Pro SPM je však důležitější chování opačné, tedy změna rozměrů po přiložení elektrického napětí. Právě tato délková změna umožňuje využití piezoelektrik jako polohových manipulátorů. Důležitým rysem obou jevů je závislost efektu na vzájemné poloze krystalografických os látky a směru přiloženého pole (elektrického či mechanického). Mezi nejznámější látky s piezoelektrickým chováním patří křemen, LiNbO3 a LiTaO3, PZT a je tvořen tuhým roztokem PbZrO3 a PbTiO3).

20 Jednoduché STM

21 STM grafit 5 nm x 5 nm STM image of graphite.

22 STM - režim s konstantní výškou při němž se udržuje jednou nastavená hodnota z0 a měří se velikost tunelového proudu. Tento režim umožňuje rychlé snímání obrazu, protože není nutno pohybovat vzorkem, ale je méně přesný, neboť při velkých vzdálenostech hrotu od povrchu se proud dostává pod dobře měřitelnou úroveň.

23 STM - režim s konstantním proudem při němž se pomocí zpětné vazby udržuje konstantní úroveň proudu. Měronosnou veličinou je napětí přikládané k piezokeramickým pohybovým prvkům. Tento režim je pomalejší, umožňuje sledovat větší změny profilu povrchu, je však závislý na převodním vztahu přiloženého napětí a změně rozměru piezoprvku. Tato závislost může být odstraněna vnějším měřičem polohy, např. laserovým. Další nevýhodou může být poškození povrchu, přejde-li hrot nad oblast s výrazně odlišnými elektrickými vlastnostmi (např. zoxidovaná místa) - aby byl udržen nastavený proud, dojde k velkému snížení (přiblížení) hrotu.

24 Atomic Force Microscopy -AFM Mikroskopie AFM je založena na mapování rozložení atomárních sil na povrchu vzorku. Tyto síly jsou mapovány těsným přiblížením hrotu k povrchu, čímž vzniká přitažlivá nebo odpudivá síla, která způsobí ohnutí nosníku, na němž je upevněn hrot. Toto ohnutí je snímáno citlivým, zpravidla laserovým snímačem a vytváří měronosnou veličinu. Zřejmou výhodou této metody je možnost studovat jak nevodivé, tak i vodivé vzorky. Detektor ohnutí je tvořen laserovou diodou, která vytváří skvrnu konečné velikosti, která dopadá na špičku nosníku a od něj se odráží. Odražené světlo dopadá na světelný detektor, který je rozdělen na dvě citlivé části. Před vlastním měřením se systém mechanicky vyváží tak, aby energie svazku dopadající do obou částí (duantů) byla stejná. Při měření se ohyb projeví posunem odrazu, takže energie v jednotlivých duantech už nebudou stejné a z jejich poměrů je možno určit vychýlení nosníku. V současné době se zpravidla využívá kvadrantní detektor, který je rozdělen na čtyři části a umožňuje detekovat pohyb skvrny v dalším kolmém směru - tedy zkrut nosníku.

25 Síly ohýbající nosník mohou být různé fyzikální podstaty, především se však uplatňuje přitažlivá van der Waalsova síla působící mezi dvěma atomy na větší vzdálenosti a odpudivá síla plynoucí z Pauliho principu, která působí na menších vzdálenostech. Celková síla může být jak odpudivá, tak i přitažlivá v závislosti na vzdálenosti hrotu. Z tohoto "rozdělení" je možno odvodit následující režimy činnosti:

26 The error signal: 1) 2) The static cantilever deflection in contact mode, The amplitude of vibrations in a semicontact mode Lazer A B Photodiode (2 or 4 sectioned) O. Wolter et al; JVST B9 (1991), Cantilever d Sample Scanner Feedback loop F =k d

27 Dotykový (kontaktní) měření zde je vzdálenost hrotu a povrchu tak malá, že výsledná síla je odpudivá a snaží se ohýbat nosník od povrchu. Bude-li jeho tuhost menší než efektivní tuhost držící pohromadě atomy povrchu, lze ohnutí nosníku použít k měření sil. V opačném případě se nosník neohne, ale může způsobit poškození vzorku. Do ohnutí nosníku se však ještě promítají i jiné síly, které brání kvalitnímu zobrazení. Jde především o kapilární síly vznikající v kapičkách vody zkondenzované na povrchu vzorku z okolní vlhkosti. Další působící veličinou může být vlastní pružnost nosníku. V této oblasti působí na vzorek zpravidla síla řádově 10-7 N. Tento režim lze rovněž provozovat ve dvou modifikacích, a to sice: a.s konstantní výškou, při níž je udržována určená hodnota výšky z0 a měří se ohnutí nosníku; b.s konstantní silou, kdy se udržuje konstantní ohnutí nosníku a posunuje se vzorkem (či hrotem) ve směru osy z. Tato modifikace je častěji používaná, protože se vyvarujeme závislosti prohnutí na kapilárních silách a pružnosti nosníku, je ovšem pomalejší (potřeba pohybu vzorku, závisí na odezvě zpětné vazby). Při dotykovém měření se zpravidla projevuje hystereze. Při přibližování k povrchu je nejprve síla konstantní, při určité vzdálenosti d1 prudce vzroste a přitáhne hrot skokově k povrchu, pak zvolna narůstá odpudivá síla. Při oddalování nejprve klesá odpudivá síla, zvolna přechází v rostoucí přitažlivou a v jisté vzdálenosti d2> d1 prudce klesne a nosník odskočí.

28 Pro dosažení požadované přesnosti musí pružný element i hrot splňovat několik principiálních podmínek. Hrot musí být dostatečně ostrý, obvyklé poloměry zaoblení měřícího konce hrotu jsou 10 20nm. Také musí být hrot dostatečně dlouhý, aby dosáhl na dna nerovností měřeného vzorku. A v neposlední řadě musí být odolný, aby vydržel přímý kontakt s měřeným povrchem. Z toho plyne, že pro různé vzorky je vhodné použít různé hroty podle předpokládaných parametrů povrchu. Také si je třeba uvědomit, že ostřejší hrot vytváří větší tlak na měřený povrch a tím zvyšuje riziko poškození (vzorku i hrotu) a následně výskyt artefaktů ve výsledné topologické mapě. To může být velmi problematické zvláště u biologických vzorů.

