Detail předmětu
Diagnostické metody v elektrotechnice
FEKT-MPC-DMEAk. rok: 2021/2022
Diagnostické metody pro stanovení vlastností a parametrů elektroizolačních materiálů a systémů. Mikroskopické, spektroskopické a difraktometrické diagnostické metody, fyzikální principy a použití. Diagnostika a princip funkce elektrochemických zdrojů elektrické energie. Zpracování a vyhodnocení naměřených údajů.
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Po absolvování předmětu je student schopen:
- popsat teoretické základy elektrických a fyzikálních diagnostických metod používaných pro stanovení vlastností, parametrů, struktur a složení elektrotechnických materiálů.
- vysvětlit obecné základy postupů zpracování a vyhodnocení naměřených údajů.
- orientovat se v diagnostických metodách (opotické mikroskopie, elektronové mikroskopie, rentgenové difrakce, energiově disperzní spektroskopie...) a navrhnout použití vhodné metody pro konkrétní aplikaci, včetně jednoduché interpretace získaných informací.
Prerekvizity
Znalost matematiky a fyziky na úrovni bakaláře studujícího magisterský obor na technické vysoké škole.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Literatura
Reimer,L.:Scanning electron microscopy,Springer Verlag Berlin,2005 (EN)
Frank,L., Král,J.: Metody analýzy povrchů. Iontové, sondové a speciální metody. Academia, Praha,2002 (CS)
Mentlík, V., Pihera, J. a kol.: Diagnostika elektrických zařízení. BEN 2008, ISBN 978-80-7300-2 (CS)
OĆonnor, D.J. and others: Surface Analysis Methods in Materials Science. Springer Berlin 2003. ISBN0931-5195 (EN)
Jirák, J., Havlíček, S., Rozsívalová, Z.: Diagnostika a zkušebnictví. Elektronické texty, Brno 2002. (CS)
Koblížek,V. Měření a kontrola v elektrotechnologii ČVUT Praha,1991. (CS)
Ifan Hughes, Thomas Hase; Measurements and their Uncertainties: A practical guide to modern error analysis; Oxford University Press; 2010 (CS)
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
- Až 40 bodů v průběhu semestru (20 bodů za laboratorní cvičení a 20 bodů za samostatnou práci a její prezentaci)
- až 60 bodů za písemnou závěrečnou zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření znalostí a orientaci v oblasti diagnostických metod a organizaci zkušebnictví.
Jazyk výuky
Osnovy výuky
- Přehled metod optické mikroskopie. Geometrie a vady čoček. Objektiv a okulár. Charakteristické hodnoty optického mikroskopu. Mikroskopická pozorování.
- Elektronová mikroskopie rastrovací a transmisní. Metody environmentální rastrovací elektronové mikroskopie. Zdroje elektronů, fyzikální vlastnosti elektronů, elektronová optika, vady elektromagnetických čoček, charakteristické hodnoty rastrovacího elektronového mikroskopu.
- Diagnostické metody založené na interakci elektronů s pevnou látkou. Pružný nepružný rozptyl. Emise zpětně odražených a sekundárních elektronů, jejich detekce a využití v rastrovací elektronové mikroskopii. Metoda EBIC.
- Spektroskopické metody a jejich přehled. Princip buzení spekter. Vznik charakteristického a spojitého rentgenového záření. Rentgenová spektrální mikroanalýza. Metody EDS a WDS.
- Metody mikroskopie rastrujícím hrotem. Rastrovací tunelová mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. Fyzikální principy. Možnosti využití v diagnostice fyzikálních vlastností materiálů.
- Difrakce, difraktografie a difraktometrické metody. Rentgenové difrakční metody, elektronová a neutronová difraktografie.
- Prášková rentgenová difrakční spektroskopie, teoretické předpoklady, aplikační rádius, instrumentace, interpretace difrakčního spektra, příprava vzorků
- Přehled diagnostických metod spojených s bezpečností a odolností elektrických předmětů a zařízení.
- Diagnostika, spolehlivost a zkušebnictví. Organizace zkušebnictví a certifikace v ČR. Základní pojmy technické diagnostiky, přehled diagnostických metod.
- Princip funkce lithno-iontových a jiných druhů baterií. Analýza životnosti a diagnostika.
Cíl
Cílem předmětu je seznámit studenty s různými diagnostickými metodami. Studenti se seznámí s diagnostikou elektrochemických zdrojů elektrické energie na bázi Li-Ion, s diagnostikou materiálů metodami rastrovací elektronové mikroskopie, resp. environmentální rastrovací elektronové mikroskopie, energiově disperzní spektroskopie, optické mikroskopie, mikroskopie rastrující sondou a rentgenové difrakce. Získají informace o různých fyzikálních metodách používaných pro stanovení fyzikálních vlastností, parametrů, struktur a chemického složení různých materiálů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MPC-TIT magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný
- Program MPC-EEN magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný
- Program MPC-EVM magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
- Program RRTES_P magisterský navazující
specializace RRTS , 2. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
eLearning