Elektronenmikroskopie und Rastersondenmikroskopie (REM, TEM, AFM)

Nachhaltige Materialien und verfahrenstechnische Prozesse, Bachelor (PO-2024)

Modulnummer / Modulcode S-WK01
Modulname Elektronenmikroskopie und Rastersondenmikroskopie (REM, TEM, AFM)
Art des Moduls Wahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Die Studierenden können…

  • das Messprinzip und den experimentellen Aufbau der Mikroskope erläutern
  • Besondere Messmethoden beschreiben
  • Ausgehend von einer materialwissenschaftlichen Fragestellung einen geeigneten Messvorgang auswählen
  • Anforderungen der Probenpräparation diskutieren

Vorteile und Einschränkungen der Messmethoden, sowie Auflösungsgrenzen der Mikroskope diskutieren
Lehrveranstaltungsarten VL+Ü (2 SWS)
Lehrinhalte

Bei der Forschung und Entwicklung moderner Werkstoffe stehen mikro- und nanoskalige Gefügebestandteile und Strukturen im Vordergrund, da sie die mechanischen, optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Werkstoffe maßgeblich beeinflussen. Wie können solche winzigen Strukturen charakterisiert werden? Die klassische Lichtmikroskopie fällt aus. Dafür ist nicht nur eine höhere Auflösung gefragt, sondern die experimentellen Charakterisierungs­methoden müssen auch auf der Nanometer-Ebene die Messung gezielter Materialeigenschaften ermöglichen, wie z.B. die chemische Zusammensetzung oder die magnetischen Eigenschaften. Die meisten dieser hochaufgelösten analytischen Messmethoden basieren auf ein Rasterverfahren, wobei eine Nanometer-große Sonde über die zu charakterisierende Probe gezielt bewegt wird, um lokale Wechselwirkungen zu vermessen.

Schwerpunkte der Vorlesung:

  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)

zur Vermessung der Oberflächentopografie, Adhäsionskräfte, viskoelastischen, magnetischen und elektrischen Eigenschaften

  • Rasterelektronenmikroskopie (REM)

zur Vermessung der Mikrostruktur, Kristallorientierung, chemischer Zusammensetzung

  • Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)

zur Vermessung der atomaren Gitterstruktur, Kristallorientierung, Versetzungsstruktur, chemische Zusammensetzung

Neben der Vermittlung von Grundkenntnissen verfolgt die Lehrveranstaltung einen praktischen Ansatz. In der Vorlesung wird die Betonung auf praktische Aspekte gelegt und es werden Vorführungen der Mikroskope im Labor angeboten.
Titel der Lehrveranstaltungen Elektronenmikroskopie und Rastersondenmikroskopie (REM, TEM, AFM)
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) Elektronenmikroskopie und Rastersondenmikroskopie (REM, TEM, AFM)
Verwendbarkeit des Moduls B. Sc. Maschinenbau (Hauptstudienphase)
M. Sc. Maschinenbau
B. Sc. Wirtschaftsingenieurwesen/Maschinenbau (Hauptstudienphase)
M. Sc. Wirtschaftsingenieurwesen/Maschinenbau
B. Sc. Nanostrukturwissenschaften
Promotionsstudium Maschinenbau
Dauer des Moduls Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes jährlich im Sommersemester
Sprache deutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Studentischer Arbeitsaufwand 2 SWS VL+Ü (25 Std.+5 Std.) Selbststudium (60 Std.)
Studienleistungen
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung
Prüfungsleistungen Mündliche Prüfung (15 Min)
Anzahl Credits (ECTS) 3 cp
Lehreinheit Maschinenbau
Modulverantwortliche/r Prof. Dr.-Ing. B. Merle
Lehrende Prof. Dr.-Ing. B. Merle
Medienformen Beamer, Tafel, E-learning, Vorführung der Mikroskope
Literatur
  • Thomas, T. Gemming: Analytische Transmissionselektronen­mikroskopie, Springer

https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-7091-1440-7

  • Weidner, H. Biermann: Moderne Methoden der Raster­elektronenmikroskopie, Wiley

https://doi.org/10.1002/9783527670673.ch7

  • Meyer: Scanning Probe Microscopy: The Lab On A Tip, Springer

https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-37089-3