29 Pružný element musí zajišťovat dostatečnou měkkost, tak aby byl schopen reagovat na změny působících sil od povrchu. Popišme si hrot rovnicí F = k z, kde F je působící síla, z polohová změna a k konstanta pružnosti elementu. Pro pružný element tvaru kvádru lze přibližně psát, k ~ Ewt3l-3, kde E je Youngův modul pružnosti, w,t,l jsou šířka, tloušťka a délka pružného elementu. Pokud dosadíme typické hodnoty pro hliníkový pružný element o velikosti w,t,l = 1mm,10µm,4mm, pak k ~ 1Nm-1. Vypočtenou tuhost pružného elementu můžeme srovnat s tuhostí jednotlivých meziatomárních vazeb k(c-c) ~ 500 Nm-1 a k(c-c-h bend) ~ 50Nm-1. Porovnáním je zřejmé, že uvažovaný pružný element bude reagovat na působící meziaromární síly bez zásadního ovlivnění povrchu analyzovaného vzorku.

30 Nicméně vhodná tuhost pružného elementu není jediným požadavkem nutným k dosažení dobrých výsledků. Element také musí odolávat vibracím z vnějších zdrojů, které na něj budou během měření působit. To je dostatečně splněno, pokud frekvence vlastních kmitů soustavy pružného elementu je mnohem vyšší než frekvence externích (rušivých) vibrací. Pro pružný element tvaru kvádru platí, že frekvence vlastních kmitů je úměrná f0 = (k/m)1/2. kde k je konstanta pružnosti elementu a m je hmotnost. Z rovnice je zřejmé, že hmotnost pružného elementu musí být minimalizována. Pokud tedy vyrobíme pružný element pomocí mikrolitografických metod z Si nebo Si3N4 o rozměrech w,t,l = 40µm, 1.5µm, 140µm. Pak k ~ 0,7Nm-1 a f0 ~ 60kHz, což jsou dostatečné parametry. Tedy lze vyrobit pružný element s parametry vhodnými pro měření meziatomárních sil.

31 Topologie povrchu Excimer laser-treated Polymer blend thin film

32 Pokud se podíváme blíže na běžné měření AFM v kontaktním režimu na vzduchu, pak si uvědomíme, že každý povrch je za běžných podmínek na povrchu silně kontaminován kapalnou vrstvou tvořenou adsorbovanou vodou, uhlíkem a podobně. Typicky je taková vrstva na všech površích za normálních podmínek tlustá několik nanometrů. Pokud tedy nyní přiblížíme hrot k reálnému kontaminovanému povrchu, tak v okamžiku kontaktu hrotu s povrchem kapalné vrstvy kapilární síly začnou působit na hrot (přitahovat ho k povrchu) a vytvoří se meniskus. Případný elektrostatický náboj povrchu vzorku může ještě přidat dodatečné silové působení na hrot. Tyto přídavné přitažlivé síly mohou zkreslit měřená data a nebo společně s laterálními silami vznikajícími při pohybu měřeným vzorkem posouvat částmi povrchu. Pro některé vzorky může být řešení měření AFM provádět přímo v kapalině, kdy je celková síla působící mezi měřeným povrchem a hrotem menší. Nicméně to přináší další problémy.

33 AFM kontaktní mód Limit vertikálního rozlišení pro tupý hrot R = r

34 AFM kontaktní mód Limit vertikálního rozlišení pro ostrý hrot

35 AFM kontaktní mód Limit horizontálního rozlišení d

36 AFM grafit

37 Bezdotykové měření je vibrační technika, při níž je vzdálenost mezi hrotem a vzorkem udržována v strmé části vzestupné závislosti van der Waalsových sil (mají velikost řádově N, desítky až stovky nm). Výhodou této metody je měření bez mechanického kontaktu, což umožňuje měřit i měkké a elastické vzorky a zabraňuje možnému znečištění. Protože je v této metodě hrot ke vzorku přitahován, musí být dostatečně tuhý, aby nedošlo k přiskočení ke vzorku a jejich poškození. Zároveň však na něj v této vzdálenosti působí malé síly a je tedy ohnutí velmi malé, tudíž i měřicí signál je velmi malý. Z tohoto důvodu se často používá střídavého měření. Celý nosník je rozkmitáván blízko své rezonanční frekvence s rozkmitem jednotek nm a může být měřena změna rezonanční frekvence při přiblížení k povrchu. Obě metody se výrazně liší v případech, kdy je zkoumaný povrch částečně pokryt zkondenzovanou vodou. Bezdotyková metoda bude snímat reliéf odpovídající povrchu vodní kapky, ale dotyková metoda bude sledovat povrch vzorku (samozřejmě se zde může nepříznivě projevit vliv kapilarity).

38 Matematický popis Hooke s force, k the cantilever spring constant md2z/dt2 = -kz (mω0/q)dz/dt + Fts + Fd cosωt Energy dissipation term (mainly due to the friction of the cantilever beam in air), Q cantilever quality factor The driving (d) piezoelement term Fts- the force between the tip and the sample. It is this force that determines the cantilever dynamics and phase contrast ω0 = k/m Resonance frequency of free (undamped, i.e. Q= ) cantilever Q - quality factor describing the number of oscillation cycles after which the damped oscillation amplitude decays to 1/e of the initial amplitude with no external excitation (Fd=0)

39 Amplituda a fáze volných kmitů Řešení bez vzorku : Fts= 0 Na nosníku hrotu je umístění piezo element a amplitudou kmitů A d o frekvenci ω. Obecné řešení diferencální rovnice je lineární kombinací dvou režimů: Steady-state (ss): zss(t) = Asscos(ωt+φss) (konstantní amplituda) Transient (t): zt(t) = Atexp(-ω0t/2Q)*sin(ω0t+φt) (tlumené kmity) Q - jakostní faktor, počet oscilací po kterých se aplituda sníží na 1/e z původní amplitudy bez vnější síly (Fd=0).

40 1 Q = 25 1/e x = ω/ω x (exp(-0,04x)) cos(6,28x) 50

41 Amplituda a fáze volných kmitů ω0 * = ω0 1-1/(2Q2 ) Známý vztah pro steady state solution zss(t) amplitudy a fáze kmitů v závislosti na frekvenci vnější budící síly : Ass = Q Ad /[x2+q2(1-x2)2]1/2 φss = arctan [x/q(1-x2)] Ass Δω/ω0 = 1/Q x = ω/ω0 x = ω/ω0 Tlumení dz/dt způsobuje posun frekvence oscilací z ω 0 na ω 0* v závislosti na Q. Největší změna amplitudy a fáze je v úzké oblasti frekvencí Δω/ω0 = 1/Q kolem ω0* Poznámka! Rezonanční frekvence oscilací na pevném a volném konci se liší právě o 90 о π φ ss π/2 0 x = ω/ω0

42 Amplituda a fáze v přitažlivém poli Rezonanční pík volné oscilace Rezonanční pík v přitažlivém poli k* = k +<dfattr/dz>, k* < k, fattr < f0 Rezonanční frekvence se posouvá doleva. Fáze roste.

43 Amplituda a fáze v odpudivém poli Rezonanční pík v odpudivém poli Rezonanční pík volné oscilace k* = k +<dfattr/dz>, k* > k, frep > f0 Rezonanční frekvence se posouvá doleva, amplituda klesá. Fáze klesá.

