1 / 20

Meranie fy z ik álnych veličín

Meranie fy z ik álnych veličín. 1. Malé vzdialenosti František Kundracik. Rozsah vzdialeností, ktoré sme schopní merať. Posuvné meradlo a mikrometer. Posuvné meradlo (do 0,05 mm) Mikrometer (do 0,005 mm = 5 mikrometrov) Presnosť daná mechanickým opracovaním. Optický mikroskop.

chill
Download Presentation

Meranie fy z ik álnych veličín

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Meranie fyzikálnych veličín 1. Malé vzdialenostiFrantišek Kundracik

  2. Rozsah vzdialeností, ktoré sme schopní merať

  3. Posuvné meradlo a mikrometer • Posuvné meradlo (do 0,05 mm) • Mikrometer (do 0,005 mm = 5 mikrometrov) • Presnosť daná mechanickým opracovaním

  4. Optický mikroskop • Obmedzenie – vlnový charakter svetla • Nemožno zobraziť objekty menšie než vlnová dĺžka – cca 0,5 mikrometra • Na meranie vzdialeností sa používajú napríklad rysky v okulári alebo sa premeriavajú fotografie urobené v primárnom ohnisku

  5. Optický mikroskop • Zväčsenie: Y’=Y.d/f • Premeriavanie fotografie – negatívov, často pod mikroskopom s mikrometrickým posuvom stolíka • U digitálnych snímkov sú známe fyzické rozmery jednej bunky senzora (typicky niekoľko mikrometrov), omnoho pohodnejšie

  6. Optický interferometer • Umožňuje merať rozmery menšie než vlnová dĺžka svetla, typicky až 1/50 l, t.j. 10 nanometrov • Vznik interferenčných maxím a miním, úplná zmena jasu pri zmene o polovicu vlnovej dĺžky • Typické použitie – meranie hrúbky naparených vrstiev

  7. Optický interferometer • Pri nie celkom rovnobežných odrazných plochách vzniknú interferenčné prúžky vzdialené o D • Pri skokovej zmene hrúbky vrstvy sa prúžky posunú o X, hrúbka vrstvy sa určí trojčlenkou • H= X/D . l/2

  8. Talystep

  9. Elipsometer • Využíva zmenu polarizácie svetla pri jeho odraze, ktorá závisí od uhla dopadu a indexu lomu materiálu • Pri odraze na priehľadnej vrstve navyše vstupuje do hry interferencia • „Nulová elipsometria“ – pri dopade vhodne polarizovaného svetla na vzorku je odrazené svetlo lineárne polarizované, takže pri istom uhle natočenia analyzátora cez neho neprechádza svetlo • Meria sa uhol natočenia analyzátora a polarizácia dopadajúceho svetla • Možnosť presne merať hrúbky vrstiev od 0,1 nm do mikrometrov, pokiaľ sú homogénne a priehľadné

  10. Elipsometer • P-polarizátor • C-štvrťvlnová platnička (kompenzátor) • A-analyzátor • Z jedného merania možno určiť dva neznáme parametre • Ak má model vzorky viac parametrov (napr. hrúbka vrstvy, reálna a imaginárna zložka indexu lomu), treba viac meraní pre rôzne uhly dopadu alebo vlnové dĺžky

  11. Elektrónový mikroskop • Vlnovo-časticový dualizmus • l = h/p • Nie je problém dosiahnuť vlnové dĺžky menšie než je rozmer atómu • Rastrovací elektrónový mikroskop (SEM) – ožarovací lúč „behá“ po povrchu vzorky, merajú sa rozptýlené elektróny, svetelné žiarenie a pod. • Transmisný elektrónový mikroskop (TEM) – podobný princíp, ale registrujú sa prejdené elektróny • Aj zdroj elektrónov musí byť „bodový“, aby sa dal zväzok sfokusovať na malú plochu – napríklad studené tunelové katódy • Typická rozlišovacia schopnosť – 3 nm

  12. Elektrónový mikroskop

  13. Elektrónový mikroskop • Technické problémy: • Vákuum • Pokovenie (C, Al)– odvod elektrónov, inak sa vzorka nabije a vychyľuje elektróny • Pri veľkom zväčšení (veľkých energiách) hrozí tepelné zničenie vzorky • Optická sústava, šošovky

  14. Magnetická šošovka

  15. Elektrostatická šošovka

  16. Rastrovací tunelový mikroskop Prímes Cr v Fe Reaguje na elektrónovú hustotu, získava sa 3D-obraz, rozlíšenie na úrovni 10pm (menej než rozmer atómu)

  17. Atomic force microscope • Hrot sa dotýka povrchu, výška nad povrchom sa nastavuje tak, aby bola konštantná sila pôsobiaca na hrot • Statické, kontaktné meranie • Dynamické (vplyv povrchu na kmity hrotu) meranie • Reaguje na všetky medziatómové sily (elektrické odpudzovanie, Van der Vaalsove sily,...) • Spätná väzba rovnaká ako u tunelového mikroskopu Povrch grafitu

  18. Magnetic force microscope • Ako atomic force microscope, ale hrot aj vzorka sú magnetické • Používa sa na mapovanie magnetických polí napr. harddiskov (obrázok hore = povrch, dole = magnetické pole) • Rozlíšenie – do 30 nm

  19. X-Ray difrakcia • Odraz a interferencia RTG-žiarenia na periodických štruktúrach (hustota elektrónov) podobne ako svetlo na optických štruktúrach • Možnosť identifikovať a zmerať medziatómové vzdialenosti v kryštáloch • Kryštalizované proteíny – možnosť učiť ich štruktúru – prevrat vo farmácii Difrakčný obraz proteínu

  20. Urýchľovače • Vyšetrovanie atómových jadier • Čím vyššia energia, tým menšia vlnová dĺžka a tým vyššie rozlíšenie • Energie v ráde 1-100 MeV umožňujú sledovať nukleóny • Energie v ráde 100 GeV – v súčasnosti sa stavajú - kvarky Fermilab (Illinois)

More Related