Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Advanced methods of surface investigation
Course of study:
2017/2018
Code:
CIM-2-113-FM-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Functional Materials
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
English
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. nadzw. dr hab. inż. Jedliński Jerzy (jedlinsk@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. nadzw. dr hab. inż. Jedliński Jerzy (jedlinsk@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Nocuń Marek (nocun@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 Poznanie zasad empirycznego badania IM2A_K03, IM2A_K08, IM2A_K07, IM2A_K06 Activity during classes
M_K002 Umiejętność pracy w zespole IM2A_K03, IM2A_K08, IM2A_K02, IM2A_K06 Activity during classes
M_K003 Uzyskanie kompetencji językowych w zakresie specjalistycznym IM2A_K03, IM2A_K08, IM2A_K07, IM2A_K06 Activity during classes
M_K004 Umiejętność klasyfikowania problemów badawczych IM2A_K03, IM2A_K08, IM2A_K07, IM2A_K06 Activity during classes
Skills
M_U001 Umiejętność opisu powierzchni oraz metod badania powierzchni IM2A_U06, IM2A_U02, IM2A_U17, IM2A_U01 Test
M_U002 Wykorzystanie wiedzy z zakresu fizykochemii do opisu metod badania powierzchni IM2A_U06, IM2A_U02, IM2A_U17, IM2A_U01 Test
M_U003 Umiejętność wyselekcjonowania metody badania powierzchni do rozwiązywania konkretnych problemów badawczych i technologicznych IM2A_U06, IM2A_U02, IM2A_U17, IM2A_U01 Test
M_U004 Umiejętność scharakteryzowania urządzeń do badania powierzchni: ogólnego i głównych części IM2A_U06, IM2A_U02, IM2A_U17, IM2A_U01 Test
Knowledge
M_W001 Określenie znaczenia powierzchni dla właściwości materiałów IM2A_W03, IM2A_W02, IM2A_W08 Test
M_W002 Znajomość podstawowych właściwości powierzchni materiałów IM2A_W03, IM2A_W02, IM2A_W08, IM2A_W15 Test
M_W003 Opisanie powierzchni z użyciem formalizmu strukturalnego IM2A_W03, IM2A_W02, IM2A_W01, IM2A_W15 Test
M_W004 Opisanie powierzchni z użyciem formalizmu termodynamicznego IM2A_W03, IM2A_W02, IM2A_W01, IM2A_W15 Test
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 Poznanie zasad empirycznego badania + - - - - - - - - - -
M_K002 Umiejętność pracy w zespole + - - - - - - - - - -
M_K003 Uzyskanie kompetencji językowych w zakresie specjalistycznym + - - - - - - - - - -
M_K004 Umiejętność klasyfikowania problemów badawczych + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umiejętność opisu powierzchni oraz metod badania powierzchni + - - - - - - - - - -
M_U002 Wykorzystanie wiedzy z zakresu fizykochemii do opisu metod badania powierzchni + - - - - - - - - - -
M_U003 Umiejętność wyselekcjonowania metody badania powierzchni do rozwiązywania konkretnych problemów badawczych i technologicznych + - - - - - - - - - -
M_U004 Umiejętność scharakteryzowania urządzeń do badania powierzchni: ogólnego i głównych części + - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Określenie znaczenia powierzchni dla właściwości materiałów + - - - - - - - - - -
M_W002 Znajomość podstawowych właściwości powierzchni materiałów + - - - - - - - - - -
M_W003 Opisanie powierzchni z użyciem formalizmu strukturalnego + - - - - - - - - - -
M_W004 Opisanie powierzchni z użyciem formalizmu termodynamicznego + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. I. Ideal and real surfaces

    1. General description
    2. Thermodynamics of surfaces
    3. The structure of surfaces
    4. Molecular and mechanical description of surfaces
    5. Surface dynamics
    6. Electrical properties of surfaces

  2. II. Methods of surface investigation

    7. Concept of selvedge
    8. General description of the concept and approach
    9. Interaction of the particles/radiation with matter: application to surface investigation
    10. Parameters of surface methods
    11. Electron spectroscopies: XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), AES (Auger Electron Spectroscopy, SAM (Scanning Electron Microscopy)
    12. Scattered Ion Mass Spectrometry of light ions: RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry), ISS (Ion Scattered Spectrometry)
    13. Ion-Beam Mass Spectrometry – emitted ions: SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), SNMS (Sputtered Neutrals Mass Spectrometry)
    14. Scanning Probe Microscopy (SPM): STM (Scanning Tunnelling Microscopy), AFM (Atomic Force Microscopy), other
    15. Auxiliary methods:
    (1) SEM (Scanning Electron Microscopy)
    (2) TEM (Transmission Electron Microscopy)
    (3) Sample preparation methods to electron microscopy studies (FIB, ion-beam thinning, …)

  3. III. Selection of the experimental methods

    1. Rules
    2. Examples

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 60 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Contact hours 60 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Kolokwium końcowe (50%), Prezentacja (50%)

