KVL / Klausuren / MAP 1.HS: 14.10  2.HS: 09.12  Zw.Sem.: 17.02  Beginn SS: 13.04

4020245013 Röntgenstreuung: Grundl. u. Anw.i.d. Materialwissenschaft      VVZ  

VL
Do 9-11
 wöch. nV or digital (0) Martin Schmidbauer
UE
Mi 13-15
 14tgl. nV or digital (0) Martin Schmidbauer

Präsenzkurs

Unterrichtssprache
EN
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.b P35.4.c
Umfang, Studienpunkte; Modulabschlussprüfung / Leistungsnachweis
3 SWS, 6 SP/ECTS (Arbeitsanteil im Modul für diese Lehrveranstaltung, nicht verbindlich)
Ja
Sonstiges
Die VL findet auf Wunsch in englischer Sprache statt. Die VL findet im Leibniz-Institut für Kristallzüchtung, Max-Born-Str.2, 12489 Berlin, Raum 19.30 414 statt.

Ansprechpartner
Dr. Martin Schmidbauer; martin.schmidbauer@ikz-berlin.de; 030-6392-3097
Literatur
Jens Als-Nielsen, Des McMorrow. Elements of Modern X-Ray Physics . Wiley-VCH, 2. Auflage 2011, ISBN 978-0-470-97394-3
U. Pietsch, V. Holy, und T. Baumbach. High-Resolution X-Ray Scattering from Thin Films and Lateral Nanostructures. Springer, 2. Auflage 2004, ISBN 978-0387400921
L. Spieß et al. Moderne Röntgenbeugung. Teubner, 3. Auflage 2019, ISBN 978-3-519-00522-3
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