Sugárzás és anyag kölcsönhatásán alapuló módszerek



Hasonló dokumentumok
Mikroszerkezeti vizsgálatok

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

Török Zsófia, Huszánk Róbert, Csedreki László, Kertész Zsófia és Dani János. Fizikus Doktoranduszok Konferenciája Balatonfenyves,

Typotex Kiadó. Tartalomjegyzék

A nanotechnológia mikroszkópja

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM scanning electronmicroscope)

6-7. PÁSZTÁZÓ ELEKTRONMIKROSZKÓPIA MEGBÍZHATÓSÁGI HIBAANALITIKA VIETM154 HARSÁNYI GÁBOR, BALOGH BÁLINT

Havancsák Károly Az ELTE TTK kétsugaras pásztázó elektronmikroszkópja. Archeometriai műhely ELTE TTK 2013.

Finomszerkezetvizsgálat

Szerkezetvizsgálat szintjei

Pásztázó elektronmikroszkópia (SEM) Elektronsugaras mikroanalízis (EPMA)

Anyagvizsgálati módszerek Elemanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Röntgen-gamma spektrometria

3. Alkalmazott módszerek

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

Rövid ismertető. Modern mikroszkópiai módszerek. A mikroszkóp. A mikroszkóp. Az optikai mikroszkópia áttekintése

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

A szubmikronos anyagtudomány néhány eszköze. Havancsák Károly ELTE TTK Központi Kutató és Műszer Centrum július.

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

MIKRO- ÉS NANOTECHNIKA II: NANOTECHNOLÓGIA

NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by OTKA MB augusztus 16. Hungarian Teacher Program, CERN 1

Milyen simaságú legyen a minta felülete jó minőségű EBSD mérésekhez

Szerkezetvizsgálat szintjei

Röntgendiagnosztikai alapok

Anyagvizsgálatok. Fémtani vizsgálatok

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Az elektromágneses sugárzás kölcsönhatása az anyaggal

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Abszorpciós spektroszkópia

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Nagyműszeres vegyész laboratórium programja. 8:15-8:25 Rövid vizuális ismerkedés a SEM laborral. (Havancsák Károly)

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Szerkezetvizsgálat ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS (BSc)

doktori (PhD) értekezés

Modern fizika laboratórium

SZERKEZETVIZSGÁLAT. ANYAGMÉRNÖK BSc KÉPZÉS (nappali munkarendben) TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Az atommag összetétele, radioaktivitás

PROMPT- ÉS KÉSŐ-GAMMA NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS A GEOKÉMIÁBAN I. rész

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

FIZIKA KÖZÉPSZINTŐ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI TÉTELEK Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllı, május-június

Környezeti levegő porkoncentrációjának mérési módszerei és gyakorlati alkalmazásuk. Dr. Ágoston Csaba, Pusztai Krisztina KVI-PLUSZ Kft.

Alapvető eljárások Roncsolásmentes anyagvizsgálat

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

Magyarországi hőerőművek légszennyezőanyag kibocsátása A Vértesi erőműnél tartott mintavételezés

A CSEPEL MŰVEK TALAJAINAK NEHÉZFÉM SZENNYEZETTSÉGE. Készítette: Szabó Tímea, Környezettudomány MSc Témavezető: Dr. Óvári Mihály, egyetemi adjunktus

Quanta 3D SEM/FIB Kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp. Havancsák Károly

Modern mikroszkópiai módszerek

Debrecenben mért szálló por forrásának meghatározása trajektóriák segítségével

A testek részecskéinek szerkezete

Vázlat a transzmissziós elektronmikroszkópiához (TEM) dr. Dódony István

A Kémiai Laboratórium feladata

Az elektromágneses tér energiája

Abszorpciós fotometria

Szinkrotronspektroszkópiák május 14.

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

A Hajdúsámsoni kincs november 3. (110 koronáért)

Hamuvizsgálat alkalmazásának vizsgálata. Pomucz Anna Boglárka környezetvédelmi referens Herman Ottó Intézet Nonprofit Kft.

2008 Small World contest -18th Prize - Dr. Tamily Weissman (Harvard University - Cambridge, Massachusetts, United States) Specimen: Brainbow

Opakásványok kristályorientáció vizsgálata a lahócai Cu-Au ércesedésben

Thomson-modell (puding-modell)

Abszorpciós fotometria

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Hamuvizsgálat alkalmazásának lehetőségei

beugro

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Elektronsugaras mikroanalízis restaurátoroknak. I. rész: pásztázó elektronmikroszkópia

Orvosi tomográkus képalkotás/ct technika alapja

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

A mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Newton-gyűrűkkel Folyadék törésmutatójának mérése Abbe-féle refraktométerrel

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Részecskegyorsítók. Barna Dániel. University of Tokyo Wigner Fizikai Kutatóközpont

A hiperspektrális képalkotás elve

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by OTKA MB augusztus 18. Hungarian Teacher Program, CERN 1

7. ábra Shredder 8.ábra Granulátor

Sugárzáson, és infravörös sugárzáson alapuló hőmérséklet mérés.

