Микроскопические и спектроскопические методы характеризации и исследования материалов

1.

Микроскопические и
спектроскопические методы
характеризации и исследования
материалов
Комогорцев С.В. (2020)

2.

Покорение масштабов

3.

Оптические методы.
Микроструктура материалов.
Металлография.

4.

Для проведения
металлографического исследования
нужно разрезать образец,
отшлифовать и отполировать
поверхность разреза (приготовить
металлографический шлиф),
обработать специальным реактивом
для данного класса материалов
(протравить), сфотографировать
разные участки шлифа с различными
увеличениями и сравнить с
эталонными фотографиями в
металлографическом атласе. На
основании этих данных можно
сделать заключение о химическом
составе сплава, различных
структурных составляющих и режимах
предшествующей термической
обработки.

5.

Металлографический микроскоп

6.

Формирование контраста в
оптическом микроскопе

7.

Чистое железо

8.

Пример двухфазной структуры
Сталь Fe-0.4C
Светлые области – феррит
Темные – перлит

9.

Коррозия

10.

Разрушение

11.

Микрофотография бронзы с литой
дендритной структурой

12.

Термины количественной
металлографии

13.

Volume fraction
Area fraction

14.

Line fraction

15.

Point fraction

16.

17.

18.

19.

20.

Электронный микроскоп

21.

Растровый электронный микроскоп
Scanning electron microscope (SEM)

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

High-resolution transmission electron microscopy
(resolution realised is 0.08 nm )
Au crystal
JEOL JEM2200FS at Humboldt University of Berlin, Institute of Physics, Chair of
Crystallography (by K. Satoh, JEOL Germany)

30.

Si crystal
JEOL JEM2200FS at Humboldt University of Berlin, Institute of Physics, Chair of
Crystallography (by K. Satoh, JEOL Germany)

31.

High resolution TEM micrograph of an
individual FePt nanoparticle.
www.ifw-dresden.de/

32.

Трехслойная углеродная нанотрубка и
фуллерен. Просвечивающая электронная
микроскопия.
http://www.nanometer.ru

33.

Квазикристаллы

34.

Узоры Пенроуза и квазикристаллы // В.Е. Коперин / Квант (1987) №6
Golden triangle
Maurits Cornelis Escher

35.

Атомный силовой микроскоп
Atomic force microscope (AFM)

36.

Атомный силовой микроскоп (NT-MDT)

37.

38.

CaF2 эпитаксиальная пленка на Si(100)
1200x1200x18 nm

39.

Субмикрокристаллический никель

40.

Опаловая матрица

41.

42.

Магнитная силовая микроскопия

43.

Магнитная силовая микроскопия

44.

The Scanning Tunneling Microscope

45.

46.

Platinum (111)
http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/blue.html

47.

Атомизм
Xenon on Nickel (110)
http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/atomo.html
Carbon Monoxide on Platinum (111)

48.

The Making of the Circular Corral
Iron on Copper (111)

49.

FIM and Three Dimensional Atom
Probe (3DAP)
http://www.nims.go.jp/apfim/3DAP.html
Atom probe tomography of Nd and Cu atoms in a nanocrystalline Nd-Be-B-Cu
alloy. The green and red spheres correspond to Nd and Cu atoms, respectively.

50.

Мессбауэровская микроскопия
Mössbauer spectroscopy
Mössbauer isotopes
Rudolf L. MÖSSBAUER // Nobel Prize in 1961

51.

Пример использования МС

52.

Пример использования МС
Фазовый состав наночастиц Fe внутри
углеродных нанотрубок
20wt.% Fe
phase
IS
HF
QS
W
S
Fe2O3
0.298
496.1
-0.066
0.932
0.248
Fe
-0.093
0.314
0.243
Fe
-0.007
332.1
0.015
0.368
0.254
Fe3C
0.186
209.8
0.090
0.453
0.255
IS - изомерный химический сдвиг относительно αFe; HF – сверхтонкое поле;
QS – квадрупольное расщепление.
W – ширина линии поглощения на полувысоте.
S – долевая заселенность позиции.

53.

Ядерный магнитный резонанс
Nuclear magnetic resonance (NMR)

54.

Ядерный магнитный
резонанс
Nuclear magnetic
resonance (NMR)
Phys. Rev. B 60, 12200 - 12206 (1999)

55.

Анализ тонкой структуры рентгеновского поглощения
Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS)

56.

Thank you
for your attention!