44 K čemu to je dobré? Výška Fáze Poly(cyclohexylmethacrylate-co-methylmethacrylate-b-isooctylacrylate-bcyclohexylmethacrylate-co-methylmethacrylate) Kuličky v matici (φ = 17±2nm, d = 38±2nm)

45 Poklepové (Tapping) měření je velmi podobný předchozím, jen rozkmit - cca 20nm ve volném prostoru, je tak velký, že dochází k dotyku hrotu s povrchem Povrch je zde opět mapován ze změny rezonanční frekvence (50kHz 500kHz). Tato modifikace je výhodnější než dotyková v případech, kde by hrozilo poškození povrchu třením nebo tažením a je rovněž vhodnější než bezdotyková, je-li nutno snímat větší plochy zahrnující větší rozpětí v ose z.

46 Tapping režim lze používat i při měření v kapalinách, jen je obvykle redukována frekvence oscilací. Tapping režim měření je zvláště vhodný pro měkké a křehké vzorky jako jsou polymery, nevytvrzený fotorezist, DNA. Mimo jiné při frekvencích kontaktů od 50kHz do 500kHz vykazuje mnoho materiálů vizkoelastické chování, tedy jejich poškození se tím dále minimalizuje.

47 Příklad - Epitaxial Si film Kontaktní mod 1 μm scans Tapping mod

48

49 Fáze a Tapping mod Fáze je úměrná Vizkoelastickým vlastnostem Frikci Adhezi atd.

50 Fáze má lepší kontrast

51 Měření frikčního koeficientu pomocí AFM Pokud v kontaktním režimu s vzorkem posouváme ve směru kolmém na delší osu pružného elementu s hrotem, viz obrázek. Pak pomocí čtyř zónového detektoru výchylky laseru můžeme měřit torzní natočení hrotu a tím určit lokální frikční koeficient jako signál z oblastí (A+C) (B+D), vyhodnocení frikčního koeficientu je zřejmé, větší natočení, silnější signál vyšší tření. Pro úplnost můžeme zároveň určit i topologii povrchu jako výsledek (A+B) (C+D) operací s intenzitou signálu.

52 Frikční koeficient Měření provádíme v režimu konstantní síly.

53 Nano-kompozit PEO-CNT LF H 5 um PEO lamellae H topografie LF laterální síly

54 Chemické mapy pomocí AFM Můžeme ale změřit i síly chemické vazby působící mezi reaktanty? Pokud se nám podaří nějakým pevných (chemickou vazbou) připojit na měřici hrot molekuly obsahující jeden z reaktantů a na povrchu vzorku máme distribuován druhý reaktant, pak lze měřit chemickou interakci mezi reaktanty jako sílu působící na hrot AFM.

55 Funkcionalizovaný hrot Patrick Boisseau, Philippe Houdy, Marcel Lahmani, Nanoscience: Nanobiotechnology and Nanobiology, Springer, 2009

56 Magnetické vlastnosti Stejně jako u chemické mapy postupu lze snadno použít magnetický hrot a měřit mapu magnetický vlastností na povrchu vzorku.

57

58 Další možnosti AFM Force Modulation Microscopy (FMM) Nanoindenting/Scratching Magnetic Force Microscopy (MFM) Lze provádět i AFM manipulace a nanolitografii

59 SEM - AFM Fe:SnO2 sloupečky SEM a AFM

60 Scanning near-field optical microscopy - SNOM Optická skenovací mikroskopie v blízkém poli, je mikroskopická technika pro pozorovaní v oblasti nanočástic, která překonává rozlišovací limit pomocí vlastností tlumených vln. Základem této techniky je umístění detektoru velmi blízko k povrchu vzorku, pro představu méně než je vlnová délka světla. Používá se v optické mikroskopii, pro její schopnost zvýšit kontrast nanočástic, může být snadno použita studiu různých vlastností látek, Kormunda jako je index lomu, Martin chemická struktura a mechanická deformace.

61 Zařízení se skládá například z optického vlákna leptaného do špičky, které je u této špičky pokoveno. Vláknem prochází modulované elektromagnetické záření (laser), které dopadá na vzorek ve vzdálenosti menší než je jeho vlnová délka, tzv. oblast blízkého pole. V tomto poli nedochází k výraznému odchylování fotonů ze směru kolmém na vzorek, a proto je interpretace výsledků snadnější. Světlo se vzorkem interaguje a to, které se odrazí nebo rozptýlí je detekováno fotonásobiči a převedeno na elektrický signál, a pak na monitor. SNOM je vlastně spojení optické mikroskopie s mikroskopií se skenující sondou (SPM). Tím dochází k lepšímu rozlišení než u klasické mikroskopie.

62 SNOM

63 SNOM Evanescentní vlna, je uspořádání elektromagnetické vlny na rozhraní při totální reflexi v prostředí opticky řidším. V tomto prostředí exponenciálně ubývá její amplitudy. Je ukázáno, že hloubka vniku dp evanescentního pole do opticky řidšího prostředí při totální reflexi je vyjádřena vztahem: λ dp = [4π (n 1 Kde: 2 sin Θ n2 2 ) 2 1/ 2 λ - vlnová délka n1 index lomu jádra n2 index lomu obalu Θ úhel dopadu Evanescentní vlny - nepropagativní vlny vyznačující se exponenciálním poklesem ve směru kolmém k rozhraní. ]

64 SNOM metody Existuje mnoho metod nejběžnější jsou A transmisní mod osvětlení B transitní mod sběru signálu C netransparentní vzorky na odraz

65 SNOM hrot Dutý hliníkový hrot průměr apertury 100 nm. SNOM je obvykle částí AFM

66 (Laserový) Konfokální mikroskop Patentovaný Marvin Minsky 1957 neměl ale vhodný zdroj světla Srovnání A: nekonfokální mikroskop B: konfokální mikroskop

67 Výhody a nevýhody + Potlačení mlhavého pozadí obrazu + Optická tomografie (3D rekonstrukce) + Překročení Reyleighova critéria - Statistický šum

68 Princip U optické mikroskopie je kvalita zobrazení nepříznivě ovlivňována překrýváním obrazu roviny do níž je mikroskop zaostřený, s neostrými obrazy rovin pod ní a nad ní. To zde není díky cloně. Clona má průměr rovnající se právě rozlišovací schopnosti objektivu. Informace o intenzitě světla se měří fotodetektorem. Signál z detektoru je odeslán do počítače, který zároveň dostává informaci o souřadnicích snímaného bodu. Tímto způsobem je bod po bodu proskenován celý objekt v různých optických rovinách. Toto skenování je automatizováno a ovládáno řídícím počítačem. Z nashromážděných informací počítač sestaví celkový obraz.

