|
|
|||||||||||||||||
Opinto-opas 2010-2011
FYS-2300 Elektronispektroskopia, 5 op
|
Vastuuhenkilö
Mika Valden
Opetus
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä | Toteutuskerrat | Luentoajat ja -paikat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritetut laboratoriotyö, seminaariesitelmä ja tentti.
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Opetukseen ja oppimiseen liittyvät periaatteet ja lähtökohdat
-
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa määritellä yleisimpien pintatieteen tutkimuksessa käytettävien elektronispektroskooppisten tutkimusmenetelmien fysikaaliset toimintaperiaatteet (XPS, AES, ARUPS ja NEXAFS). Opiskelija kykenee arvioimaan niiden soveltuvuutta pinnan alkuainejakaumien, nanorakenteiden ja yhdistemuotojen tutkimukseen sekä pintayhdisteiden molekulaarisen rakenteen tutkimukseen. Opintojakson aikana opiskelija oppii ratkaisemaan pinta-analyyttisiä tutkimusongelmia yhteisöllisesti pienryhmässä jaettuun asiantuntijuuteen nojautuen sekä oppii raportoimaan oppimistehtävien tuotokset Moodle-oppimisalustaa hyödyntäen, kirjallisesti ja seminaariesitysmuotoisesti pienryhmän tukemana.
Sisältö
| Sisältö | Ydinaines | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Pinta-analyyttinen tutkimus ja pintaherkkyys: Pinta-analyyttisen tutkimuksen perusteet.Pintaherkkyyden määrittäminen. Pinta-analyyttisen tutkimuksen sovelluskohteita. | Pintatieteen tutkimus TTY:ssä. | |
| 2. | Tyhjiötekniikka: Tyhjiön fysikaalinen määritelmä. Tyhjiöalueet. Jäännöskaasun tilat. Tyhjiöpumput ja niiden valinta eri käyttökohteisiin. Tyhjiön mittaaminen. Tyhjiöön soveltuvat materiaalit. | Kiertosiipipumput. Diffuusiopumput. Turbomolekyylipumput. Sieppauspumput. Titaanisublimaatiopumput. Ionipumput. Osapainemittarit. Kuumakatodimittari. | Tyhjiöympäristöt. |
| 3. | Elektronispektroskopia: Elektronispektroskooppisten menetelmien luokittelu. Vaimenemismatka ja informaatiosyvyys. Energia-analysaattorit. | Elektronispektroskopian historia. Emissiokulman vaikutus informaatiosyvyyteen. Jarrutusanalysaattori. Tasopeilianalysaattori. Puolipalloanalysaattori. | Energian pyyhkäisy ja sähköinen derivointi. |
| 4. | Röntgenviritteinen fotoelektronispektroskopia (XPS): Fotonilähteet. XPS-viivan hienorakenne ja siirtymät. Kemialliset siirtymät. Adiabaattinen approksimaatio ja sen rajoitukset. Nanorakenteiden tutkiminen pinnoilla. XPS analyyttisenä menetelmänä. | Röntgenviivat ja satelliittipiikit. Fotoemission havainnollistaminen kolmivaihemallilla. Koopman teoreema. Epäelastinen sirontatausta-analyysi. Kvantitatiivinen analyysi. | Intrinsiiviset ja ekstrinsiiviset prosessit. Monielektroniefektit fotoemissiossa. |
| 5. | Auger-elektronispektroskopia (AES): Auger-transitio. Auger-transition energiat. AES analyyttisenä menetelmänä. Ionisaation vuorovaikutusala. XPS- ja AES-menetelmien vertailu. Syvyysprofilointi. | Röntgenfluoresenssin ja Auger-prosessin esiintyminen. | Hiilen KVV-transitiot eri hiiltä sisältävissä yhdisteissä ja kiintofaasisissa materiaaleissa. |
| 6. | UV-Fotoelektronispektroskopia (UPS): Fotonilähteet ja UPS-mittauksen pintaherkkyys. Pintayhdisteiden molekulaarinen rakenne. Suuntautuneen vapaamolekyylin malli ja symmetrian merkitys. Pintamolekyylipisteryhmät. Polarisaatiosta riippuvat valintasäännöt. | Fotoemissioprosessi. Fermin kultainen sääntö. Transitiotodennäköisyys. Karakteritaulukko. Virittävän säteilyn polarisaation vaikutus. ARUPS CO/Ni(100). | Hûckelin molekyyliorbitaaliteoria. ARUPS C6H6/Pd(110). |
| 7. | Röntgensäteilyherätteinen absorptiospektroskopia (XAS): Synkrotronisäteily ja sen hyödyntäminen elektronispektroskopiassa. NEXAFS- ja EXAFS -menetelmät. | EXAFS-spektrien analyysi. | Cu-oksidien XAS. |
Opintojakson arvostelu
Opintojakso arvioidaan joko numeerisesti arvosteluasteikolla 0 ... 5 tai suoritusmerkinnällä "Hyväksytty/Hylätty". Opintojakson arviointitapa sovitaan opintojakson alkaessa yhdessä opiskelijoiden kanssa. Numeerinen arvosana määräytyy aineistotentin perusteella. Hallittuaan ydinaineksen hyvin on opiskelijalla mahdollisuus läpäistä opintojakso arvosanalla 3. Arvosanan 4 saavuttaakseen opiskelijan on osattava myös täydentävän tietämyksen sarakkeen asioita. Arvosanaan 5 on mahdollisuus, jos täydentävän tietämyksen sarake osataan hyvin. Jos ydinaineksessa on vähäisiä puutteita, on opiskelijalla mahdollisuus arvosanaan 1 tai 2 riippuen puutteiden määrästä. Jos ydinaineksen hallinnassa on huomattavia puutteita, ei opiskelija läpäise opintojaksoa. Opintojakso voidaan arvioida myös "Hyväksytty/Hylätty" suoritusmerkinnällä. Opiskelija saa opintojaksosta hyväksytyn suoritusmerkinnän, jos opintojakson kaikki oppimistehtävät ja tuotokset ovat hyväksytysti suoritetut.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Painos,saatavuus... | Tenttimateriaali | Kieli |
| Kirja | Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy | Briggs, D. and Grant ,J.T | 1 901019 04 7 | IM Publications and SurfaceSpectra Limited, 1. painos, 2003 | Englanti | ||
| Luentokalvot | Valden Mika | Suomi |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| FYS-2100 Pintatieteen perusteet | Suositeltava |
Esitietoketju (Vaatii kirjautumisen POPiin)
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
|
|
|
Vastaavuus 1 = 1 |
Lisätiedot
Soveltuu jatko-opinnoiksi
Tarkempia tietoja toteutuskerroittain
| Toteutus | Kuvaus | Opetusmuodot | Toteutustapa |