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Department of Physics
open chemistry
KVL / Klausuren / MAP 1st HS: 15.10  2nd HS: 10.12  sem.br.: 18.02  begin SS: 06.04

4020185169 X-Ray Scattering: Basics and Applications in Materials Science  VVZ 

VL
Mon 13-15
weekly nV (0) Martin Schmidbauer
UE
Mon 17-18
14-day NEW 15 2'101 (24) Martin Schmidbauer
Aims
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.
Requirements
Kenntnisse in Atom- und Festkörperphysik
Structure / topics / contents
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.Analyse von Schichtsystemen: Diffuse Streuung an Misfit-Versetzungen
Entstehung von Misfit-Versetzungen, Abhängigkeit der diffusen Streuung von der Versetzungsdichte

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

13.Spektroskopische Methoden
Röntgenfluoreszenzanalyse, Absorptionsspektroskopie EXAFS/XANES, DAFS, stehende Wellen
Assigned modules
P25.2.c P35.4
Amount, credit points; Exam / major course assessment
3 SWS, 6 SP/ECTS (Arbeitsanteil im Modul für diese Lehrveranstaltung, nicht verbindlich)
Other
VL am IKZ, Max-Born-Str.2, 12489 Berlin, Treffpunkt Foyer

Literature
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
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