69 Princip čárkovaně: paprsky jdoucí z mimoohniskových rovin, zachycené clonou.

70 Rastrování rozmítáním laserového paprsku příčným posouváním vzorku před objektivem posouváním objektivu nad vzorkem Počítačové zpracování:

71

72 Popis celého systému

73 Počítačové zpracování Rastrovací algoritmizace Prostorová rekonstrukce Tvorba stereoskopických párů Fluorescence v reálných barvách pomocí tří fotonásobičů (RGB)

74 Vytvořený 3D model

75 Software for free

76 Roberto Lazzaroni, Principles of Atomic Force Microscopy, LAMINATE short course on Scanning Probes Microscopies, Mons, Sept Veeco Olympus

77 1. (a) What are the sample requirements for a STM experiment? (b) What property of the sample is measured in a STM experiment?

Přednáška 6. SPM (Scanning Probe Microscopies) - AFM (Atomic Force Microscopy) Martin Kormunda

Přednáška 6. SPM (Scanning Probe Microscopies) - AFM (Atomic Force Microscopy) Martin Kormunda Přednáška 6 SPM (Scanning Probe Microscopies) - AFM (Atomic Force Microscopy) Jak nahradit měření tunelovacího proudu? Mikroskopie AFM je založena na mapování rozložení atomárních sil na povrchu vzorku.

Více

Přednáška 5. SPM (Scanning Probe Microscopies) - STM (Scanning Tunneling Microscope) - AFM (Atomic Force Microscopy) Martin Kormunda

Přednáška 5. SPM (Scanning Probe Microscopies) - STM (Scanning Tunneling Microscope) - AFM (Atomic Force Microscopy) Martin Kormunda Přednáška 5 SPM (Scanning Probe Microscopies) - STM (Scanning Tunneling Microscope) - AFM (Atomic Force Microscopy) Mikroskopie skenovací sondou Mikroskopie skenující (rastrující) sondou (Scanning Probe

Více

Mikroskopie se vzorkovací sondou. Pavel Matějka

Mikroskopie se vzorkovací sondou. Pavel Matějka Mikroskopie se vzorkovací sondou Pavel Matějka Mikroskopie se vzorkovací sondou 1. STM 1. Princip metody 2. Instrumentace a příklady využití 2. AFM 1. Princip metody 2. Instrumentace a příklady využití

Více

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM

Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM Elektronová mikroskopie SEM, TEM, AFM Historie 1931 E. Ruska a M. Knoll sestrojili první elektronový prozařovací mikroskop 1939 první vyrobený elektronový mikroskop firma Siemens rozlišení 10 nm 1965 první

Více

Zobrazovací metody v nanotechnologiích

Zobrazovací metody v nanotechnologiích Zobrazovací metody v nanotechnologiích Optická mikroskopie Z vlnové povahy světla plyne, že není možné detekovat menší podrobnosti než polovina vlnové délky světla. Viditelné světlo má asi 500 nm, nejmenší

Více

Mikroskop atomárních sil: základní popis instrumentace

Mikroskop atomárních sil: základní popis instrumentace Mikroskop atomárních sil: základní popis instrumentace Jednotlivé komponenty mikroskopu AFM Funkce, obecné nastavení parametrů a jejich vztah ke konkrétním funkcím software Nova Verze 20110706 Jan Přibyl,

Více

Věra Mansfeldová. vera.mansfeldova@jh-inst.cas.cz Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR, v. v. i.

Věra Mansfeldová. vera.mansfeldova@jh-inst.cas.cz Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR, v. v. i. Mikroskopie, která umožnila vidět Feynmanův svět Věra Mansfeldová vera.mansfeldova@jh-inst.cas.cz Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR, v. v. i. Richard P. Feynman 1918-1988 1965 - Nobelova

Více

Optická konfokální mikroskopie a mikrospektroskopie. Pavel Matějka

Optická konfokální mikroskopie a mikrospektroskopie. Pavel Matějka Optická konfokální mikroskopie a Pavel Matějka 1. Konfokální mikroskopie 1. Princip metody - konfokalita 2. Instrumentace metody zobrazování 3. Analýza obrazu 2. Konfokální 1. Luminiscenční 2. Ramanova

Více

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390) Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Praktikum z pevných látek (F6390) Zpracoval: Michal Truhlář Naměřeno: 13. března 2007 Obor: Fyzika Ročník: III Semestr:

Více

Mikroskopie skenující sondou: teorie a aplikace

Mikroskopie skenující sondou: teorie a aplikace Mikroskopie skenující sondou: teorie a aplikace Úvod SPM scanning probe microscopy mikroskopie skenující sondou Soubor experimentálních metod určených ke studiu struktury povrchu s atomárním rozlišením

Více

Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2012

Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2012 Studentská tvůrčí a odborná činnost STOČ 2012 MIKROVLNNÁ SKENOVACÍ MIKROSKOPIE Josef KUDĚLKA, Tomáš MARTÍNEK Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Fakulta aplikované informatiky Nad Stráněmi 4511 760 05 Zlín

Více

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský Ultrazvuková defektoskopie Vypracoval Jan Janský Základní principy použití vysokých akustických frekvencí pro zjištění vlastností máteriálu a vad typické zařízení: generátor/přijímač pulsů snímač zobrazovací

Více

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů Nanoindentace Pavel Matějka Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů 1. Optická mikroskopie blízkého pole 1. Princip metody 2. Instrumentace 2. Optická

Více

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK PRAKTIKUM III Úloha č. XXVI Název: Vláknová optika Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne 23.4.2009 Odevzdal dne: Možný počet bodů

Více

Fluorescenční mikroskopie

Fluorescenční mikroskopie Fluorescenční mikroskopie Pokročilé biofyzikální metody v experimentální biologii Ctirad Hofr 1 VYUŽITÍ FLUORESCENCE, PŘÍMÁ FLUORESCENCE, PŘÍMÁ A NEPŘÍMA IMUNOFLUORESCENCE, BIOTIN-AVIDINOVÁ METODA IMUNOFLUORESCENCE

Více

6.2.8 Vlnová funkce. ψ nemá (zatím?) žádný fyzikální smysl, fyzikální smysl má funkce. Předpoklady: 060207

6.2.8 Vlnová funkce. ψ nemá (zatím?) žádný fyzikální smysl, fyzikální smysl má funkce. Předpoklady: 060207 6..8 Vlnová funkce ředpoklady: 06007 edagogická poznámka: Tato hodina není příliš středoškolská. Zařadil jsem ji kvůli tomu, aby žáci měli alespoň přibližnou představu o tom, jak se v kvantové fyzice pracuje.

