Materjalide füüsikalised uurimismeetodid.

Like dokumenter
Eksperimentaalfüüsika konspekt

Proovide käsitsemine IR spektroskoopias ATR-IR spektroskoopia

U. Kallavus MATERJALIDE UURIMISMEETODID I 3 - VALGUSMIKROSKOOPIA KUJUTIS

Innholdsfortegnelse Termoelementer

AUTO STEREOSEADMETE HINNAKIRI 2011

Imaginaarühik. Reaalarvude vallas ei ole igal võrrandil lahendit. Näiteks puudub lahend ruutvõrrandil (1)

SPEKTROSKOOPIA ALUSED

kahekordse integreerimisega ADM Lülid S/H ja T/H Analoogelektroonika lülitus Operatsioon(i) võimendi...

AUTO STEREOSEADMETE HINNAKIRI 2011

RT K et. RT/KH et. FINNFOAMI ISOLEERPLAADID Finnfoam Oy. Finnfoam Oy CAD

Tehnilised andmed TEHNILINE KATALOOG

Forelesning nr.13 INF 1411 Elektroniske systemer

Eksamen FSP5936/PSP5590 Estisk nivå I Elevar og privatistar / Elever og privatister. Nynorsk/Bokmål

) liikumise suunda, kiirust v ja kiirendust a. Võrrand, x x0. 2 t, kus t väljendab aega sekundites, võimaldab seda ülesannet

Maali õppetool Vabade kunstide teaduskond Eesti Kunstiakadeemia/ Estonian Academy of Arts 2017 LAURA BERTA VAHTRA

BMXART0814 ( ) M340 8 inn ana TC/RTD, 2*FCN

2.osa AdWords i põhitõedkuidas. edukat kampaaniat?

Koeru Keskkooli ainekava GÜMNAASIUM Füüsika

väljavõte Telia Eesti AS lõppkasutajate hinnakirjast Seisuga VIII ptk Mittemüüdavad püsiühenduse teenused ärikliendile km-ta km-ga ühik

TOETUSE TAOTLUS 1 ÜHTEKUULUVUSFOND

2 He F Ne Cl Ar Br Kr Lv Ts. 118 Og. 69 Tm. 70 Yb. 71 Lu. 102 No. 101 Md. 103 Lr

Forelesning nr.13 INF 1411 Elektroniske systemer. Sensorer AD og DA-konvertering

Forelesning nr.13 INF 1411 Elektroniske systemer. Sensorer AD og DA-konvertering

Positiv materialidentifikasjon (PMI)

3M Eesti. Tööstusteibid ja -liimid. Teipide ja liimide. tootekataloog

3M Eesti Tööstusteibid ja -liimid. Teipide ja liimide. tootekataloog

2. Å R S B E R E T N I N G O G R E G N S K A P F O R A ) Å r s b e r e t n i n g o g r e g n s k a p f o r

Hovednavn. Kapittel 11. Abcdefgh. Teknisk informasjon Ijklnmn. Kobbermalm

VALGUS OSAKE VÕI LAINE?

Füüsikaline maailmapilt (II osa)

Füüsikalise looduskäsitluse alused

3 Madalpingevõrgud. 3.1 Elektrivarustus madalpingel Põhimõisted

mass lõplikult tekkiva tähe massi sadu kordi. Gaasipilve kokkutõmbumisel hakkab pilv fragmenteeruma. Igast fragmendist võib moodustuda uus tõmbejõudud

MEHAANIKA LABORATOORSED TÖÖD ARVUTI ABIL

MOLEKULAARFÜÜSIKA LABORATOORSETE TÖÖDE JUHENDID

URBAN MINING GJENNVINNING AV METALLER FRA EE-AVFALL. Rolf Tore Ottesen Norges geologiske undersøkelse

Aeg peeglist. loobuda? Esimene uus konsool: meil testis Nintendo Wii U. Võrdluses kuus parimat hübriidkaamerat

NÄIDE. Tallinna Tehnikaülikool Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut

NORSK LOVTIDEND Avd. I Lover og sentrale forskrifter mv. Utgitt i henhold til lov 19. juni 1969 nr. 53.

NORRA KEEL. ALgAjAtELE KUULA & KORDA AUDIOKURSUS. SÕNA-SÕNALt CD-L

Fys2210 Halvlederkomponenter

UNIVERSITETET I OSLO

I N N K A L L I N G T I L O R D I N Æ R T S A M E I E R M Ø T E

Prosjekt oppgaven var en ide av Valdemar Finanger, en effekttest av batterier.

