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Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen (MWT-M2/M3-Mik&NanoChar)12.5 ECTS (englische Bezeichnung: Microscopy and Nanocharacterization of Materials)
Modulverantwortliche/r: Erdmann Spiecker Lehrende:
Erdmann Spiecker, Benoit Merle, Stefanie Fladischer
Startsemester: |
WS 2015/2016 | Dauer: |
2 Semester | Turnus: |
jährlich (WS) |
Präsenzzeit: |
120 Std. | Eigenstudium: |
255 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Es müssen optionale Lehrveranstaltungen in einem Umfang von mind. 4,5 ECTS zusätzlich zu den Pflichtveranstaltungen gewählt werden.
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Elektronenmikroskopie I (WS 2015/2016)
(Vorlesung, 2 SWS, Erdmann Spiecker, Mo, 10:15 - 11:45, 1.84; ab 19.10.2015)
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Elektronenmikroskopie II (SS 2016)
(Vorlesung, 2 SWS, Stefanie Fladischer et al., Mo, 12:15 - 13:45, H14)
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Praktikum Transmissionselektronenmikroskopie (WS 2015/2016)
(Praktikum, 1,5 SWS, Anwesenheitspflicht, Erdmann Spiecker, Zeit und Raum n.V.)
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Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie (SS 2016 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Julian Müller et al., Mi, 12:00 - 13:30, 1.225; ab 20.4.2016)
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Blockpraktikum zur Vorlesung "Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie" (SS 2016 - optional)
(Praktikum, Anwesenheitspflicht, Erdmann Spiecker, Zeit und Raum n.V.)
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Mikro- und Nanomechanik (WS 2015/2016 - optional)
(Vorlesung, 2 SWS, Benoit Merle, Fr, 8:15 - 9:45, 3.31, Martensstr. 5)
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Einführung in Nanoindentierung und AFM (SS 2016 - optional)
(Kurs, 1 SWS, Benoit Merle, Blockveranstaltung 19.7.2016-20.7.2016 Di, Mi, 8:30 - 18:00, 3.31, Martensstr. 5; Blockveranstaltung, vor. 19.+20.07.,)
Inhalt:
Elektronenmikroskopie I:
Beschreibung schneller Elektronen
Grundlagen der Elektronenoptik
Komponenten eines TEM
Wechselwirkung Elektron-Materie
Elektronenbeugung
Abbildungsmodi (HF, DF, HRTEM)
Kontrastentstehung im TEM
Charakterisierung von Kristalldefekten (Versetzungen, SF,…)
Anwendungsbeispiele
Elektronenmikroskopie II:
Konvergente Elektronenstrahlbeugung (CBED)
Hochaufgelöste Transmissionselektronen-mikroskopie (HRTEM)
Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM): Z-Kontrast
Elektronentomographie: 3D-Analysen (ET)
Energiedispersive Röntgenanalyse (EDX): Chemische Analyse auf Nanoskala
Elektronen-Energie-Verlust-Spektroskopie (EELS) und Energiegefilterte TEM (EFTEM): Chemische Analyse und Untersuchung von Bindungs-eigenschaften
Anwendungsbeispiele
Rasterelektronenmikroskopie:
Komponenten eines REM (Quelle, Elektronenoptik, Detektoren), Elektronenstrahl (Aberration – Strahldurchmesser, Konvergenzwinkel - Schärfentiefe)
Elastische/inelastische Wechselwirkung Elektron-Probe, Wechselwirkungsvolumen, Sekundär-/Rückstreuelektronenerzeugung
Kontrastmechanismen mit Bezug auf die verschiedenen Detektorsysteme (Abhändigkeit von geräte-/materialspezifischen Parametern)
Elektronenbeugung + spezielle Methoden
Rastertransmissionsmikroskopie (STEM)
Quantitative Röntgenspektroskopie
Präparationsspezifische Probleme
Anwendungsbeispiele
Mikro/ Nanomechanik:
Größeneffekte in der Plastizität: Härtungsmechanismen, Dehngradientenplastizität, Eindruckgrößeneffekte
Mechanische Eigenschaften dünner Schichten, Pillars und Whiskers
Testverfahren für dünne Schichten: Stoney Gleichung, Bulge Test
Grenzflächenhaftfestigkeit dünner Schichten
Elast. Kontaktmechanik: Adhäsion, Hertz, Sneddon
Plast. Kontaktmechanik: Constraint Faktor
Nanoindentierung: Oliver/Pharr Methode, dynamische Indentierung
Lernziele und Kompetenzen:
Folgende Lernziele werden angestrebt:
Vertieftes Erlernen mikroskopischer Verfahren zur Untersuchung von Materialien auf kleinen Längenskalen
Vertieftes Erlernen der vielfältigen Verfahren der Elektronenmikroskopie und deren Anwendung in den Material- und Nanowissenschaften
Erwerben fundierter Kenntnisse über den Einsatz von Rastersondenverfahren
Erlernen der Methoden der Nanoindentierung und deren Einsatz zur lokalen Untersuchung von mechanischen Materialeigenschaften
Erlernen der Einsatzmöglichkeiten hochaufgelöster
mikroskopischer Verfahren zur Untersuchung von
Nanomaterialien
Vertiefung der Zusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung, der Struktur und den Eigenschaften von Werkstoffen
erwerben fundierter Kenntnisse über die Grundlagen zum Aufbau der verschiedenen Werkstoffklassen,
Vertiefung der erlernten Inhalte durch Übungen und praktische Kurse an den Mikroskopen (REM, TEM, AFM)
Erweiterung des Wissenshorizonts durch angewandte Beispiele und Übungen
Literatur:
- Vorlesungsskripte
Williams & Carter, Transmission Electron Microscopy, Springer Verlag
Reimer & Kohl, Transmission Electron Microscopy, Springer Verlag
Fultz & Howe
Reimer, Scanning Electron Microscopy, Springer Verlag
Goodhew, Humphreys and Beanland, Electron Microscopy and Analysis, Taylor & Francis
P. Haasen, Physikalische Metallkunde, Springer Verlag
G. Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Spinger Verlag
Weitere Fachliteratur
Bemerkung:
Vergleiche bei den einzelnen Veranstaltungen.
Organisatorisches:
Vergleiche bei den einzelnen Veranstaltungen.
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Allgemeine Werkstoffeigenschaften | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffkunde und Technologie der Metalle | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffkunde und Technologie der Metalle | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Glas und Keramik | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Glas und Keramik | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Korrosion und Oberflächentechnik | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Korrosion und Oberflächentechnik | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Polymerwerkstoffe | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Polymerwerkstoffe | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Elektrotechnik | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Elektrotechnik | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Medizin | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffe in der Medizin | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffsimulation | 2. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M2) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
- Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (Master of Science)
(Po-Vers. 2010 | Module M1 - M3 (gegliedert nach Kernfächern) | Kernfach Werkstoffsimulation | 3. Werkstoffwissenschaftliches Modul (M3) | Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Modulprüfung "Mikroskopie und Nanocharakterisierung von Werkstoffen" (MWT-M2/M3-Mik&NanoChar) (Prüfungsnummer: 64001)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 20, benotet
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2016, 1. Wdh.: WS 2016/2017
1. Prüfer: | Erdmann Spiecker |
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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