Программа вступительных испытаний (собеседования) для поступающих в магистратуру по направлению 140700 ядерная энергетика и теплофизика

Зав. кафедрой

низких температур ДМИТРИЕВ А.С., профессор


Часть I.

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

ПРОФИЛИРУЮЩЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ

МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ, АНАЛИЗА И ДИАГНОСТИКИ НАНОЧАСТИЦ И НАНОМАТЕРИАЛОВ

1.1. Содержание теоретических разделов дисциплины

Основные процессы при взаимодействии электронов с веществом. Рас­сеяние электронов. Характеристическое рентгеновское излучение. Тормозное рентгеновское излучение. Генерация вторичных электронов. Медленные вто­ричные электроны. Быстрые вторичные электроны. Оже-электроны. Генера­ция электронно-дырочных пар и катодолюминесценция. Генерация ллазмо-нов и фононов. Радиационные повреждения.

Описание структуры кристаллов. Трансляции и кристаллические ре­шетки. Набор операций симметрии. Решетки Браве двумерные и трехмерные. Обозначения.

3-н Брэгга. Уравнения Лауэ. Обратная решетка. Индексы Миллера-Вейса. Сфера Эвальда. Атомный и структурный фактор рассеяния. Разре­шенные и запрещенные рефлексы. Индексирование рефлексов.

Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ). Электромагнитные линзы. Фокусировка и увеличение. Устройство ПЭМ. Приготовление образ­цов для ПЭМ.

Дефекты кристаллического строения материалов. Точечные дефекты. Дислокации: виды, механизм образования. Дислокационные петли и диполи. Отображение дефектов кристаллического строения материалов в ПЭМ. Кон­траст от одиночной дислокации.

Режимы ПЭМ в параллельном и сходящемся пучке. Формирование ди­фракционной картины и изображений. Дифракция и микродифракция. Свет-лопольное и темнопольное изображение.

Применение дифракционной просвечивающей электронной микроско­пии в металловедении. Контраст в изображении дислокаций, зерен, выделе-


ний 2-х фаз и т. д. Контраст плотности и толщины. Z-контраст. Дифракцион­ный контраст, двух-пучковая геометрия.

Характеристики электронного пучка. Яркость. Когерентность и энерге­тический разброс. Пространственная когерентность и размер источника. Ста­бильность. Источники электронов (электронные пушки). Источник с термо­электронной эмиссией. Автоэмиссионные источники (АЭП).

Линзы. Апертура. Дефекты линз. Сферическая аберрация. Хроматиче­ская аберрация. Астигматизм. Разрешение. Глубина фокуса и глубина поля.

Регистрация электронов и изображения. Энергетические фильтры.

Вакуумная система. Держатели образцов.

Сканирующая (растровая) электронная микроскопия. Сканирующая ПЭМ. Виды сигналов, возникающих при взаимодействии электронного пу„чка с веществом. Устройство РЭМ. Применение РЭМ в металловедении. Детек­торная система РЭМ. Виды контраста изображения в РЭМ. Система РЭМ-РМА.

Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения. Ос­новные принципы получения атомарного разрешения.

Двухкристальный рентгеновский спектрометр. Назначение, устройство и принципы работы. Кривая качания. Применения двухкристального рентге­
новского спектрометра. Вид кривой качания для различных типов исследуе
мых эпитаксиальных пленок. Трехкристальный рентгеновский спектрометр и

его применения. Анализ градиентных слоев.

1.2. Содержание практических занятий дисциплины

Количественная проработка материалов лекций по основам кристалли­ческого строения вещества, электронной микроскопии и рентгеноструктур-ному анализу наноматериалов. Расчет структурных факторов рассеяния для основных типов кристаллических решеток. Расчет направления плотнейшей упаковки в кристаллических решетках основных типов. Вычисление измене-


ния объема вещества при перекристаллизации. Расчет параметров фокуси­рующей системы ПЭМ.

1.3. Литература

Учебные пособия:

1. Ч. Киттель Введение в физику твердого тела, М.: Наука, 1978.
   
2. Основы аналитической электронной микроскопии / под ред. Дж.
   Гренг, Дж. И. Голыптейна, Д.К. Джоя, А.Д. Ромнга.'-М.: Металлургия,
   1990.-584 с.
   
3. Уманский Я.С, Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристалло­
   графия, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия,
   1982,632с.
   
4. В.Т. Бублик, А.Н.Дубровина, Г.М.Зимичева. Методы исследования струк­
   туры (применение методов рентгеноструктурного анализа), М. МИСИС
   2000.