Kémiai elemeloszlás vizsgálata talajlakó fonálférgekben. Sávoly Zoltán PhD hallgató ELTE Kémia Doktori Iskola

Térbeli talajgeokémiai heterogenitás vizsgálata finomréteg mintázással

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Szoboszlai Zoltán, Furu Enikő, Kertész Zsófia, Angyal Anikó, Török Zsófia

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

Távérzékelés, a jöv ígéretes eszköze

Nagyműszeres vegyész laboratórium programja. 9:15-9:25 Rövid vizuális ismerkedés a SEM laborral. (Havancsák Károly)

MŰHOLDAKRÓL TÖRTÉNŐ LEVEGŐKÉMIAI MÉRÉSEK

Kristályorientáció-térképezés (SEM-EBSD) opakásványok és fluidzárványaik infravörös mikroszkópos vizsgálatához

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

FEI Quanta 3D. Nanoszerkezetek vizsgálatára alkalmas kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTE TTK-n

ÁSVÁNYOK ÉS MÁS SZILÁRD RÉSZECSKÉK AZ ATMOSZFÉRÁBAN

Átírás:

Sugárzás és anyag kölcsönhatásán alapuló módszerek

Elektronmikroszkópok A leképzendő mintára elektronsugarakat bocsátunk. Mivel az elektronsugár (mint hullám) hullámhossza kb. 5 nagyságrenddel kisebb a fénysugár hullámhosszánál (400-800 nm), a nagyítás lényegesen nagyobb. d = 0,61λ /( n sinα) d: felbontóképesség : hullámhossz n: törésmutató : az objektív félnyílásszöge 100 kev elektronenergiánál az elektron hullámhossza 3,89 pm, elvi felbontóképesség: 2 pm Gyakorlatban 10-20 pm.

Transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM), ami a tárgy megfigyelését elektronsugárral való átvilágításban végzi (vékony rétegű minta szükséges). Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM), ami a visszavert elektronok segítségével állít elő képet a tárgy felületéről. Vastag minták felülete vizsgálható. Az elektronmikroszkóp hátrányai mivel vákuumban működik, illékony anyagok megfigyelésére nem alkalmas viszonylag sokba kerül nemcsak a készülék, de üzemeltetése is, mert például mágneses tértől mentes és rázkódásmentes környezetet kíván a minta előkészítése komplikált

Transzmissziós elektronmikroszkópia Vákuumszivattyú Folyékony nitrogénes hűtőberendezés Fűtött katódú wolfram elektronforrás Elektronsugár gerjesztő, fókuszáló és gyorsító berendezés Elektronoptikai torony (elektrosztatikus és elektromágneses lencsékkel és diafragmával) Mintaajtó Elektrondetektor Egyéb alkalmazást segítő alkatrészek

Transzmissziós elektronmikroszkópia Rugalmasan szórt elektron: képalkotás Rugalmatlan elektronszóródás A rugalmatlanul szórt elektronok megváltozott hullámhosszuk (és így különböző fókusztávolságuk) miatt zavarhatják a képalkotást (kromatikus hiba), Az ütközés miatt vesztett energia elektront üt ki az atomok belső elektronhéjáról-karakterisztikus röntgensugárzás (elektronmikroszkópos mikroanalízis, vagy elektronmikroszonda). Kis rendszámú elemek az elektronokat kevésbé szórják, ezért például a szerves molekulákat kontrasztanyaggal teszik láthatóvá, pl. fémet (ozmium, ólom, urán, wolfrám, arany, ezüst, stb.) párolnak a mintára, vagy nehézfémsókat adszorbeálódtatnak.

Mintatartó rács

Szerves cseppek a Tagish tavi (Kanada) meteorit üregeiben, melyek valószínűleg a Nap fejlődésének korai szakaszából származnak, mikor még a naprendszer sem alakult ki, a Napunktól távoli, lehetséges, hogy a csillagközi térből.

Pásztázó elektronmikroszkópia Pásztázás (a televíziós elv) egy egy adott tárgyat vékony pásztázó sugárral (itt elektronnal) soronként képpontokra bontunk, ezzel egyidejűleg időben változó elektromos jellánccá alakítunk át, majd egy leképező monitorban szinkron működő pásztázással újra összefüggő képpé állítunk össze. Az elektronsugár átmérője (< 1 μm) szabja meg a horizontális felbontást. Alkotórészek: ~transzmissziós elektronmikroszkóp, de nem szükséges vékony minta, a felületről visszavert elektronokat detektáljuk.