KYBERNETIKKLABORATORIET. FAG: Industriell IT DATO: OPPG.NR.: LV4. LabVIEW Temperaturmålinger BNC-2120

Sillamäe Gümnaasiumi õppekava Lisa Ainekava Füüsika

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 3 oppgaver. Alle sporsnuil på oppgavene skal besvares, og alle spors111d1teller likt til eksamen.

NO/EP P a t e n t k r a v

Datakonvertering. analog til digital og digital til analog

Datakonvertering. analog til digital og digital til analog

PMI Muligheter og utfordringer. Maintech-konferansen 8-9/ Torfinn Fongen HOLGER HARTMANN AS

Emnenavn: Faglærer: Oppgavesettet består av 3 oppgaver. Alle spørsmål på oppgavene skal besvares, og alle spørsmål teller likt til eksamen.

COMBI kanalers kombinasjonsmodul

Fu u sika. 1. Õppe-ja kasvatuseesmärgid. 2. Õppeaine kirjeldus. Kooliaste: III ( klass)

ECO601 KASUTUSJUHEND ME04

CATERPILLAR 785D MSY00112 MOTOR SYSTEM MSY 00112/1 CAT DEO 10W-30

I N N K AL L I N G T I L O R D I N Æ R T S A M E I E R M Ø T E

Unlocking innovation in education in prison. Töövarjuna Belgias

Magnet. Füüsika 11.klassile

Innholdsfortegnelse Termoelementer

Selles numbris: ALS seminarist Haapsalus 2010 Tervis neelamisraskustest Saame tuttavaks Jüri Kukk In Memoriam Teated

Küttesüsteemid eramutes

1 Innledning. 2 Virkemåte for kortet. Bli kjent med USB I/O kort K8055. NB! Ta med multimeter og lite skrujern!

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Nyere Videoformater. Disclaimer

EESTI LCD TELER JUHISED 0516MTH-VT-VT

K j æ r e b e b o e r!

I oppgave 2 og 3 brukes det R 2R nettverk i kretsene. Det anbefales å gjøre denne forberedelsen før gjennomføring av Lab 8.

Innhold. Ka pit tel 1 Inn led ning Barn og sam funn Bo kas opp byg ning... 13

ПРИЛОЖЕНИЕ к критериям отнесения твердых, жидких и газообразных отходов к радиоактивным отходам

Den analoge verden blir digitalisert

Dünaamika käsitleb liikumist põhjuslikus seoses liikumist esilekutsuvate jõududega. Dünaamika ja üldisemalt mehaanika põhimõisted on

Hydal Aluminium legeringer Hydal Aluminium alloys

Heiki Raudla KODANIKU RAAMAT

Qi-Wu-Zhang model. 2D Chern insulator. León Martin. 19. November 2015

Electronic supplementary material. Bis(alkyl) rare-earth complexes coordinated by bulky tridentate

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

OHUTUSKAART MORBELA OÜ TÄNASSILMA TEE 13 SAKU VALD HARJUMAA

Innspill fra forskningsgruppe Uorganisk nanokjemi og katalyse, Kjemisk Institutt, UiB

MUS interaktiv musikk

EHITUSKONSTRUKTSIOONIDE PROJEKTEERIMISE ALUSED

KNA Challenge Sør 2012 Resultater

Prinsipp; analytten bestemmes som følge av for eksempel måling av spenning, strøm, motstandmålinger. Det finnes flere metoder blant annet:

TFY4170 Fysikk 2 Justin Wells

GLBT-inimeste ebavõrdne kohtlemine Eestis Uuringu lõpparuanne

Hjelpe-manual for SR 90 serien

TERA System Quick Start Guide (Norsk)

Hydal Aluminium legeringer Hydal Aluminium alloys

INNKALLING TIL ORDINÆRT SAMEIERMØTE 2010

Positiv materialidentifikasjon (PMI)

Hydal Aluminium legeringer Hydal Aluminium alloys

1 - Neza. b... 1/2. b... 1/4 b I/O... 1/6. b I/O... 1/7. b... 1/9. b Neza... 1/10. b... 1/11 1/1

2018 ANNUAL SPONSORSHIP OPPORTUNITIES

Analüüsimudel. Muutuste juhtimine

FYS3240/4240 Forslag til prosjektoppgave for Lab 4: DAQ-øvelse med LabVIEW

Refraksjon. Heron of Alexandria (1. C): Snells lov (1621):

Dato Ar Bergdistrikt karthlad 1935 I. Repparriord

Transkript:

Materjalide füüsikalised uurimismeetodid. KYP0060, MTP9050, KYP9010 Professor Jüri Krustok krustok@staff.ttu.ee http://staff.ttu.ee/~krustok Kursuse sisust Füüsikalisi uurimismeetodeid on ülimalt palju! Kõiki ei jõuaks kuidagi käsitleda. Valik: Vaatleme põhiliselt neid meetodeid, mis on Eestis momendil kättesaadavad Ei käsitle meetodeid, mida tutvustavad teised kursused, näiteks elektronmikroskoopia, mikroanalüüs, röntgendifraktsioon Kursuse sisu Laserid ja laserspektroskoopia meetodid Fourier spektroskoopia (FTIR) Ioonide hajumisel baseeruvad meetodid (RBS) Raman spektroskoopia Pinna analüüsi meetodid (AES ja XPS) Luminestsentsanalüüs Mahtuvuslikud meetodid pooljuhtide analüüsiks Massispektroskoopia ja SIMS Elektrilised mõõtmised (Halli efekt) Optiline spektroskoopia 1

Ettekanded 1 PowerPoint ettekanne 15 min. Ettekannete mõned teemad minu kodulehel Teadusgraafika pakett ORIGIN EDX analüüsi põhimõtted ja võimalused XAS (X-ray absorption spectroscopy) XRD analüüs Ülimadalate (T<4.2K) temperatuuride saamise moodused DLTS (Deep level transient spectroscopy) Ultraheli spektroskoopia Lähivälja optiline mikroskoopia Vähimruutude meetod eksperimentaalsete andmete lähendamiseks Kelvin probe ESR NMR Aatomabsorptsioon Teravikmikroskoopia Teema vabal valikul Sissejuhatus Materjalid: Tahked: Dielektrikud Pooljuhid Metallid Vedelikud Gaasid Uurimismeetodid Väline mõjutus Reaktsioon Aine Mõõtmine Töötlus Tulemus 2

Välised mõjutused Elektriväli Takistuse mõõtmine, juhtivus, mahtuvuslikud mõõtmised Jõud või rõhk Elastsuskoefitsiendi mõõtmine, ultraheli spektroskoopia Magnetväli Zeemani efekt, Hall i efekt, ESR, NMR Elektromagnetväli: Elektromagnetvälja rakendused Raadiolainete sagedus ESR, NMR, mikrolainete neeldumine IR diapasoon IR neeldumine, Fourier spektroskoopia, IR kustutamine, laserspektroskoopia Nähtav valgus Optiline spektroskoopia, luminestsents, Raman spektroskoopia 3

Elektromagnetvälja rakendused Ultraviolett diapasoon Ergastusspektroskoopia, neeldumine, peegeldus X-ray XRD (röntgendifraktsioon), röntgenspektroskoopia, XPS γ-kiired Mössbaueri spektroskoopia Mitmesugused osakesed välise mõjutusena Elektronid Auger spektroskoopia, aeglaste elektronide difraktsioon, elektronmikroskoopia jt Neutronid Neutronite hajumisel põhinevad meetodid Paljude elementide ioonid (Ar + jt.) Temperatuuri mõju Mõõtmine erinevatel temperatuuridel võimaldab tihti määrata protsesside aktivatsioonienergiaid. Termo EMJ Termostimuleeritud juhtivus DLTS 4

Reaktsioonide mõõtmine Metroloogia!! Signaali ja müra suhe Müra allikad Signaali ja müra suhte parandamine Lahutusvõime Lahutusvõime ja tundlikkus Alati tuleb leida kompromiss nende vahel Suurem lahutusvõime- nõrgem signaal Väiksem lahutusvõime- tugevam signaal 5

Signaal ja müra Signaal on see kasulik informatsioon, mida me saada tahame Müra on lisandunud informatsioon, mida põhjustavad elektroonikaskeemide mürad, juhuslikud objekti häired jne. Müra on üldjuhul konstantne ja signaalist sõltumatu Müra muutub oluliseks nõrkade signaalide mõõtmisel Signaal ja müra Signaal Signaali ja müra suhe S/N Müra Signaali ja müra suhe S/N=4.3 S/N=43 6

Müra allikad Mõõteobjektiga seotud Temperatuuri fluktuatsioonid, rõhu fluktuatsioonid jt. Mõõtesüsteemiga seotud Termiline müra: elektronide soojusliikumine Juhuslikud elektronide hüpped üle p-n üleminekute, anoodidel, katoodidel Mõõtesüsteemide nullitriiv- oluline madalatel sagedustel. Väliste väljade mõjul tekkivad mürad Väliste väljade mürad Signaali- müra suhte parandamise võimalused Instrumentaalsed ja digitaalsed võimalused Instrumentaalsed Filtrid, modulaatorid, ekraanid, diferentsiaalvõimendid, kitsasribavõimendid, Lock-In võimendid, detektorid Digitaalsed filtrid ja programmilised võimalused (signaali kogumine, keskmistamine) Maandamine ja väliste väljade eest ekraneerimine 7