Více

MĚŘENÍ V SEMIKONTAKTNÍM REŽIMU POMOCÍ MIKROSKOPU SOLVER NEXT

MĚŘENÍ V SEMIKONTAKTNÍM REŽIMU POMOCÍ MIKROSKOPU SOLVER NEXT MĚŘENÍ V SEMIKONTAKTNÍM REŽIMU POMOCÍ MIKROSKOPU SOLVER NEXT Teoretická část: 1. Co je podstatou měření v Semikontaktním režimu. Na křivce zobrazující průběh silového působení mezi hrotem a povrchem vzorku

Více

Stručný popis metod SPM

Stručný popis metod SPM Stručný popis metod SPM str. 1 Stručný popis metod SPM Mikroskopie skenující (rastrující) sondou (Scanning Probe Microscopy) je soubor experimentálních metod určených ke stanovování struktury povrchu se

Více

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA OPTIKA ZÁKLADNÍ POJMY Optika a její dělení Světlo jako elektromagnetické vlnění Šíření světla Odraz a lom světla Disperze (rozklad) světla OPTIKA

Více

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník VLNOVÁ OPTIKA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník Vlnová optika Světlo lze chápat také jako elektromagnetické vlnění. Průkopníkem této teorie byl Christian Huyghens. Některé jevy se dají

Více

MĚŘENÍ V KONTAKTNÍM REŽIMU POMOCÍ MIKROSKOPU SOLVERNEXT

MĚŘENÍ V KONTAKTNÍM REŽIMU POMOCÍ MIKROSKOPU SOLVERNEXT MĚŘENÍ V KONTAKTNÍM REŽIMU POMOCÍ MIKROSKOPU SOLVERNEXT Teoretická část: 1. Vysvětlete piezoelektrický jev, kde nejvíce a proč je využíván v SPM mikroskopii. 2. Co je podstatou měření v Kontaktním režimu.

Více

EXKURZE DO NANOSVĚTA aneb Výlet za EM a SPM. Pracovní listy teoretická příprava

EXKURZE DO NANOSVĚTA aneb Výlet za EM a SPM. Pracovní listy teoretická příprava EXKURZE DO NANOSVĚTA aneb Výlet za EM a SPM Pracovní listy teoretická příprava Úloha 1: První nahlédnutí do nanosvěta Novou část dějin mikroskopie otevřel německý elektroinženýr, laureát Nobelovy ceny

Více

Viková, M. : MIKROSKOPIE V Mikroskopie V M. Viková

Viková, M. : MIKROSKOPIE V Mikroskopie V M. Viková Mikroskopie V M. Viková LCAM DTM FT TU Liberec, martina.vikova@tul.cz Hloubka ostrosti problém m velkých zvětšen ení tloušťka T vrstvy vzorku kolmé k optické ose, kterou vidíme ostře zobrazenou Objektiv

Více

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS Molekulová spektroskopie 1 Chemická vazba, UV/VIS 1 Chemická vazba Silová interakce mezi dvěma atomy. Chemické vazby jsou soudržné síly působící mezi jednotlivými atomy nebo ionty v molekulách. Chemická

Více

10. Energie a její transformace

10. Energie a její transformace 10. Energie a její transformace Energie je nejdůležitější vlastností hmoty a záření. Je obsažena v každém kousku hmoty i ve světelném paprsku. Je ve vesmíru a všude kolem nás. S energií se setkáváme na

Více

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz - - - 1 -

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz - - - 1 - Geometrická optika Optika je část fyziky, která zkoumá podstatu světla a zákonitosti světelných jevů, které vznikají při šíření světla a při vzájemném působení světla a látky. Světlo je elektromagnetické

Více

Elektromagnetický oscilátor

Elektromagnetický oscilátor Elektromagnetický oscilátor Již jsme poznali kmitání mechanického oscilátoru (závaží na pružině) - potenciální energie pružnosti se přeměňuje na kinetickou energii a naopak. T =2 m k Nejjednodušší elektromagnetický

Více

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření Metody využívající rentgenové záření Rentgenovo záření Rentgenografie, RTG prášková difrakce 1 2 Rentgenovo záření Vznik rentgenova záření X-Ray Elektromagnetické záření Ionizující záření 10 nm 1 pm Využívá

Více

25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie υ = -40 C.. +10000 C. Výhody termovize Senzory infračerveného záření Rozdělení tepelné senzory

25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie υ = -40 C.. +10000 C. Výhody termovize Senzory infračerveného záření Rozdělení tepelné senzory 25 A Vypracoval : Zdeněk Žák Pyrometrie Bezdotykové měření Pyrometrie (obrázky viz. sešit) Bezdotykové měření teplot je měření povrchové teploty těles na základě elektromagnetického záření mezi tělesem

Více

Optika pro mikroskopii materiálů I

Optika pro mikroskopii materiálů I Optika pro mikroskopii materiálů I Jan.Machacek@vscht.cz Ústav skla a keramiky VŠCHT Praha +42-0- 22044-4151 Osnova přednášky Základní pojmy optiky Odraz a lom světla Interference, ohyb a rozlišení optických

Více

Dosah γ záření ve vzduchu

Dosah γ záření ve vzduchu Dosah γ záření ve vzduchu Intenzita bodového zdroje γ záření se mění podobně jako intenzita bodového zdroje světla. Ve dvojnásobné vzdálenosti, paprsek pokrývá dvakrát větší oblast povrchu, což znamená,

Více

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO 1. Jednotky a veličiny soustava SI odvozené jednotky násobky a díly jednotek skalární a vektorové fyzikální veličiny rozměrová analýza 2. Kinematika hmotného bodu základní pojmy kinematiky hmotného bodu

Více

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu. Aktivní prostředí v plynné fázi. Plynové lasery Inverze populace hladin je vytvářena mezi energetickými hladinami některé ze složek plynu - atomy, ionty nebo molekuly atomární, iontové, molekulární lasery.

