Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Wybrane techniki eksperymentalne ciała stałego
Course of study:
2012/2013
Code:
CCE-1-038-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Ceramics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Prażuch Janusz (prazuch@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Prażuch Janusz (prazuch@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 umie w oparciu o literature polska i zagraniczna opracowac zagadnienie na temat metod badawczych w sposob indywidualny i zespolowy oraz zaprezentowac w formie referatu i dyskusji w grupie CE1A_K04, CE1A_K03 Activity during classes,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
Skills
M_U001 umie dobrać metodę badawczą dla zbadania określonych właściwości materiału ceramicznego CE1A_U10 Activity during classes,
Test,
Oral answer,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
M_U002 umie zaplanować pomiar i zinterpretować wynik pomiaru. CE1A_U10 Activity during classes,
Test,
Oral answer,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
Knowledge
M_W001 W odniesieniu do wybranych metod badań ciała stałego z punktu widzenia materiałów ceramicznych (proszki ceramiczne, próbki objętościowe i powierzchnia ciała stałego) student zna: zakres ich stosowalności (poziom atomowy, mikro- i makro-), podstawy fizyczne, aparaturę badawczą oraz rozdzielczość. CE1A_W06, CE1A_W10 Activity during classes,
Test,
Oral answer,
Presentation,
Scientific paper,
Participation in a discussion
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 umie w oparciu o literature polska i zagraniczna opracowac zagadnienie na temat metod badawczych w sposob indywidualny i zespolowy oraz zaprezentowac w formie referatu i dyskusji w grupie - - - - - + - - - - -
Skills
M_U001 umie dobrać metodę badawczą dla zbadania określonych właściwości materiału ceramicznego - - - - - + - - - - -
M_U002 umie zaplanować pomiar i zinterpretować wynik pomiaru. - - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 W odniesieniu do wybranych metod badań ciała stałego z punktu widzenia materiałów ceramicznych (proszki ceramiczne, próbki objętościowe i powierzchnia ciała stałego) student zna: zakres ich stosowalności (poziom atomowy, mikro- i makro-), podstawy fizyczne, aparaturę badawczą oraz rozdzielczość. - - - - - + - - - - -
Module content
Seminar classes:

WPROWADZENIE

1. Wybrane zagadnienia z preparatyki materiałów ceramicznych ze szczególnym uwzględnieniem technologii materiałowych rozwijanych na Wydz. Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH (ceramika specjalna: materiały dla elektroniki – półprzewodniki i nadprzewodniki ceramiczne, borki, krzemki, węgliki, azotki, sialony, fosforany, ceramika techniczna, szlachetna, budowlana, materiały szkliste, ogniotrwałe, wiążące i betony).
2. Charakterystyka właściwości fizykochemicznych materiałów ceramicznych (struktura i skład chemiczny, powierzchnia, granice międzyziarnowe w aspekcie otrzymywania założonych parametrów fizycznych i chemicznych.
3. Dobór metod badawczych i filozofia rozwiązywania stawianego problemu naukowo-badawczego (poziom atomowy, mikro, makro) na przykładach wybranych materiałów.

PROSZKI CERAMICZNE

4. Metody badań i charakterystyka proszków ceramicznych
– pomiar i rozkład wielkości ziaren krystalitów
– pomiar gęstości
– pomiar wielkości powierzchni.
– obserwacje mikroskopowe proszków – skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) i transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM)
Analiza termiczna i termochemiczna
– termograwimetria (TG)
– termiczna analiza różnicowa (DTA)
– kalorymetria (DSC)

5. POWIERZCHNIA CIAŁA STAŁEGO
(poziom atomowy, mikro i makro), polikryształy, monokryształy i cienkie warstwy.

5a. Badania struktury warstw powierzchniowych
– metoda dyfrakcji elektronów niskoenergetycznych (LEED)
– metoda dyfrakcji jonów niskoenergetycznych (LEID)
– metoda jonowej mikroskopii polowej (FIM)
– niskokątowe badania dyfrakcji promieniami X (XRD)
– spektroskopia w podczerwieni (IR)
5b. Badania składu chemicznego powierzchni
– spektroskopia elektronów Augera (AES)
– spektroskopia fotoelektronów dla analizy chemicznej (ESCA)
– metoda spektroskopii jonów rozproszonych (ISS)
– spektroskopia masowa jonów wtórnych (SIMS)
– optyczna spektroskopia wyładowania jarzeniowego (GDOES)
5c. Morfologia powierzchni kryształów jonowych
– mikroskopia atomowa (AFM)
– skaningowy mikroskop tunelowy (TSM)
– elektronowa mikroskopia transmisyjna (TEM)
– elektronowa mikroskopia skanningowa (SEM)
PRÓBKI OBJĘTOŚCIOWE