Lock-in võimendi Aitab tunduvalt parandada sinaali-müra suhet Võimaldab mõõta teatud kindlal faasi väärtusel vahelduvsignaale. Lock-in võimendi SR-810 Ajakonstandi määramine Tundlikkuse määramine Sinaali tugevus Võrldlussignaali parameetrid Sinaali sisendid Võrdlussignaali sisend Signaali kogumine Signaali kogumine aitab parandada signaali-müra suhet 8

Andurid Reaktsioonide mõõtmiseks tuleb nad kuidagi muuta elektrilisteks signaalideks Selleks on ANDURID. Näiteks temperatuuri teisendamine pingeks termopaaride abil. Termopaarid Thomas Johann Seebeck 1891 (Tallinnas sündinud füüsik!) Termopaarid Type K (Chromyl (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy)) Populaarseim termopaar.temperatuuride vahemik 200 C kuni +1200 C. Tundlikkus: 41 µv/ C. Type E (Chromel / Constantan (Cu-Ni alloy)) Suur tundlikkus (68 µv/ C), sobib hästi madalatel temperatuuridel tööks. Type J (Iron / Constantan) Temperatuuride vahemik 40 kuni +750 C.) Tundlikkus ~52 µv/ C Type N (Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) / Nisil (Ni-Si alloy)) Kõrge stabiilsus ja vastupidavus oksüdeerumisele kõrgetel temperatuuridel. 9

Termopaarid B, R, S termopaarid on suhteliselt kallid, kuid väga stabiilsed. Samas on neil väga väike tundlikkus ( 10 µv/ C). Type B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh) Sobib kõrgetemperatuurilisteks mõõtmisteks kuni 1800 C. Type R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium) Samuti sobilik kõrgtemperatuursetel mõõtmistel kuni 1600 C. Type S (Platinum /Platinum with 10% Rhodium) Sama mis S Type T (Copper / Constantan) Temperatuuride vahemik 200 kuni 350 C. Tundlikkus ~43 µv/ C Kuidas elektrilist signaali arvutisse saada? AD/DA konverterid DA kaardid Digitaalse väljundiga mõõteriistad Järjestikport RS-232 IEEE-488 väljund USB väljundiga AD/DA konverterid Analoog-digitaal (A/D) konverter muundab analoogsignaali (tavaliselt pinge) digitaalseks numbriks Digitaal-analoog konverter (D/A) muundab numbrilise info analoogpingeks väljundis 10

AD/DA konverterid Analoog Digital Analoog Reaalne maailm +/-10v +/-5v ADC 1 DAC 1 12 16 Arvuti või µ-kontroller ADC 2 16 +/-10v Reaalne maailm Tüüpiline AD/DA rakendus AD-DA konverterite omadused Resolutsioon- bittide arv Kiirus ja täpsus Sisendi, väljundi tase (1V, 10V, 100V...) Hind Digitaalne kodeering Resolutsioon = 2 n -1 [n = bittide arv] n 2 n 1biti täpsus ppm [1x10-6 ] 8bitti 256 3906 10bitti 1024 976 12bitti 4096 244 14bitti 16384 61 16bitti 65536 15 18bitti 262144 3.8 20bitti 1,048576 0.95 22bitti 4,194304 0.24 24bitti 16,777216 0.06 11

Ajas muutuva signaali digitaliseerimine Digital value Aeg Signaal digitaliseeritakse võrdsete ajavahemike tagant t Iga mõõtetulemus annab signaali amplituudi mõõtmise momendil Mõõtmiste vahel jääb digitaalne väärtus muutumatuks DAC ajalugu 1969 DAC 1973 DAC [16bitti] DAC ajalugu ADC Sigma-Delta 1998 1989 LEP 16bit Hybrid DAC 12

Soft Soft mõõteriistade ühendamiseks arvutiga TestPoint (Keithley firma soft) LabView (National Instruments soft) Soft mõõtmistulemuste töötlemiseks ja esitamiseks EXCEL Origin TestPoint LabView 13

ORIGIN Excel Ka EXCEL võimaldab mõõtmistulemusi graafiliselt esitada, neid töödelda ning ka näiteks fittida. Eriti kasulik on Exceli add-in nimega SOLVER -2 0 10 20 30 40 50 60 70 80-3 -4 Näide: Solveri abil PL intensiivsuse temperatuursõltuvuse lähendamine teooriaga -5-6 -7-8 -9 Series1 Series2 14