Více

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát

Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát. Fotografický aparát Michal Veselý, 00 Základní části fotografického aparátu tedy jsou: tělo přístroje objektiv Pochopení funkce běžných objektivů usnadní zjednodušená představa, že objektiv jako celek se chová stejně jako

Více

Chemie a fyzika pevných látek p2

Chemie a fyzika pevných látek p2 Chemie a fyzika pevných látek p2 difrakce rtg. záření na pevných látkch, reciproká mřížka Doporučená literatura: Doc. Michal Hušák dr. Ing. B. Kratochvíl, L. Jenšovský - Úvod do krystalochemie Kratochvíl

Více

Otázka č. 14 Světlovodné přenosové cesty

Otázka č. 14 Světlovodné přenosové cesty Fresnelův odraz: Otázka č. 4 Světlovodné přenosové cesty Princip šíření světla v optickém vlákně Odraz a lom světla: β α lom ke kolmici n n β α lom od kolmice n n Zákon lomu n sinα = n sin β Definice indexu

Více

LEED (Low-Energy Electron Diffraction difrakce elektronů s nízkou energií)

LEED (Low-Energy Electron Diffraction difrakce elektronů s nízkou energií) LEED (Low-Energy Electron Diffraction difrakce elektronů s nízkou energií) RHEED (Reflection High-Energy Electron Diffraction difrakce elektronů s vysokou energií na odraz) Úvod Zkoumání povrchů pevných

Více

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie Spektrometrické metody Reflexní a fotoakustická spektroskopie odraz elektromagnetického záření - souvislost absorpce a reflexe Kubelka-Munk funkce fotoakustická spektroskopie Měření odrazivosti elmg záření

Více

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku V tomto článku uvádíme shrnutí poznatků učiva II. ročníku

Více

37 MOLEKULY. Molekuly s iontovou vazbou Molekuly s kovalentní vazbou Molekulová spektra

37 MOLEKULY. Molekuly s iontovou vazbou Molekuly s kovalentní vazbou Molekulová spektra 445 37 MOLEKULY Molekuly s iontovou vazbou Molekuly s kovalentní vazbou Molekulová spektra Soustava stabilně vázaných atomů tvoří molekulu. Podle počtu atomů hovoříme o dvoj-, troj- a více atomových molekulách.

Více

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ)

Účinky elektrického proudu. vzorová úloha (SŠ) Účinky elektrického proudu vzorová úloha (SŠ) Jméno Třída.. Datum.. 1. Teoretický úvod Elektrický proud jako jev je tvořen uspořádaným pohybem volných částic s elektrickým nábojem. Elektrický proud jako

Více

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ (1.1, 1.2 a 1.3) Ing. Pavel VYLEGALA 2014 Rozdělení snímačů Snímače se dají rozdělit podle mnoha hledisek. Základním rozdělení: Snímače

Více

Princip rastrovacího konfokálního mikroskopu

Princip rastrovacího konfokálního mikroskopu Konfokální mikroskop Obsah: Konfokální mikroskop... 1 Princip rastrovacího konfokálního mikroskopu... 1 Rozlišovací schopnost... 2 Pozorování povrchů ve skutečných barvách... 2 Konfokální mikroskop Olympus

Více

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 11.3.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 11.3.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Jméno a příjmení Petr Švaňa Ročník 1 Předmět IFY Kroužek 38 ID 155793 Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne Ladislav Šulák 25.2.2013 11.3.2013 Příprava Opravy

Více

Podivuhodný grafen. Radek Kalousek a Jiří Spousta. Ústav fyzikálního inženýrství a CEITEC Vysoké učení technické v Brně. Čichnova 19. 9.

Podivuhodný grafen. Radek Kalousek a Jiří Spousta. Ústav fyzikálního inženýrství a CEITEC Vysoké učení technické v Brně. Čichnova 19. 9. Podivuhodný grafen Radek Kalousek a Jiří Spousta Ústav fyzikálního inženýrství a CEITEC Vysoké učení technické v Brně Čichnova 19. 9. 2014 Osnova přednášky Úvod Co je grafen? Trocha historie Některé podivuhodné

Více

6. Viskoelasticita materiálů

6. Viskoelasticita materiálů 6. Viskoelasticita materiálů Viskoelasticita materiálů souvisí se schopností materiálů tlumit mechanické vibrace. Uvažujme harmonické dynamické namáhání (tzn. střídavě v tahu a tlaku) materiálu v oblasti

Více

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí Může kulová nádoba naplněná vodou sloužit jako optická čočka? Exponát demonstruje zaostření světla procházejícího skrz vodní kulovou čočku. Pohyblivý světelný

Více

Mikroskopie skenující sondou

Mikroskopie skenující sondou Mikroskopie skenující sondou Roman Kubínek, Milan Vůjtek Katedra experimentální fyziky, Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem

Více

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství

Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Geotechnický monitoring učební texty, přednášky Způsoby monitoringu doc. RNDr. Eva Hrubešová, Ph.D. Inovace studijního oboru Geotechnika CZ.1.07/2.2.00/28.0009.

Více

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny Elektromagnetické vlny Optika, část fyziky zabývající se světlem, patří spolu s mechanikou k nejstarším fyzikálním oborům. Podle jedné ze starověkých teorií je světlo vyzařováno z oka a oko si jím ohmatává

Více

Vakuová fyzika 1 1 / 40

Vakuová fyzika 1 1 / 40 Měření tlaku Měření celkových tlaků Měření parciálních tlaků Rozdělení měřících metod Vakuová fyzika 1 1 / 40 Absolutní metody - hodnota tlaku je určena přímo z údaje měřícího přístroje, nebo výpočtem

Více

Snímače hladiny. Učební text VOŠ a SPŠ Kutná Hora. Základní pojmy. měření výšky hladiny kapalných látek a sypkých hmot

Snímače hladiny. Učební text VOŠ a SPŠ Kutná Hora. Základní pojmy. měření výšky hladiny kapalných látek a sypkých hmot Snímače hladiny Učební text VOŠ a SPŠ Kutná Hora Základní pojmy Použití snímačů hladiny (stavoznaků) měření výšky hladiny kapalných látek a sypkých hmot O výběru vhodného snímače rozhoduje požadovaný rozsah

Více

Bezkontaktní měření vzdálenosti optickými sondami MICRO-EPSILON

Bezkontaktní měření vzdálenosti optickými sondami MICRO-EPSILON Laboratoř kardiovaskulární biomechaniky Ústav mechaniky, biomechaniky a mechatroniky Fakulta strojní, ČVUT v Praze Bezkontaktní měření vzdálenosti optickými sondami MICRO-EPSILON 1 Měření: 8. 4. 2008 Trubička:

Více

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů energií (mechanické, tepelné, elektrické, magnetické, chemické a jaderné) při td. dějích. Na rozdíl od td. cyklických dějů

Více

Mikroskopie, zobrazovací technika. Studentská 1402/2 461 17 Liberec 1 tel.: +420 485 353 006 cxi.tul.cz

Mikroskopie, zobrazovací technika. Studentská 1402/2 461 17 Liberec 1 tel.: +420 485 353 006 cxi.tul.cz Mikroskopie, zobrazovací technika Vizualizační technika Systém pro přímé sledování dějů ve spalovacím motoru AVL VISIOSCOPE, součástí zařízení je optické měřící zařízení pro měření teplot (VISIOFEM Temperature

Více

Moderní trendy měření Radomil Sikora

Moderní trendy měření Radomil Sikora Moderní trendy měření Radomil Sikora za společnost RMT s. r. o. Členění laserových měřičů Laserové měřiče můžeme členit dle počtu os na 1D, 2D a 3D: 1D jsou tzv. dálkoměry, které měří vzdálenost pouze

