Лекции по курсу «Методы микроскопии высокого разрешения в исследованиях наноматериалов»

Преподаватели: профессор Галлямов М.О., профессор Яминский И.В.

Программа лекций профессора Галлямова Марата Олеговича: пункты 1-21
Программа лекций профессора Яминского Игоря Владимировича: пункты 22-47


    Оптическая микроскопия

  1. Основные принципы, устройство микроскопа, освещение по Кёлеру, аберрации, дизайн и специфика объективов, разрешающая способность, оптический предел (теория Аббе), числовая апертура.
  2. Микроскопия фазового контраста, принципы фазового контраста (Цернике), фазовый объект, фазовые пластинки.
  3. Микроскопия темного поля, принципы.
  4. Поляризационная микроскопия, принципы, (фазовые)пластинки / компенсаторы, типичные изображения и результаты.
  5. Микроскопия дифференциально-интерференционного контраста, принципы, призмы Волластона.
  6. Микроскопия модуляционного контраста, принципы, модулятор (метод Хоффмана).
  7. Флуоресцентная микроскопия, принципы, флуоресценция, ход лучей в ФМ, спектральные характеристики наборов фильтров и флуорофоров.
  8. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия, принципы, конфокальная диафрагма, 3D сканирование объекта.
  9. Лазерная сканирующая микроскопия, многофотонная схема, ее преимущества.
  10. 4pi-микроскопия, принципы, разрешение.
  11. STED-микроскопия, принципы, разрешение, преодоление оптического предела.
  12. Методы флуоресцентной наноскопии (RESOLFTs, GSD, SSIM / SPEM, STORM / PALM), общая концепция, сопоставление, разрешение, преодоление оптического предела.


    Электронная микроскопия

  13. Сканирующая электронная микроскопия, принципы, взаимодействие первичных электронов с образцом, схема прибора и детекторы, вторичные электроны (типы), обратнорассеянные электроны.
  14. Аналитическая сканирующая электронная микроскопия, взаимодействие пучка электронов с атомами образца, принципы детектирования и детекторы рентгеновской спектроскопии, карты распределения элементов, дифракция обратнорассеянных электронов, карты ориентации кристаллитов.
  15. Прогресс в развитии методов сканирующей электронной микроскопии, термо- и автоэмиссионные катоды, аппаратная коррекция аберраций, секционирование фокусированными ионными пучками (внутренняя структура), низковакуумная микроскопия, исследования in situ.
  16. Приготовление образцов для сканирующей электронной микроскопии (сколы, травление, проблема зарядки).
  17. Просвечивающая электронная микроскопия, принципы, построение изображений светлого поля, дифракция электронов, изображения темного поля.
  18. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия, принципы, взаимодействие пучка электронов с атомами образца, спектроскопия характеристических потерь энергии электронами, энергетически фильтруемая просвечивающая электронная микроскопия, карты распределения элементов.
  19. Прогресс в развитии методов просвечивающей электронной микроскопии, термо- и автоэмиссионные катоды, энергетические фильтры, аппаратная коррекция аберраций, методы фазового контраста (атомное разрешение), математический анализ изображений, реконструкция 3D структуры (SPA и томография), преимущества крио-ПЭМ (исследования в растворе), низковакуумная ПЭМ (динамика процессов), электронная голография.
  20. Приготовление образцов для просвечивающей электронной микроскопии (травление, ультрамикротомия, контрастирование).
  21. Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия, принципы, детекторы, разрешение.


    Сканирующая туннельная микроскопия

  22. Физические принципы работы сканирующего туннельного микроскопа.
  23. Туннелирование электронов через вакуумный промежуток.
  24. Зависимость туннельного тока от расстояния зонд-образец.
  25. Зависимость туннельного тока от приложенного напряжения.
  26. Шумы туннельного перехода.
  27. Характер вольт-амперной характеристики туннельного тока в случае металлического образца.
  28. Характер вольт-амперной характеристики туннельного тока в случае полупроводникового образца.
  29. Зонды для туннельного микроскопа.
  30. Какие характеристики образца позволяет определить сканирующий туннельный микроскоп?


    Атомно-силовая микроскопия

  31. Физические принципы работы атомно-силового микроскопа.
  32. Схема атомно-силового микроскопа с оптической регистрацией положения кантилевера.
  33. Режимы измерений в атомно-силовой микроскопии.
  34. Типы кантилеверов в атомно-силовой микроскопии.
  35. Силы Ван-дер-Ваальса.
  36. Обменное взаимодействие. Силы обменного взаимодействия.
  37. Атомно-силовая микроскопия: природа сил в контакте зонд-образец.
  38. Измерение силовых кривых в атомно-силовой микроскопии.
  39. Какие характеристики образца позволяет определить атомно-силовой микроскоп?


    Сканирующая капиллярная микроскопия

  40. Физические принципы работы сканирующего капиллярного микроскопа.
  41. Режимы измерений в сканирующей капиллярной микроскопии.
  42. Зонды для сканирующего капиллярного микроскопа.
  43. Электрическое сопротивление заполненного электролитом капилляра конической формы.
  44. 2D-печать с помощью сканирующего капиллярного микроскопа.
  45. Применения многоканальных капилляров.
  46. Наносенсоры на основе сканирующего капиллярного микроскопа.
  47. Какие характеристики образца позволяет определить сканирующий капиллярный микроскоп?


Литература

Лекции