Enkeltfag 5 ECTS

Diffraktion, spektroskopi og imaging af materialer

Overordnede kursusmål

Dette kursus introducerer grundlæggende principper for at bestemme materialers tredimensionelle struktur fra millimeter til atomar skala, som kan anvendes uanset om materialerne består af perfekte krystaller, mikro- og nanopartikler, væsker, polymerer eller proteiner. Kurset behandler centrale begreber som krystalstrukturer, det reciprokke rum, form- og strukturfaktorer, gittervibrationer og elektronstrukturer. Det gennemgås hvordan man ved hjælp af diffraktion, spektroskopi og direkte billeddannelse (imaging) med røntgen-, neutron- og elektronstråling kan undersøge strukturer og egenskaber af faste stoffer, og hvordan koblingen mellem eksperimentelle observable og teoretiske modeller kan skabe en vigtig del af grundlaget for udvikling af avancerede materialer og funktionelle strukturer af ingeniørmæssig betydning. Kurset knytter an til faststoffysikkurserne 10303 og 10317

See course description in English

Læringsmål

  • Redegøre for forskelle og ligheder i hvordan atomare kerner og elektroner vekselvirker med elektroner, neutroner og røntgen-fotoner gennem spredning og absorption.
  • Skitsere metoder til at producere elektron-, røntgen- og neutronstråling i laboratoriet og ved storskalafaciliteter.
  • Beskrive principperne bag atomar-skala strukturbestemmelse ved hjælp af diffraktion af elektroner, røntgen og neutroner samt røntgen absorptionsspektroskopi.
  • Beskrive principperne bag bestemmelse af elementfordeling og elektronstruktur, herunder Fermi-niveau, ved hjælp af spektroskopiske målinger med elektroner og røntgen
  • Beskrive principperne bag studier af atomare vibrationer (gittervibrationer, fononer) ved hjælp af elektroner, røntgen og neutroner.
  • Beskrive principperne bag imaging af strukturer fra millimeter til atomart-opløst niveau i faste stoffer ved hjælp af elektroner, røntgen og neutroner.
  • Beskrive og sammenligne styrker og svagheder ved røntgen-, neutron- og elektron-baserede metoder til materialekarakterisering.
  • Anvende teoretiske modeller til at udregne karakteristiske eksperimentelle observable ved diffraktion, spektroskopi og imaging på faste stoffer med elektroner, neutroner og røntgenstråling.
  • Analysere struktur, dynamik og egenskaber for udvalgte systemer af faste stoffer, herunder energirelaterede materialesystemer, som anvendes i katalysatorer, superledere og solceller.

Kursusindhold

Tværsnit, spredningsfaktorer, bølge/partikel beskrivelse af vekselvirkningen mellem probe og stof, krystalgitre, det reciprokke rum, gittervibrationer, elektronstruktur, absorption, diffraktion, spektroskopi, fluorescens og imaging med elektroner, neutroner og røntgenstråling.

Anbefalede forudsætninger

10036/10041/10080/31400/10102/10104, Eller ækvivalente kurser i elektromagnetisme og kvantemekanik

Undervisningsform

Forelæsninger, opgaveregning og øvelser

Se kurset i kursusbasen

Tilmelding

Sprog
Varighed

13 uger

Institut

Fysik

Sted

DTU Lyngby Campus

Kursus ID 10208
Kursustype Bachelor
Semesterstart Uge 35
Semester slut Uge 48
Dage ons 13-17
Pris

7.500,00 kr.

Tilmelding