Více

1. Millerovy indexy, reciproká mřížka

1. Millerovy indexy, reciproká mřížka Obsah 1. Millerovy indexy, reciproká mřížka 2. Krystalografické soustavy, Bravaisovy mřížky 3. Poruchy v pevných látkách 4. Difrakční metody určování struktury pevných látek 5. Mechanické vlastnosti pevných

Více

OTDR Optical time domain reflection

OTDR Optical time domain reflection OTDR Optical time domain reflection Úvod Co je OTDR Jak měří trasu OTDR Události na trase Nastavení parametrů OTDR Jak vybrat OTDR Co je OTDR? Netopýr vysílá krátké akustické signály a na základě jejich

Více

1 SENZORY SÍLY, TLAKU A HMOTNOSTI

1 SENZORY SÍLY, TLAKU A HMOTNOSTI 1 SENZORY SÍLY, TLAKU A HMOTNOSTI Senzory používající ve většině případů princip převodu síly, tlaku a tíhy na deformaci. Využívají fyzikálních účinků síly. Časově proměnná síla vyvolá zrychlení a hmotnosti

Více

Charakteristiky optoelektronických součástek

Charakteristiky optoelektronických součástek FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Spolupracoval Jan Floryček Jméno a příjmení Jakub Dvořák Ročník 1 Měřeno dne Předn.sk.-Obor BIA 27.2.2007 Stud.skup. 13 Odevzdáno dne Příprava Opravy Učitel

Více

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová SPEKTROMETRIE aneb co jsem se dozvěděla autor: Zdeňka Baxová FTIR spektrometrie analytická metoda identifikace látek (organických i anorganických) všech skupenství měříme pohlcení IČ záření (o různé vlnové

Více

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly Skupenské stavy látek Mezimolekulární síly 1 Interakce iont-dipól Např. hydratační (solvatační) interakce mezi Na + (iont) a molekulou vody (dipól). Jde o nejsilnější mezimolekulární (nevazebnou) interakci.

Více

ELEKTROSTATIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník

ELEKTROSTATIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník ELEKTROSTATIKA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník Elektrický náboj Dva druhy: kladný a záporný. Elektricky nabitá tělesa. Elektroskop a elektrometr. Vodiče a nevodiče

Více

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

1 Tuhé těleso a jeho pohyb 1 Tuhé těleso a jeho pohyb Tuhé těleso (TT) působením vnějších sil se nemění jeho tvar ani objem nedochází k jeho deformaci neuvažuje se jeho částicová struktura, těleso považujeme za tzv. kontinuum spojité

Více

CHARAKTERIZACE MORFOLOGIE POVRCHU (Optický mikroskop, SEM, STM, SNOM, AFM, TEM)

CHARAKTERIZACE MORFOLOGIE POVRCHU (Optický mikroskop, SEM, STM, SNOM, AFM, TEM) CHARAKTERIZACE MORFOLOGIE POVRCHU (Optický mikroskop, SEM, STM, SNOM, AFM, TEM) Morfologie nauka o tvarech. Studium tvaru povrchu vrstev a povlaků (nerovnosti, inkluze, kapičky, hladkost,.). Topologie

Více

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH MECHANIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA ELEKTŘINA A MAGNETISMUS KMITÁNÍ A VLNĚNÍ OPTIKA FYZIKA MIKROSVĚTA ODRAZ A LOM SVĚTLA 1) Index lomu vody je 1,33. Jakou rychlost má

Více

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace)

Referát z atomové a jaderné fyziky. Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace) Referát z atomové a jaderné fyziky Detekce ionizujícího záření (principy, technická realizace) Měřicí a výpočetní technika Šimek Pavel 5.7. 2002 Při všech aplikacích ionizujícího záření je informace o

Více

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/02.0012 GG OP VK

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/02.0012 GG OP VK Fyzikální vzdělávání 1. ročník Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník 1 Elektřina a magnetismus - elektrický náboj tělesa, elektrická síla, elektrické pole, kapacita vodiče - elektrický proud v látkách, zákony

Více

Pracovní list žáka (ZŠ)

Pracovní list žáka (ZŠ) Pracovní list žáka (ZŠ) Účinky elektrického proudu Jméno Třída.. Datum.. 1. Teoretický úvod Elektrický proud jako jev je tvořen uspořádaným pohybem volných částic s elektrickým nábojem. Elektrický proud

Více

M I K R O S K O P I E

M I K R O S K O P I E Inovace předmětu KBB/MIK SVĚTELNÁ A ELEKTRONOVÁ M I K R O S K O P I E Rozvoj a internacionalizace chemických a biologických studijních programů na Univerzitě Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.0066

Více

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence ROZPTYLOVÉ a EMISNÍ metody - Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl - fluorescence - fosforescence Ramanova spektroskopie Každá čára Ramanova spektra je svými vlastnostmi závislá

Více

Práce, energie a další mechanické veličiny

Práce, energie a další mechanické veličiny Práce, energie a další mechanické veličiny Úvod V předchozích přednáškách jsme zavedli základní mechanické veličiny (rychlost, zrychlení, síla, ) Popis fyzikálních dějů usnadňuje zavedení dalších fyzikálních

Více

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY ROTAČNÍ POHYB TĚLESA, MOMENT SÍLY, MOMENT SETRVAČNOSTI DYNAMIKA Na rozdíl od kinematiky, která se zabývala

Více

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 21.3.2012 Příprava Opravy Učitel Hodnocení

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 21.3.2012 Příprava Opravy Učitel Hodnocení FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Jméno a příjmení Vojtěch Přikryl Ročník 1 Předmět IFY Kroužek 35 ID 143762 Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne Daniel Radoš 7.3.2012 21.3.2012 Příprava

Více

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu Otázky z optiky Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu ) o je světlo z fyzikálního hlediska? Jaké vlnové délky přísluší viditelnému záření? - elektromagnetické záření (viditelné záření) o vlnové délce

Více

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH Jan Hruška TV-FYZ Ahoj, tak jsme tady znovu a pokusíme se Vám vysvětlit problematiku vedení elektrického proudu v látkách. Co je to vlastně elektrický proud? Na to

Více

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ (c) -2008, ACH/IM BLOKOVÉ SCHÉMA: (a) emisní metody (b) absorpční metody (c) luminiscenční metody U (b) monochromátor často umístěn před kyvetou se vzorkem. Části

Více

Mikroskopie skenující sondou (Scanning Probe Microscopy)

Mikroskopie skenující sondou (Scanning Probe Microscopy) Mikroskopie skenující sondou (Scanning Probe Microscopy) Stanovené cíle praktických cvičení: (1) Pochopení základních principů SPM (teoretické základy) (2) Studium funkce a základních operačních režimů

Více

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ TEPLOTY

SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ TEPLOTY SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ TEPLOTY 10.1. Kontaktní snímače teploty 10.2. Bezkontaktní snímače teploty 10.1. KONTAKTNÍ SNÍMAČE TEPLOTY Experimentální metody přednáška 10 snímač je připevněn na měřený objekt 10.1.1.

