Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Analityczna mikroskopia elektronowa
Course of study:
2017/2018
Code:
MIM-2-105-IS-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Joining Engineering
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
Responsible teacher:
dr hab. inż. Kruk Adam (kruczek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Osuch Władysław (osuch@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Kruk Adam (kruczek@agh.edu.pl)
dr inż. Cempura Grzegorz (cempura@agh.edu.pl)
dr inż. Ziętara Maciej (zietara@agh.edu.pl)
dr inż. Rutkowski Bogdan (rutkowsk@agh.edu.pl)
dr inż. Majewska-Zawadzka Kinga (kinga@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)
There are no results to display
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
There are no results to display
Module content
Lectures:

1. Wiązka elektronów i jej właściwości korpuskularno-falowe. Długość fali elektronów.
2. Podstawy transmisyjnej mikroskopii elektronowej, zdolność rozdzielcza mikroskopu i jej wykorzystanie w badaniach mikro- i nanostruktury.
3. Metody przygotowania próbek do badań elektronomikroskopowych. Przykłady zastosowania mikroskopii elektronowej w badaniach nanomateriałów, nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych.
4. Budowa transmisyjnego mikroskopu elektronowego, podstawy optyki elektronowej, tworzenie i kontrast obrazu w jasnym i ciemnym polu widzenia.
5. Badanie defektów mikro- i nanostruktury za pomocą mikroskopu elektronowego. Wykorzystanie programów komputerowych w badaniach mikrostruktury materiałów.
6. Dyfrakcja, prawo Bragga dla dyfrakcji elektronów, dyfrakcja selektywna, nanodyfrakcja, dyfrakcja zbieżnej wiązki. Precesja dyfrakcji elektronów, wykorzystanie dyfrakcji elektronów w badaniach materiałów.
7. Oddziaływanie elektronów z materią. Nowoczesne techniki analitycznej mikroskopii elektronowej, budowa spektrometrów.
8. Mikroanaliza składu chemicznego. Wykorzystaniem spektroskopii energii (EDS) i długości fali (WDS) charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego. Spektroskopia strat energii elektronów (EELS) i filtr energii elektronów (EFTEM), spektroskopia Augera i fotoelektronów.
9. Podstawy wysokorozdzielczej mikroskopii elektronowej.
10. Skaningowo-transmisyjna mikroskopia elektronowa i jej wykorzystanie w badaniach materiałów.
11. Tomografia elektronowa i jej wykorzystanie w badaniach materiałowych; metrologia.
12. Skaningowa mikroskopia elektronowa. Przykłady zastosowania skaningowego mikroskopu elektronowego w badaniach nowoczesnych materiałów, fraktografia.
13. Neutronografia, wykorzystanie metody niskątowego rozpraszania neutronów (SANS) w badaniach materiałów. Wykorzystanie promieniowania synchrotronowego w badaniach materiałów.
14. Badania powierzchni materiałów w nanoskali: skaningowa mikroskopia tunelowa, mikroskopia sił atomowych.

Laboratory classes:

Na zajęciach laboratoryjnych student zapozna się z budową i obsługą mikroskopów elektronowych (SEM, TEM). Student przygotuje próbkę do badań TEM i wykona badania mikrostruktury materiałów przy użyciu dedykowanych metod mikroskopii- i tomografii elektronowej.
Na ćwiczeniach będą realizowane następujące zagadnienia:

1. Przygotowanie cienkich folii i replik do badań za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego.
2. Praktyczne aspekty budowy i podstawy obsługi transmisyjnego mikroskopu elektronowego; obserwacje mikrostruktury materiałów na cienkich foliach i replikach, tworzenie obrazu mikroskopowego i dyfrakcyjnego.
3. Podstawy optyki elektronowej. Soczewka elektromagnetyczna budowa i zasada działania. Dyfrakcja i interferencja. Zasady powstawania obrazu w TEM. Zasady tworzenia obrazu wysokorozdzielczego HRTEM.
4. Nowoczesne techniki obrazowania w TEM: HRTEM, STEM-HAADF, EFTEM.
5. Dyfrakcja elektronów: Wyznaczanie stałej mikroskopu elektronowego. Rozwiązywanie dyfraktogramów punktowych; analiza defektów struktury. Zastosowanie programów komputerowych do identyfikacji faz metodami dyfrakcji elektronowej.
6. SEM: budowa i zasada działania. Nowoczesne techniki obrazowania SE i BSE. EBSD podstawy teoretyczne, zastosowanie.
7. Wyznaczanie składu chemicznego w mikroobszarach metodą spektrometrii energii promieniowania rentgenowskiego. TEM-EDX, SEM-EDX. Analiza punktowa, liniowa, mapy rozkładu wybranych pierwiastków.
8. Wyznaczanie wielkości i ułamka objętości nanocząstek metodami stereologii dla obrazów cienkich folii w transmisyjnym mikroskopie elektronowym. Pomiar gęstości dyslokacji metodami mikroskopii elektronowej.
9. Tomografia elektronowa TEM i FIB-SEM. Wykorzystanie programów komputerowych do rekonstrukcji tomograficznej, obrazowania i oceny ilościowej elementów mikrostruktury.
10. Ćwiczenia zaliczeniowe

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 104 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Preparation for classes 20 h
Examination or Final test 2 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Participation in laboratory classes 28 h
Contact hours 6 h
Participation in lectures 28 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

0.5 * ocena z ćwiczeń laboratoryjnych + 0.5 * ocena z egzaminu

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

Brydson R.(red.) : Aberration Corrected Analytical Transmission Electron Microscopy, J. Wiley and Sons Ltd, 2011.
Cempura G., Czyrska-Filemonowicz A.(red.) : Materiały 4th Stanisław Gorczyca European School on TEM basics and advanced specimen preparation, Kraków 1-4.10.2013, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2013
Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B.(red.) : Materiały „Workshop on Advanced Sample Preparation Techniques for TEM”, Krakow, 24-29.06.2007, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2007.
Czyrska-Filemonowicz A., Dubiel B.(red.) : Materiały 1st Summer School on Advanced Electron Microscopy, Kraków, 30.06-5.07.2003, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT (tom 1 i 2).
Czyrska-Filemonowicz A., Gruszczyński A.(red.) : Materiały: AGH–Zeiss workshop on Focused ion beam techniques : 9–10.06.2009, Kraków, Poland Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2009.
Czyrska-Filemonowicz A., Moskalewicz T.(red.) : Materiały KMM-NoE Integrated Post-Graduate School 1st Intensive Session of Skill Path on „Electron Microscopy, Kraków, 29.05-2.06.2006, Wyd. Zakład Usług Poligraficznych Kraków, Kraków 2006.
Czyrska-Filemonowicz A., Moskalewicz T.(red.) : Materiały: 3rd Stanisław Gorczyca Workshop on electron microscopy focused on alloys, Kraków, 19-20.05.2011, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2011.
Czyrska-Filemonowicz A. : Mikroskopia elektronowa w badaniach poznawczych i stosowanych, w książce Postępy nauki o materiałach i inżynierii materiałowej, M. Hetmańczyk (red.), Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002, s.94-166.
Dubiel B., Stępniowska E., Czyrska-Filemonowicz A.(red.) : Materiały 2nd Stanisław Gorczyca Workshop on Electron Microscopy: new TEM techniques, Kraków, 1-4.10.2008, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 2008.
Kozubowski J. : Metody transmisyjnej mikroskopii elektronowej, Wydawnictwo „Śląsk”, Katowice, 1975.
Kruk A., Czyrska-Filemonowicz A.(red.) : Mikroskopia i tomografia elektronowa w badaniach materiałowych, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2015
Williams D., Carter C.B .: Transmission Electron Microscopy, Plenum Press, New York, 1996 I 2009 (tom 1-4).
Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z analitycznej mikroskopii elektronowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków, WIMiIP AGH.

