V této laboratoři jsou využívány přístroje přizpůsobené pro potřeby materiálové diagnostiky a optické, laserové a elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. Pro využití v elektro-technologické diagnostice, odpovídajících materiálů či materiálů vhodných například pro 3D tisk, laboratoř disponuje dvěma termickými analýzami: TMA – termomechanickou analýzou a TG-DTA/DSC – simultánní diferenční termickou analýzou společně s termo-gravimetrickou analýzou. Optická mikroskopie je využívána například pro zkoumání kvality pájených či lepených spojů, degradaci materiálů a kontrolu desek plošných spojů. Mikroskopie atomárních sil (AFM) je orientována na problematiku tenkých vrstev, polymerních kompozitů či plasmových nástřiků.
Přístrojové vybavení
SEM Thermo Scientific Phenom ProX – Skenovací elektronový mikroskop
Tento stolní rastrovací (skenovací) elektronový mikroskop se využívá pro vodivé i nevodivé vzorky i vzorky náchylné na poškození elektronovým svazkem, u kterých lze provést také jejich prvkovou analýzu. Jednotlivé chemické prvky vzorku lze identifikovat pomocí softwarového balíčku a plně integrovaného energiově disperzního spektrometru. Přístroj umožňuje zobrazit snímek již 5 s po vložení vzorku. Optické zvětšení mikroskopu se pohybuje od 20-135x, zvětšení SEM je až 130 000x. Zdrojem elektronů tohoto mikroskopu je elektronové dělo CeB6 a pracuje při napěťových hladinách 5, 10 a 15 kV. Je možné analyzovat vzorky různých tvarů do velikosti přibližně 20 mm v průměru, případně metalografické vzorky (výbrusy) o průměru 30 mm.
Laserový skenovací konfokální mikroskop Keyence VK-X1000
Tento typ mikroskopů se užívá pro bezkontaktní měření profilu, drsnosti a tloušťky filmu s rozlišením jednotek nanometrů na jakémkoli materiálu nebo tvaru s možností automatického porovnávání a analyzování více povrchů. Podstatnou výhodou je, že lze měřit i objekty, které dobře neodrážejí světlo. Na vzorek umístěný na stolku mikroskopu dopadá kombinace bílého světla a laserového paprsku o vlnové délce 408 nm. Po snímání jsou shromážděny snímky optické, tak i s povrchovými údaji s vysokým rozlišením, které jsou následně využity při požadovaných analýzách. Maximální zvětšení mikroskopu je 28 800x.
AFM mikroskop Veeco di Innova
Mikroskopie AFM je založena na mapování atomárních sil na povrchu vzorku. AFM mikroskop využívá sondu, která rastruje povrch vzorku ostrým hrotem, umístěným na volném konci raménka (cantilever). Vzájemné silové působení mezi hrotem a povrchem vzorku způsobuje ohyb a odklon raménka. Povrchové síly jsou mapovány těsným přiblížením hrotu k povrchu, přičemž přitažlivé (Van der Waalsovy) nebo odpudivé síly (plynoucí z Pauliho principu) ohýbají raménko. Toto ohnutí je snímáno citlivým laserovým snímačem a vytváří měronosnou veličinu, jejímž prostřednictvím je počítačem generována povrchová topografie vzorku. Podstatné pro další aplikace je to, že povrchové síly působí u jakéhokoliv vzorku nezávisle na jeho vodivosti. Základní režimy AFM mikroskopu jsou režim kontaktní, nekontaktní a poklepový, tzv. tapping mod.
Optický mikroskop Olympus SZX7
Optický mikroskop Olympus SZX7 je přímý mikroskop určený pro materiálové vědy se zvětšením až 120x, který je speciálně upraven, aby zabraňoval elektrostatickému poškození zkoumaného vzorku. Tento optický mikroskop je u nás v laboratoři doplněn o digitální fotoaparát Olympus E-330 Megapixels. Jmenované spojení nám společně se softwarem QuickPHOTO Industrial nabízí velmi snadné zpracování obrazu, včetně měření potřebných údajů. Pro nasvícení vzorku je používáno buď LED osvětlení, které lze nasadit přímo na objektiv mikroskopu, nebo osvětlení externí, zajištěné zdrojem studeného světla Olympus KL 1500 LCD, který byl speciálně navržen pro aplikace ve stereoskopické mikroskopii a makroskopii.
TA Instruments TMA Q400 – termomechanická analýza
Zařízení, které využívá teplotního a mechanického namáhání, a zaměřuje se tedy na strukturální přístup, dominuje bezkonkurenční flexibilitou ve všech provozních režimech, a to i při využití testovacích sond a dostupných signálů. Rozšířený režim zařízení poskytuje přechodné (napěťové/deformační) závislé na teplotě a čase, dynamické a modulované experimenty, které nabízí charakterizaci visko-elastických materiálů – jako jsou teplota skelného přechodu a součinitel délkové teplotní roztažnosti před/ po dosažení této teploty. Experimenty je možné realizovat rozmezí 30 až 1000 °C. Využití této metody je například při sledování stupně vytvrzení pryskyřic, analýze materiálů pro 3D tisk, sledování degradace či termo-oxidace elektroizolačních systémů nebo zefektivnění životnostních křivek materiálů.
Setsys Evolution TG-DTA/DSC – simultální difereční termická a termo-gravimetrická analýza
Další zařízení zabývající se strukturální stránkou materiálů, se zaměřením na jejich tepelné vlastnosti. Touto metodou lze spolehlivě určit teploty tání, skelných přechodů či krystalizací při studiu kovů, slitin, polymerů, emulzí, kinetických reakcí a tepelné vodivosti vybraných materiálů. Metoda spolehlivě pracuje na principu konstantní rychlosti – řízené PC – ohřívání (chlazení) dvou nádob, kdy je jedna nádoba prázdná (referenční) a druhá obsahuje vzorek. Rozsah přístroje je v rozmezí 30 až 800 °C. Měřicí nádoby jsou zároveň umístěny na velmi citlivých vahách a společně s tepelným tokem je během experimentu snímán termo-gravimetrický signál.
Předměty vyučované v této laboratoři
Do laboratoře je možné se podívat při výuce předmětu B0B13NNT (Nanotechnologie), případně při práci na některém ze studentských projektů, bakalářských či diplomových prací. Značné využití těchto přístrojů je studenty doktorského studia.
Umístění laboratoře
Laboratoř s tímto vybavením se nachází v přízemí v místnosti T2:G1:123b (Halové laboratoře) a v prvním patře v místnosti T2:B3:141c.
Za informace zodpovídá/Responsible for the information: Petr Veselý