Humboldt-Universität zu Berlin Math.- Nat. Fakultät Institut für Physik in english

4020195021 Röntgenstreuung: Grundl. u. Anw.i.d. Materialwissenschaft       

Präsenzkurs

Unterrichtssprache

DE

Lern- und Qualifikationsziele

Die Vorlesung soll eine Einführung geben in die Theorie und Praxis der Röntgenbeugung.
Es besteht die Möglichkeit am Ende der Vorlesungszeit ein ca 1-2 tägiges Laborpraktikum am Leibniz-Institut für Kristallzüchtung durchzuführen. In dem Praktikum werden verschiedene in der Vorlesung besprochenen experimentellen Techniken angewendet.

Voraussetzungen

Kenntnisse in Atom- und Festkörperphysik

Gliederung / Themen / Inhalte

1.Einführung, Geschichte, Röntgenquellen
Geschichte der Röntgenstrahlen, Geschichte der Röntgenbeugung, Entstehung von Röntgenstrahlen, Bremsstrahlung, charakteristische Strahlung, Feinstruktur, sonstige Eigenschaften; Stehanoden, Drehanoden, Synchrotronstrahlung, Eigenschaften der SR

2.Überblick über die ’Kinematische’ Beugungs-Theorie
Braggsche Gleichung; Einführung des reziproken Raumes, kinematische Beschreibung der Intensitäten: Streuamplitude; Strukturfaktor; Auslöschungsregeln, Gitterfaktor, Atomformfaktor, Absorption von Röntgenstrahlen


3.Kristallstrukturbestimmung
Grundsätzliche Vorstellung der Methoden (Laue-Geometrie, Drehkristallverfahren, Weißenberg-Geometrie, Diffraktometrie), Phasenproblem, Rechnungen (Patterson-Methode; Grenzen: Leichtatomstrukturen), direkte Methoden

4.Phasenanalyse, Pulverdiffraktometrie, Analyse von Polykristallen
Methoden, Techniken, Auswertung, Datenbasis, Scherrerformel

5.Dynamische Beugungstheorie (2 Vorlesungstage)
Kurze Wiederholung der kinematischen Gleichung(en), Diskussion der dort enthaltenen Näherungen, Darstellen von Phänomenen, die nicht durch kinematische Theorie erklärt werden können; kurzer Umriß der dynamischen Theorie

6.Röntgen-Topographie
Lang-Verfahren, Berg-Barrett-Verfahren, Zwei-Kristalltopographie, 2D-Detektoren

7.Analyse von Schichtsystemen: Hochauflösende Diffraktometrie
Experimentelle Grundlagen, Ewaldkonstruktion, Zweikristall-, Dreikristallanordnung, Du-Mond Diagramm, Dispersionseffekte, Anwendungen auf Schichtsysteme (Schichtdicken, Verspannungen, plastische Relaxation)

8.Analyse von Schichtsystemen: Reflektometrie
Fresnelsche Gleichungen, Dispersion und Absorption, evaneszente Effekte, Rauhigkeit

9.Analyse von Schichtsystemen: Diffuse Streuung an Grenzflächenrauhigkeit
Bornsche Näherung, selbstaffine Modelle für Rauhigkeiten, DWBA, GID

10.Röntgenkleinwinkelstreuung
Form- und Korrelationsfunktion, Guinier-Näherung, Kontraste, Experimentelle Realisierung, GISAXS

11.Diffuse Streuung an Phononen, Punktdefekten und Cluster
Thermischer und statischer Debye-Waller-Faktor, Thermisch diffuse Streuung, Huang -Streuung, Stokes-Wilson Streuung

12.Spektroskopische Methoden
Röntgenfluoreszenzanalyse, Absorptionsspektroskopie EXAFS/XANES, DAFS, stehende Wellen

Zugeordnete Module

P25.2.c P35.4

Umfang, Studienpunkte; Modulabschlussprüfung / Leistungsnachweis

3 SWS, 6 SP/ECTS (Arbeitsanteil im Modul für diese Lehrveranstaltung, nicht verbindlich)
Ja

Sonstiges

VL findet im Leibniz-Institut für Kristallzüchtung Growth IKZ, Max-Born-Str.2, 12489 Berlin, statt
Treffpunkt Foyer

von 12:15 uhr bis 13:45 Uhr

Die VL findet auf Wunsch auf Englisch statt

Ansprechpartner

Dr. Martin Schmidbauer; martin.schmidbauer@ikz_berlin.de

Literatur

Jens Als-Nielsen, Des McMorrow. Elements of Modern X-Ray Physics . Wiley-VCH, 1. Auflage 2001, ISBN 0-471-49858-0
U. Pietsch, V. Holy, und T. Baumbach. High-Resolution X-Ray Scattering from Thin Films and Lateral Nanostructures. Springer, Berlin, Heidelberg, 2004
L. Spieß et al. Moderne Röntgenbeugung. Teubner, 1. Auflage 2005, ISBN 3-519-00522-0
M. Schmidbauer. X-Ray Diffuse Scattering from Self-Organized Mesoscopic Semiconductor Structures, Springer Tracts in Modern Physics. Springer, Berlin, Heidelberg, 2004, ISBN 3-540-20179-3
W. Massa. Kristallstrukturbestimmung. Teubner, 3. Auflage, 2002
M.A. Krivoglaz. Diffuse Scattering of X-Rays and Neutrons by Fluctuations. Springer, ISBN 3-540-57627-4

Siehe auch:

http://www.ikz-berlin.de/hu/roentgen.php