Více

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu

popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu 9. Čidla napětí a proudu Čas ke studiu: 15 minut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat princip činnosti základních zapojení čidel napětí a proudu samostatně změřit zadanou úlohu Výklad

Více

Úvod. Mikroskopie. Optická Elektronová Skenující sondou. Mikroskopie je metod kterej dovoluje sledovat malé objekty a detaile jejích povrchů.

Úvod. Mikroskopie. Optická Elektronová Skenující sondou. Mikroskopie je metod kterej dovoluje sledovat malé objekty a detaile jejích povrchů. Mikrosvět Úvod Mikroskopie je metod kterej dovoluje sledovat malé objekty a detaile jejích povrchů. Mikroskopie Optická Elektronová Skenující sondou Optická mikroskopie zorný úhel osvětlení zvětšení zorného

Více

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid Mezi krystalické látky patří: a) grafit b) diamant c) jantar d) modrá skalice Mezi krystalické látky patří: a) rubín

Více

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla Přírodní vědy moderně a interaktivně SEMINÁŘ FYZIKY Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla G Gymnázium Hranice Přírodní vědy moderně a interaktivně SEMINÁŘ FYZIKY Gymnázium G Hranice Test

Více

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití Nicolet CZ s.r.o. The world leader in serving science Základy NIR spektrometrie a její praktické využití NIR praktická metoda molekulové spektroskopie, nahrazující pracnější, časově náročnější a dražší

Více

Struktura atomů a molekul

Struktura atomů a molekul Struktura atomů a molekul Obrazová příloha Michal Otyepka tento text byl vysázen systémem L A TEX2 ε ii Úvod Dokument obsahuje všechny obrázky tak, jak jsou uvedeny ve druhém vydání skript Struktura atomů

Více

Fabry Perotův interferometr

Fabry Perotův interferometr Fabry Perotův interferometr Princip Dvě zrcadla jsou sestavena tak aby tvořila tzv. Fabry Perotův interferometr, s jehož pomocí je vyšetřován svazek paprsků vycházejících z laseru. Při experimentu se pohybuje

Více

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory Optické vlákna patří k nejmodernějším přenosovým médiím. Jejich vysoká přenosová kapacita a nízký útlum jsou hlavní výhody, které je staví před

Více

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika Fyzika pro střední školy II 84 R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A R10.1 Fotovoltaika Sluneční záření je spojeno s přenosem značné energie na povrch Země. Její velikost je dána sluneční neboli solární

Více

Elektronový obal atomu

Elektronový obal atomu Elektronový obal atomu Ondřej Havlíček.ročník F-Vt/SŠ Jsoucno je vždy něco, co jsme si sami zkonstruovali ve své mysli. Podstata takovýchto konstrukcí nespočívá v tom, že by byly odvozeny ze smyslových

Více

Úvod. Povrchové vlastnosti jako jsou koroze, oxidace, tření, únava, abraze jsou často vylepšovány různými technologiemi povrchového inženýrství.

Úvod. Povrchové vlastnosti jako jsou koroze, oxidace, tření, únava, abraze jsou často vylepšovány různými technologiemi povrchového inženýrství. Laserové kalení Úvod Povrchové vlastnosti jako jsou koroze, oxidace, tření, únava, abraze jsou často vylepšovány různými technologiemi povrchového inženýrství. poslední době se začínají komerčně prosazovat

Více

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje Optické zobrazování Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje Základní pojmy Optické zobrazování - pomocí paprskové (geometrické) optiky - využívá model světelného

Více

28 NELINEÁRNÍ OPTIKA. Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika

28 NELINEÁRNÍ OPTIKA. Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika 336 28 NELINEÁRNÍ OPTIKA Nelineární optické jevy Holografie a optoelektronika Světelná vlna (jako každá jiná vlna) vyjádřená ve tvaru y=y o sin (út - ) je charakterizována základními charakteristikami:

Více

Vlnová nádrž s LED stroboskopem Kat. Číslo 112.2064

Vlnová nádrž s LED stroboskopem Kat. Číslo 112.2064 Vlnová nádrž s LED stroboskopem Kat. Číslo 112.2064 Obsah Přehled strana 2 Dodané příslušenství strana 3 Funkční princip generování vln strana 3 Montáž vlnové vany strana 4 Řídicí jednotka strana 5 Provozní

Více

MIKROSKOPIE JAKO NÁSTROJ STUDIA MIKROORGANISMŮ

MIKROSKOPIE JAKO NÁSTROJ STUDIA MIKROORGANISMŮ Mikroskopické techniky MIKROSKOPIE JAKO NÁSTROJ STUDIA MIKROORGANISMŮ Slouží k vizualizaci mikroorganismů Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) Čočka zvětšující 300x Různé druhy mikroskopů, které se liší

Více

Techniky prvkové povrchové analýzy elemental analysis

Techniky prvkové povrchové analýzy elemental analysis Techniky prvkové povrchové analýzy elemental analysis (Foto)elektronová spektroskopie (pro chemickou analýzu) ESCA, XPS X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) Any technique in which the sample is bombarded

Více

Lasery optické rezonátory

Lasery optické rezonátory Lasery optické rezonátory Optické rezonátory Optickým rezonátorem se rozumí dutina obklopená odrazovými plochami, v níž je pasivní dielektrické prostředí. Rezonátor je nezbytnou součástí laseru, protože

Více

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte, 1 Pracovní úkol 1. Změřte současně světelnou i voltampérovou charakteristiku polovodičového laseru. Naměřené závislosti zpracujte graficky. Stanovte prahový proud i 0. 2. Pomocí Hg výbojky okalibrujte

Více

Hmotnostní spektrometrie

Hmotnostní spektrometrie Hmotnostní spektrometrie Podstatou hmotnostní spektrometrie je studium iontů v plynném stavu. Tato metoda v sobě zahrnuje tři hlavní části:! generování iontů sledovaných atomů nebo molekul! separace iontů

Více

ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE V TEXTILNÍ METROLOGII

ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE V TEXTILNÍ METROLOGII ELEKTRONOVÁ MIKROSKOPIE V TEXTILNÍ METROLOGII Lidské oko jako optická soustava dvojvypuklá spojka obraz skutečný, převrácený, mozek ho otočí do správné polohy, zmenšený rozlišovací schopnost oka cca 0.25

Více

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ P. Novák, J. Novák Katedra fyziky, Fakulta stavební, České vysoké učení technické v Praze Abstrakt V práci je popsán výukový software pro

Více