6. Objętościowe próbki ceramiczne – badania struktury i składu chemicznego
6a. Badania strukturalne
– skład fazowy (XRD, określenie stałych sieciowych)
– skład chemiczny
– spektroskopia dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS), mikroanalizator rentgenowski (EPMA)
– rentgenowska analiza fluorescencyjna
– morfologia: SEM
– analiza defektów (bliźniaków, błędy ułożenia, dyslokacje) i składu chemicznego: STEM, TEM-HREM, skład chemiczny EDS
– badanie składu chemicznego granic międzyziarnowych (segregacja zanieczyszczeń)
– nieelastyczne rozpraszanie neutronów (INS)
– magnetyczny rezonans jądrowy (NMR)
– spektroskopia w podczerwieni (IRS), spektroskopia Ramana (RS) i spektroskopia Fourierowska (FTS)
– spektroskopia absorpcji promieniowania X w obszarze przykrawędziowym (XANES) i w zakresie rozciągłej struktury powyżej krawędzi absorpcji (EXAFS)
6b. Badanie własności elektrycznych i magnetycznych ciała stałego
– oznaczanie stałej dielektrycznej i momentu dipolowego
– metody pomiaru przewodnictwa elektrycznego (dwusondowa, czterosondowa i van der Pauw’a)
– badanie efektu Seebecka i Halla
– Spektroskopia impedancyjna (EIS)
– Pomiar podatności magnetycznej
6c. Badania własności cieplnych
– przewodnictwo cieplne polikryształów i tworzyw ceramicznych
– rozszerzalność cieplna
6d. Badania własności mechanicznych ciał stałych
– pomiar twardości, anizotropia twardości
– pomiar wytrzymałości materiałów na ściskanie i rozciąganie.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 52 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Participation in seminar classes 30 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 4 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 12 h
Realization of independently performed tasks 4 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ok = 1,0z

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw teorii ciała stałego oraz fizyki i chemii w tym chemii fizycznej. Umiejętność posługiwania się programami komputerowymi Word oraz PowerPoint.

Recommended literature and teaching resources:

1. A. Bolewski, W. Żabiński (red.), Matody badań minerałów i skał, Warszawa, 1988.
2. A. Oleś, Metody doświadczalne fizyki ciała stałego, WNT, Warszawa, 1998
3. A. Oleś, Metody eksperymentalne fizyki ciała stałego, WNT, Warszawa, 1987
4. S.T. Jaźwiński (red.) Instrumentalne metody badań materiałów, skrypt Wydawnictwa PW, Warszawa, 1988.
5. L.V. Azároff, Struktura i własności ciał stałych, Warszawa, 1960.
6. F. Staub, J. Adamczyk, Ł. Cieślak, J. Gubała, A. Maciejny, Metaloznawstwo, Katowice, 1972.
7. A. Szummer (red.), Podstawy ilościowej mikroanalizy rentgenowskiej, Warszawa, 1994.
8. G. Schimmel, Metodyka mikroskopii elektronowej, Warszawa, 1976.
9. G.W. Ewing, Instrumental methods of chemical analysis, New York, 1985.
10. H.M. Finniston (ed.), Structural characteristics of materials, Amsterdam, 1971.
11. K. Przybylski, J. Jedliński, A. Gil, „Zastosowanie nowoczesnych metod badania powierzchni w korozji. Cz. I. Metody wykorzystujące oddziaływanie wiązki przyspieszonych jonów z ciałem stałym.” Ochrona przed korozją, rok 1985, Nr. 3, str. 66-73; Cz. II. Metody oparte na analizie skutków oddziaływania wiązki elektronów lub fotonów z ciałami stałymi, Ochrona przed korozją, rok. 1985, Nr. 4 , str. 103-109.
12. Z. Bojarski, E.Łągiewka, Rentgenowska analiza strukturalna, Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 1995.
13. J. Obraz, Ultradźwięki w technice pomiarowej, WNT, Warszawa, 1983
14. W. Bogusz, F. Krok, Elektrolity stałe. Właściwości elektryczne i sposoby ich pomiaru, WNT, Warszawa, 1995
15. R.M. Silverstein, F.X. Webster, D.J. Kiemle, Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, PWN, Warszawa, 2007
16. M.W. Grabski, J.A. Kozubowski, Inżynieria materiałowa. Geneza, istota, perespektywy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2003
17. R. Pampuch, S. Błażewicz, G. Górny, Materiały ceramiczne dla elektroniki, Wydawnictwa AGH, Kraków, 1993
18. J. Sieniawski, A. Cyunczyk, Właściwości ciał stałych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów, 2009
19. W. Kubiak, J. Gołaś (red.), Instrumentalne metody analizy chemicznej, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2005
20. K.W. Szalimowa, Fizyka półprzewodników, PWN, Warszawa, 1974
21. B. Major, Ablacja i osadzanie laserem impulsowym, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2002
22. A.F. Wells, Strukturalna chemia nieorganiczna, WNT, Warszawa, 1993
23. E.T. Dutkiewicz, Fizykochemia powierzchni, WNT, Warszawa, 1998
24. N.F. Kowtoniuk, J.A. Koncewoj, Pomiary parametrów materiałów półprzewodnikowych, PWN, Warszawa, 1973
25. R. Zallen, Fizyka ciał amorficznych, PWN, Warszawa, 1994
26. J. Misiewicz, G. Sęk, P. Sitarek, Spektroskopia fotoodbiciowa struktur półprzewodnikowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1999
27. M. Pluta, Mikrointerferometria w świetle spolaryzowanym, WNT, Warszawa, 1990
28. H. Lüth, Surfaces and Interfaces of Solid Materials, Springer, 1995
29. M. Trzaska, Z. Trzaska, Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna w inżynierii materiałowej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2010
30. S. Kończak, J. Mazur, Podstawy transmisji optycznej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997
31. W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, PWN, Warszawa, 2010
32. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna wspomagana komputerem, PWN, Warszawa, 2003
33. M. Cyrot, D. Pavuna, Wstęp do nadprzewodnictwa. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe, PWN, Warszawa, 1996
34. R. Pampuch, Budowa i właściwości materiałów ceramicznych, Wydawnictwa AGH, Kraków, 1995
35. J. Stankowski, W. Hilczer, Wstęp do spektroskopii rezonansów magnetycznych, PWN, Warszawa, 2005
36. J.W. Hennel, J. Klinowski, Podstawy magnetycznego rezonansu jądrowego, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2000
37. J. Najbar, A. Turek (red.), Fotochemia i spektroskopia optyczna. Ćwiczenia laboratoryjne, PWN, Warszawa, 2009
38. T. Stacewicz, A. Witowski, J. Ginter, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa, 2002
39. J. Misiewicz, P. Podemski, Optyka struktur półprzewodnikowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2008
40. F.J. Blatt, Fizyka zjawisk elektronowych w metalach i półprzewodnikach, PWN, Warszawa, 1973
41. J. Garbarczyk, Wstęp do fizyki ciała stałego, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2000
42. J. Sokołowski, B. Pluta, M. Nosiła, Elektronowy Mikroskop Skaningowy, Politechnika Śląska, Gliwice, 1979
43. D.N. Todor, Thermal analysis of minerals, ABACUS PRESS, Tunbridge Wells, Kent, England, 1976
44. W.W.M. Wendlandt, Thermal analysis, John Wiley and Sons, 1986
45. H.J. Grabke, D.B. Meadowcroft, Guidelines for methods of testing and research in high temperature corrosion, The Institute of Materials, 1995
46. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa, 1999
47. J. Kozubowski, Metody transmisyjnej mikroskopii elektronowej, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice, 1975

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None