Sylabus
I. Struktura krystalu a nauka o symetrii. 1. Historie krystalografie a strukturní analýzy. Translační periodicita krystalů. Rovinné a prostorové mříže. Operace symetrie. Hermann-Maguinovy symboly. Základní buňky. Značení rovin a směrů. Transformace os a indexů rovin. Stereografická projekce. Grupy. 2. Bodové grupy. Krystalografické soustavy. Laueho třídy. Bravaisovy mříže. Reciproká mříž. Brillouinovy zóny. 3. Prostorové grupy. Ekvivalentní polohy. Maticový zápis operací symetrie. Wyckoffova notace. Mezinárodní krystalografické tabulky. Příklady jednoduchých struktur. 4. Vliv krystalové symetrie na vlastnosti látek (translace, atomové a molekulové orbitály). Tenzory a anizotropie makroskopických vlastností. Princip Neumannův, Voigtův a Curieův.
II. Teorie difrakce. 1. Geometrické principy difrakce. Reciproká mříž. Laueovy difrakční podmínky. Ewaldova konstrukce. 2. Interakce rtg. záření s hmotou. Absorpce záření v materiálu. Rovinná a kulová vlna. Thompsonův a Comptonův rozptyl. Rozptyl na atomu a souboru atomů. Atomový rozptylový faktor, anomální disperze a anomální absorpce. Zavedení strukturního faktoru. Elektronová hustota a Fourierova transformace. Základní atributy difrakčních maxim (poloha, intenzita, šířka, tvar) podle kinematické teorie difrakce. 3. Statické a dynamické výchylky, teplotní faktor. Pojem koherenční délky fotonu. Krystaly s konečnými rozměry. 4. Dynamická teorie difrakce. Vlnová rovnice pro periodické prostředí, 1-vlnná a dvouvlnná aproximace, některé experimentální efekty (Pendellösung, Borrmannuv jev), vlnová pole v difraktujícím krystalu 5. Srovnání rozptylu rtg záření, neutronů a elektronů
III. Analýza struktury látek pomocí difrakčních metod. 1. Zdroje záření, detektory a monochromátory. 2. Monokrystalové metody. Filmové metody. Orientace krystalů Laueho metodou. Určování prostorových grup - difrakční symbol. Monokrystalové difraktometry. 3. Fázový problém. Určování struktury krystalů (Pattersonova funkce, metoda těžkého atomu, izomorfní záměna, přímé metody). Studium deformace elektronové hustoty atomů vlivem vazeb. 4. Prášková difrakce. Informace obsažená v práškovém difraktogramu a jeho zpracování. Různé difrakční geometrie. 5. Aplikace strukturní analýzy v materiálovém výzkumu: identifikace, fázová analýza, textura, velikost krystalitů, mikroskopická a makroskopická napětí.
IV. Kinematická teorie difrakce vysokoenergetických elektronů. 1. Kinematická aproximace. Pružný a nepružný rozptyl. Vlnová délka elektronu. Rozptyl elektronu v potenciálovém poli. Metoda Fresnelovych zón. Amplitudově-fázový diagram. Fázové posunutí rozptylené vlny. Pružný rozptyl na atomu, základní buňce, neporušeném a porušeném krystalu, odchylka od Braggovy polohy. 2. Interpretace difrakce rychlých elektronů. Difraktogram z monokrystalu a z polykrystalu. Rozdělení intenzity v reciproké mříži, rozměrový a tvarový efekt. Extinkční hloubka. Meze platnosti kinematické aproximace. Kikuchiho linie.
V. Analýza poruch krystalové mříže v elektronové mikroskopii. 1. Vznik kontrastu na ideálním krystalu. Sloupcová aproximace. Intenzita přímého a difraktovaného svazku. Efektivní odchylka od Braggovy polohy. Intenzita difraktovaného svazku v porušeném krystalu. Kontrast na úplných dislokacích, vrstevných chybách, plošných poruchách a precipitátech. Viditelnost a neviditelnost poruch v elektronovém mikroskopu. Reflexní (dvousvazková) poloha. 2. Konstrukce a vlastnosti elektronového mikroskopu. Vady a vlastnosti magnetických čoček. Korekce vad. Rozlišovací schopnost, hloubka ostrosti. Zobrazení a difrakce v transmisním elektronovém mikroskopu. Světlé a tmavé pole. Difrakce z vybrané plochy.
Anotace
Kinematická a dynamická teorie difrakce rentgenového záření. Reálné a ideální krystaly. Krystalografie. Bodové a prostorové grupy symetrie.
Struktura a vlastnosti látek. Základy strukturní analýzy a její nejdůležitější aplikace v materiálovém výzkumu. Kinematická teorie difrakce rychlých elektronů a vzniku kontrastu na poruchách, studium struktury a poruch krystalu metodami difrakce elektronů a transmisní elektronovou mikroskopií.