ELECTRON MICROSCOPY: AN INTRODUCTION TO SEM AND TEM

La microscopia elettronica costituisce uno strumento essenziale di indagine nel campo della scienza dei materiali. Il corso cerca di dare una ampia panoramica dell'argomento inserendolo in una visione unitaria dell'ottica, introducendo progressivamente le caratteristiche specifiche degli strumenti elettronici generate dalle specifiche interazione degli elettroni con la materia. Lo scopo è quello di permettere di utilizzare i microscopi elettronici in modo consapevole. Le lezioni in aula sono accompagnate da dimostrazioni ai microscopi, possibilmente su campioni di interesse degli studenti per il loro lavoro di tesi.

Lo studente sarà in grado di interpretare correttamente le immagini ottenute con la microscopia elettronica che troverà nella letteratura scientifica. Avrà consapevolezza delle diverse tecniche da utilizzare a seconda dei campioni in esame. Sarà in grado di capire le caratteristiche dei diversi segnali utilizzati in microscopia elettronica a scansione (SEM) e in trasmissione (TEM) e l'influenza dei vari parametri strumentali sulle immagini.

Il corso richiede le conoscenze di base di fisica delle onde e di elettromagnetismo.

Confronto tra caratteristiche di luce visibile ed elettroni.
Ottica geometrica.
Inter-relazioni tra limite di diffrazione, aberrazioni, diaframmi, risoluzione e profondità di campo.
Teoria di Abbe.
Piani coniugati e funzione dei diversi diaframmi.
Microscopi elettronici (trasmissione, riflessione, scansione).
Interazione elettroni-materia e meccanismi di contrasto.
Spettroscopia nel microscopio elettronico (EDS, EELS).
Dimostrazioni/esercitazioni al SEM e TEM, possibilmente su campioni argomento della loro tesi di ricerca.

J. Goldstein et al., "Scanning Electron Microscopy and Microanalysis", Springer Verlag, 2003
D.B. Williams and C.B. Carter, "Transmission Electron Microscopy, A text for materials scientists", Springer Verlag, 2009

La verifica dell'apprendimento si svolgerà tramite la discussione di articoli scientifici nel campo di ricerca dello studente, che utilizzino la microscopia elettronica.

I concetti teorici verranno illustrati a lezione con l'ausilio di una presentazione Power Point che viene distribuita poi alla fine del corso.
Quasi metà corso è dedicato a esercitazioni pratica che consiste in due parti:
1) SEM: dimostrazione delle differenze elettroni secondari/retrodiffusi e dell'influenza dei vari parametri operativi sulle immagini ottenute; microanalisi EDX.
2) TEM: dimostrazione su un campione con nanoparticelle della modalità bright field e dell'effetto del diaframma dell'obiettivo; alta risoluzione (HRTEM), trasformata di Fourier di un'immagine HRTEM e introduzione di una maschera per la antitrasformata, come aiuto per la comprensione della teoria di formazione dell'immagine di Abbe; diffrazione degli elettroni. Successivamente studio dei campioni portati dagli studenti.

Inglese

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orale