Material States and Analysis - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Dr. Thomas Kups

• Bachelorkenntnisse in Werkstoffwissenschaft, Physik, Chemie.
• Gute Kenntnisse in Werkstoffanalysis.
• Kenntnisse in Kristallographie und Festkörperphysik

Die Studierenden können Methoden zur Bestimmung von Werkstoffstrukturdaten unter Anwendung von ionisierender Strahlung aufzählen, einordnen und beschreiben.

Sie können besondere Methoden für Dünne Schichten erläutern.

Die Studierenden können Werkstoffstrukturdaten in Abhängigkeit der Untersuchungsmethoden und der erhaltenen Strukturkenngrößen bewerten und analysieren.

Die Studierenden können Diffraktogramme, die PDF-Datei und die Geräte prinzipell auswerten und analysieren. 

Studierende können Untersuchungsstrategien für bestimmte Anwendungsfälle konzipieren und anwenden.

Durch das Seminar haben die Studierenden die Fähigkeit, das Erlernte eigenständig zu vertiefen und einer Gruppe vorzustellen, sowie die werkstoffwissenschaftlichen Fragestellungen in der Gruppe zu diskutieren.

Nach dem Seminar haben die Studierenden ihre in der Vorlesung erworbenen Kenntnisse anhand ausgewählter Beispiele vertieft. Sie verfügen über anwendungsbereites innerdisziplinäres Wissen und können dieses auch fachübergreifend einsetzen.

Nach dem Seminar können Sie Ihre Konzepte vorstellen und diese mit Kommilitonen diskutieren und analysieren.

Nach intensiven Diskussionen und Gruppenarbeit während der Übungen können die Studenten Leistungen ihrer Mitkommilitonen richtig einschätzen und würdigen. Sie berücksichtigen Kritik, beherzigen Anmerkungen und nehmen Hinweise an.

Die Studierenden besitzen nach dem Praktikum Grundfertigkeiten in der Anwendung, der Eigenschaften, der Untersuchung/Analyse und der Modifikation von Werkstoffen. Sie sind in die Lage versetzt, werkstoffwissenschaftliche Experimente durchzuführen und auf verschiedene Werkstoffe anzuwenden. Sie sind praktisch in der Lage, Werkstoffeigenschaften zu erproben und anzuwenden, sowie Eigenschaftsmodifikationen vorzunehmen. Die werkstoffwissenschaftlichen Experimente können Sie diskutieren, entwerfen, auswerten, grafisch darzustellen und bewerten.

Dozent: Dr. Thomas Kups

Fachkompetenz

Die Vorlesung wird durch eine Übung und ein Komplexpraktikum begleitet.

1. Einleitung und allgemeine Grundlagen

2. Rastersondenmikroskopie
    3.1. Einführung, Grundlagen
    3.2. Rastertunnelmikroskop
    3.3. Atomkraftmikroskop
    3.4. weitere Verfahren

3. Elektronen- und Ionenmikroskopie
    3.1. Einführung
    3.2. Transmissionselektronemmikroskopie (BF, DF, HRTEM, SAED, CBED)
    3.3. Rasterelektronenmikroskopie (SE, BSE)
    3.4. Analytische Elektronenmikroskopie (EDX, WDX, EELS)
    3.5. Ionenmikroskopie (FIB)

4. Verfahren zur Bestimmung thermischer Eigenschaften und -zustände
    4.1 Einleitung und Definitionen
    4.2 Light/Laser Flash Analyzer

5. Untersuchungen mittels Röntgenstrahlung
   6.1. Einführung
   6.2. Röntgenbeugung
   6.3. Radiographie
   6.4. Computer Tomographie

6. Zusammenfassung

Methodenkompetenz

Diskussion von Aufgaben und Problemstellungen in der Gruppe und Vorstellung von Lösungen.

Selbstkompetenz

Einschätzen der Eigenen Fähigkeiten und des eigenen Kenntnisstandes im Bereich der Werkstoffe.

Sozialkompetenz

Fähigkeit zur Diskussion und Lösung von Fragestellungen in der Gruppe. Einschätzen von Lösungsstrategien und Problemen.

Medien:

PowerPoint, Skript, Animationen, Videos, Übungen, Beispiele

 Aktuelle Literatur auch auf Moodle bzw. im Skript. 

1. O‘Connor, Sexton, Smart, „Surface Analysis Methods in Material Science“, Springer Berlin 2008,
2. van Tendeloo, van Dyck, Pennycook (Hrsg.), "Handbook of Nanoscopy", Wiley-VCH Weinheim, 2012,
3. Bruce, O'Hare, Walton, "Inorganic Materials Series – Multi Length-Scale Characterisation", Wiley-VCH Weinheim 2014,
4. Garratt-Reed, Bell, „Energy Dispersive X-Ray Analysis“ Bios Scientific Publishers Ltd 2003,
5. Buzug, „Einführung in die Computertomographie - Mathematisch-physikalische Grundlagen der Bildrekonstruktion“, Springer Berlin 2004
6. Goldstein, „Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis”, Plenum Press New York 1992,
7. Bethge, Heidenreich, „Elektronenmikroskopie in der Festkörperphysik“ Springer Verlag Berlin, 1982
8. Hornbogen, Skrotzki, „Mikro- und Nanoskopie der Werkstoffe“, Springer Verlag Berlin, 2009,
9. Morita, Wiesendanger, Meyer, „Noncontact Atomic Force Microscopy“, Springer Verlag Berlin 2002,
10. Williams, Carter, „Transmission Electron Microscopy“, Plenum Press New York 2009,
11. Reimer, „Scanning Electron Microscopy: Physics of Image Formation and Microanalysis”, Springer Verlag Berlin 1986, ISBN 0-387-13530-8
12. Zhou, Wang (Eds.), „Scanning Microscopy for Nanotechnology - Techniques and Applications”, Springer-Verlag Berlin 2006, ISBN 978-0-387-33325-0
13. Spieß, Teichert, Schwarzer, Behnken, Genzel: „Moderne Röntgenbeugung“, Springer, 2019
14. Allmann, Kern: „Röntgenpulverdiffraktometrie: Rechnergestützte Auswertung, Phasenanalyse und Strukturbestimmung“, 2. Aufl. Springer-Verlag, 2013
15. Pecharsky, V. K.; P. Y. Zavalij: “Fundamentals of Powder Diffraction and Structural Characterization of Materials”, Springer, Berlin, 2. Auflage, 2008
16. He: “Two-dimensional X-ray Diffraction”, John Wiley & Sons; 2018
17. Several Web resources: e.g. https://eels.info     https://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/tab3.html     http://profex.doebelin.org/