Prerequisites and additional requirements:

1. Znajomość języka angielskiego w stopniu pozwalającym na udział w zajęciach
2. Wiedza w zakresie kursu fizyki i chemii, w tym: krystalochemii i termodynamiki na poziomie studiów inżynierskich

Recommended literature and teaching resources:

G. Friedbacher, H. Bubert (Ed.), Surface and Thin Films Analysis, Wiley-VCH Verlag GmbH KGaA,Weinheim, 2011
S. Myhra, J.C. Rivere, Characterization of Nanostructures, CRC Press, Taylor & Francis Group, Bova Raton, 2012
D.J. O’Connor, B.A. Sexton, R.St.C. Smart, Surface Analysis Methods in Materials Science, Springer, Berlin-Heidelberg, 2nd Ed., 2003
Y. Leng, Materials Characterization, Wiley & Sons (Asia), Singapore, 2008
K.W. Kolasinski, Surface Science, 2nd Edition, Wiley & Sons, 2008
G.A. Somorjai, Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, Wiley & Sons, 1994
A.W. Adamson, A.P. Gast, Physical Chemistry of Surfaces 6th Edition, Wiley & Sons, 1997

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

1. J. Jedliński, J.L. Grosseau Poussard, G. Smoła, G. Bonnet, M. Nocuń, K. Kowalski, and J. Dąbek, “The effect of alloyed and/or implanted yttrium on the mechanism of the scale development on β-NiAl at 1100oC”, Materials at High Temperatures, 29 (2), 59-69 (2012)
2. J. Jedlinski, J.L. Grosseau-Poussard, M. Nocuń, G. Smoła, K. Kowalski, J. Dąbek, A. Rakowska, G. Bonnet
“The Early Stages of the Scale Growth on FeCrAl(RE)-Type Alumina Formers”
Materials Science Forum, 696, 70-75 (2011)
3. J. Jedliński, J.L. Grosseau-Poussard
„Zastosowanie spektroskopii fotoluminescencyjnej w badaniu zgorzelin tlenkowych narastających na materiałach z grupy alumina formers”
Ochrona przed korozją, 54 (2011) 308-310
4. H.J. Choi, J. Jedlinski, B. Yao, Y.H. Sohn
“Transmission electron microscopy observations on the phase composition and microstructure of the oxidation scale grown on as-polished and yttrium-implanted β-NiAl”
Surface & Coatings Technology, 205 (2010) 1206–1210
5. J. Jedlinski
“Application of 18O2 Exposure–Based Approach to Study the Failure Mechanisms of Oxide Scales on Alumina Formers”
Materials Science Forum, 513 (2006) 149-164
6. J. Jedliński, A. Bernasik, K. Kowalski and M. Nocun
“On the Application of SIMS to Study the Oxidation Behaviour of Alumina Formers”
Materials at High Temperatures, 22 (2005) 505-520
7. J. Jedliński
“Local and Microstructure-related Effects Affecting the High Temperature Oxidation of Alumina Formers: A Brief Survey”
Materials at High Temperatures, 22 (2005) 485-496
8. M. Nocuń, J. Jedliński, E. Leja
“Spectroscopic studies of hybrid glasses based on TEOS-cyclosiloxane systems”
Proc. XXth International Congress on Glass, Kyoto, 27.09-1.10.2004, Paper : P-11-031
9. J. Jedliński, M. Konopka, M. Goebel, A. Glazkov, A. Bernasik, M. Nocun, J. Camra, G. Borchardt
“The Use of XPS and SIMS in Studying the Early Oxidation Stages of FeCrAl-Based High Temperature Alloys”
Proc. 7th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis, ECASIA’97, Göteborg, 1997, Ed. I. Olefjord, L. Nyborg, D. Briggs, J. Wiley & Sons, Chichester, 1997, p. 259 – 262
10. K. Kowalski, A. Bernasik, A. Sadowski, J. Janowski, M. Radecka, J. Jedliński
“SIMS Investigation of Titanium Diffusion in Yttria Stabilised Zirconia”
Proc. 7th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis, ECASIA’97, Göteborg, 1997, Ed. I. Olefjord, L. Nyborg, D. Briggs, J. Wiley & Sons, Chichester, 1997, p. 259 – 262
11. A. Bernasik, K. Kowalski, A. Sadowski, J. Janowski, J. Jedliński
“XPS Study of the Surface Segregation in Yttria Stabilised Zirconia”
Proc. 7th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis, ECASIA’97, Göteborg, 1997, Ed. I. Olefjord, L. Nyborg, D. Briggs, J. Wiley & Sons, Chichester, 1997, p. 255 – 258
12. J. Jedliński, A. Glazkov, M. Konopka, G. Borchardt, E. Tscherkasova, M. Bronfin, M. Nocun
“An XPS/SEM/EDX study of the early oxidation stages of Fe19Cr5Al (Y) alumina-forming alloys at 1173 K"
Applied Surface Science, 103, 205 – 216 (1996)

Additional information:

None