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

Monografie:

1. G. Cempura, A. Czyrska-Filemonowicz (red.) – Materiały 4th Stanisław Gorczyca European School on TEM basics and advanced specimen preparation, Kraków, 1-4.10.2013, Wydawnictwo Naukowe Akapit, ISBN 978-83-63663-36-0, Kraków 2013, s. 1-327
2. A. Kruk – Tomografia elektronowa i jej zastosowanie w obrazowaniu i metrologii mikrostruktury materiałów, Wydawnictwa AGH, ISSN 0867-6631, Kraków 2012
3. A. Czyrska-Filemonowicz, A. Kruk (red.) – Electron microscopy and electron tomography of materials for energy systems, Wydawnictwo Naukowe Akapit, ISBN 978-83-63663-08-7, Kraków 2012
4. A. Czyrska-Filemonowicz, T. Moskalewicz – Materiały “3rd Stanisław Gorczyca Workshop on Electron microscopy focused on alloys & Symposium of the International Centre of Electron Microscopy for Materials Science at the AGH University of Science and Technology, Kraków 19-20.05.2011”, Wydawnictwo Naukowe Akapit, ISBN 978-83-60958-77-3,
Kraków 2011
5. A. Czyrska-Filemonowicz, A. Gruszczyński (red.) – Materiały “AGH-ZEISS Workshop on Focused Ion Beam Techniques”, Kraków, 9-10.06.2009, Wydawnictwo Naukowe Akapit, ISBN 978-83-60958-44-5, Kraków 2009
6. A. Czyrska-Filemonowicz – „Mikroskopia elektronowa w badaniach poznawczych i stosowanych”, rozdział w książce ”Postępy nauki o materiałach i inżynierii materiałowej, M. Hetmaczyk (red.), Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002, s. 94-166
7. Kruk A., Czyrska-Filemonowicz A. (red.) : Mikroskopia i tomografia elektronowa w badaniach materiałowych, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2015 (w druku)

Artykuły:

1. A. Kruk, G. Cempura, S. Lech, A. Czyrska-Filemonowicz – STEM-EDX and FIB-SEM tomography of Allvac 718Plus superalloy, Archives of Metallurgy and Materials Science; 2016, w druku
2. K. Kulawik, P. A. Buffat, A. Kruk, A. Wusatowska-Sarnek, A. Czyrska-Filemonowicz – Imaging and characterisation of gamma’ and gamma” nanoparticles in Inconel 718 by modern electron microscopy techniques, Materials Characterisation, 100(2015)74-80
3. M. Ziętara, A. Kruk, A. Gruszczyński, A. Czyrska-Filemonowicz – FIB-SEM tomography of 4th generation PWA 1497 superalloy, Materials Characterisation, 87(2014)143-148; JCR
4. G. Cempura, A. Gruszczyński, K. Plonska-Niznik – “Sample preparation methods – an overview”, Materiały 4th Stanisław Gorczyca European School on TEM basics and advanced specimen preparation, Kraków, 1-4.10.2013, Wydawnictwo Naukowe Akapit, Kraków 2013, s. 273
5. G. Cempura, A. Kruk, C. Thomser, M. Wirtz, A. Czyrska-Filemonowicz – Microstructure characterization of tungsten based alloys for fusion application, Archives of Metallurgy and Materials, 58(2013)473-476
6. A. Czyrska-Filemonowicz, P.A. Buffat – Analytical TEM and electron diffraction for microstructure characterization of multiphase Ni-P-Ti surface layers on Ti-6Al-4V alloy, Journal of Microscopy, 224(2006)21-23
7. A. Czyrska-Filemonowicz – “TEM basics”, Materiały Szkoły: Advanced Sample Preparation Techniques for TEM, Krakow, 24-29.06.2007, A. Czyrska-Filemonowicz i B. Dubiel (eds), Akapit, Krakow 2007, ISBN 978-83-89541-94-9, pp. 11-38
8. K. Kulawik, PA Buffat, A Czyrska-Filemonowicz – “Application of ChemiSTEM EDX to elemental mapping of gamma’ and gamma’’ nanoparticles in Inconel 718 superalloy”, Materiały 15th European Microscopy Congress, EMC’2012,16-21.09.2012, Manchester, UK, D.J. Stokes, J.L. Hutchinson (red.), The Royal Microscopical Society, 2012, pp. 697-698
9. A. Czyrska-Filemonowicz, P.A. Buffat – “Characterisation of phases in nano-structured, multilayered titanium alloys by analytical- and high resolution electron microscopy”, Micron, 40(2009)15
10. A. Kruk, W. Osuch, G. Cempura, A. Czyrska-Filemonowicz – “Zastosowanie tomografii elektronowej do przestrzennego obrazowania mikro- i nanoczastek w stopach metali”, Inzynieria Materialowa, 174(2)(2010)86-93

Additional information:

None