Pásztázó elektronmikroszkópia Mintaelőkészítés: az elektromosan szigetelő minták felületét gyakran fémréteggel, például arannyal kell bevonni. Mikroanalitikai vizsgálatokhoz vékony szénbevonat lehet szükséges.

Hangya pásztázó elektronmikroszkópos képe

Elektronsugaras mikroanalízis: elektron mikroszondák Rugalmatlan elektronszóródás: az elektronsugár elektront üt ki az atomok belső elektronhéjáról-karakterisztikus röntgensugárzás. Detektálási határ: Relatív: 0,01 % Abszolút: 10-14 g Relatív pontosság: 3 % A keletkező röntgensugarakat szétválaszthatjuk energia szerint: energia-diszperzív (felbontás 135 ev) hullámhossz szerint: hullámhossz-diszperzív (10 ev)

Hullámhossz-diszperzív

Energia-diszperzív

Energia-diszperzív: Mn-bentonit

Vonalmenti analízis: hullámhosszdiszperzív

PIXE (Particle Induced X-ray Emission, részecske indukált röntgen-emisszió) Kisenergiájú gyorsító, általában protonok Nyalábtechnika: fókuszálás kvadrupól mágnesekkel Röntgendetektor: SiLi Nyaláb áramának mérése: Faraday-kalitka

Rendszámtartomány: 20 < Z < 35 (K-vonalak) és a 75 < Z < 85 (L-vonalak) rendszámtartományban a legérzékenyebb, ebbe a tartományokba esik a biológiai és geológiai kutatások szempontjából fontos nyomelemek zöme. Érzékenység: relatív: 10-6 -10-7 g/g Abszolút: 10-9 -10-12 g A meghatározás hibája 5-10 %. Különösen jó érzékenységet lehet elérni, ha a nyalábméretet mikronos kiterjedésűre csökkentik, ez esetben a mikro-pixe elnevezést szokás használni. Néhány mikrométeres térbeli feloldás esetén az abszolút detektálási határ eléri a 10-15 -10-16 g-ot.

Fő alkalmazás: légköri aeroszolok vizsgálata Részecskeméret és az elemi összetétel egyidejű megfigyelése. A standard kémiai módszerek nem tudtak eleget tenni ennek az igénynek, mivel nehéz a kémiai analízishez elegendő mennyiségű aeroszolt gyűjteni az egyes mérettartományokban. A hordozó anyag megfelelő megválasztása esetén a mintát nem kell lekaparni a szűrőről. A PIXE módszer alkalmazása után a minták más módszerekkel is vizsgálhatóak (gravimetria, atomi és nukleáris analitikai módszerek, egyedi szemcse analízis), így az aeroszol összetételének meghatározása kiterjeszthető a legkönnyebb elemekig, vagy egyes kiválasztott elemek esetében, ha szükséges, nagyobb érzékenység is elérhető. Hátránya, hogy a könnyű elemeket nem lehet vele meghatározni, pedig ez is nagyon fontos lenne a légköri aeroszol kutatásánál, mivel a könnyű elemek (H, C, N, O) az aeroszolok fő összetevői, és nagymértékben meghatározzák azok tulajdonságait.

Környezetellenőrzés Légköri aeroszol forrásainak tanulmányozása: ipari levegőszennyezés forrásai, természetes aeroszol források. Pl. a vulkánok vizsgálata: egyes elemek koncentrációja összefügg a vulkáni aktivitással, tehát ha folyamatosan vizsgálják ezeket az elemeket, nyomon lehet követni a vulkáni aktivitás történéseit. Légtömegek hosszú távú transzportjának nyomjelzésére is. Ismert, hogy az aeroszolban a nem kéregeredetű komponens nyomelem koncentrációi, elemarányai, dúsulási tényezői egy-egy régió kibocsátó forrásaira, pl. ipari tevékenységére, az energiatermelés típusára, a fűtéshez felhasznált tüzelőanyagra (esetleg vulkáni tevékenységre), jellemzőek, így a regionális jellemzőket az aeroszolok nyomelemanalízisével meg lehet határozni. A légköri áramlatokkal ezek az ujjlenyomatok igen nagy távolságokra eljutnak. A kibocsátó források megfelelő jellemzőinek ismerete alapján a receptorterületeken meghatározhatóak a szennyező aeroszol forrásterületei. Ilyen módon az aeroszol útja nagy távolságokban követhetővé válik. Munkahelyi aeroszolok vizsgálata egészségügyi szempontból. Nagy érzékenysége miatt a PIXE jó időfeloldást tesz lehetővé a mintavételben, ami különösen fontos a munkahelyi környezetben, ahol az aeroszol koncentráció gyakran és gyorsan változik. További előny, hogy éppen az egészségügyi szempontból fontos elemek (Fe, Cr, Ni, Zn, Hg, Pb, Bi) esetében a legnagyobb az érzékenysége. Aeroszolok légutakban történő lerakódása.