LAS - Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung

Vorlesung im Masterstudium

Modern X-ray Physics

KIT – University of the State of Baden-Wuerttemberg andNational Research Center of the Helmholtz Association

Herausgeber: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - ANKA © KIT 2015

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ANKA - SynchrotronstrahlungsquelleKIT Campus NordHermann-von-Helmholtz-Platz 1D-76344 Eggenstein-Leopoldshafenwww.anka.kit.edu

LAS - Laboratorium für Applikationen der SynchrotronstrahlungKIT Campus SüdKaiserstr. 12D-76131 Karlsruhewww.las.physik.kit.edu

More information in Vorlesungsverzeichnis and Modulhandbuch

Modern X-ray Physics

LAS - Laboratorium für Applikationen der Synchrotronstrahlung

Modern X-ray Physics I:Characterisation of thin films and nanostructures

Modern X-ray Physics II:Characterisation of structure and dynamics

of solids

Modern X-ray Physics III: Optical Coherence, Imaging, and Computed

Tomography

www.anka.kit.eduDie Vorlesungen bauen nicht aufeinander auf!

Das LAS bietet Master-Studierenden der Studiengänge Physik und Materialwissenschaft in den Vorlesungen und Übungen der Modern X-ray Physics Reihe (bauen nicht aufeinander auf) theoretische sowie experimentelle Grundlagen in verschiedenen Röntgenstreumethoden.

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LAS

ANKA IPS

Modern X-ray Physics I: Characterisation of thin films and nanostructuresModern X-ray Physics III: Optical Coherence, Imaging, and Computed Tomography

Modern X-ray Physics II:Characterisation of structure and dynamics of solids

2V+1Ü + Praktikum (am Anfang der Semesterferien), 8 ECTSProf. Dr. T. Baumbach, PD Dr. R. Hofmannim SS (III) und WS (I)I: 4028061 (V), 4028062 (Ü)III: 4028131 (V), 4028134 (Ü)

ECTSDozentTurnusKursnr.

2V+2Ü, 8 ECTSProf. Dr. T. BaumbachDr. S. Stankovnur im WS4028071 (V), 4028072 (Ü)

ECTSDozent

TurnusKursnr.

Der Schwerpunkt der Vorlesung liegt vor allem auf Kernresonanz Scatteringmethoden um Phänomene der Magnet-, Diffusions- und Gitterdynamik in Feststoffen zu untersuchen.Auch der unterschiedlichen Anwendung der verschiedenen Techniken auf dünnen Schichten, Oberflächen, Schnittstellen und Nanostrukturen wird besondere Aufmerksamkeit geschenkt.

Diese Vorlesung schlägt eine Brücke zwischen Physik der kondensierten Materie und Röntgenscatteringtechniken die an modernen Synchrotronstrahlungseinrichtungen zugänglich sind.

Kernresonante Streuungsmethoden verfügbar an 3.Generation Synchrotronstrah-lungsquellen: European Synchrotron Radiation Facility (Frankreich), Advance Light Source (USA), Spring 8 (Japan) und PETRA III (Deutschland).*

Die Vorlesungen bauen nicht aufeinander auf!

Die Vorlesungen bauen nicht aufeinander auf!

Röntgenmethoden um Zellen, Gewebe, Organe abzubilden und in vivo Imaging von Organismen

Röntgenmethoden in situ und in operando Charakterisierung von Materialien und Geräten

Wie können wir die Interaktions- und Ausbreitungseigenschaften von Röntgenstrahlen nutzen, um z.B.,• 2D und 3D Strukturen gemeinsam mit deren Entwicklung

abzubilden und dadurch räumliche Auflösungen von Millimetern auf Nanometern zu reduzieren?

• die atomare Struktur von Kristallen, Schnittstellen und Membranen aufzulösen?

• die Nanostruktur (z.B. Form, Größe, Spannung und Zusam-mensetzung) Dots, Drähten und Stäben zu rekonstruieren?

• Gitterspannungen und atomare Verlagerungen in Kristallen und epitaktischen Schichten bis zu tief subatomaren Abständen zu messen?

Was genau ist Röntgendiffraktometrie, kohärentes Diffraktion-simaging, Röntgenholographie und Röntgentopographie? Wie liefert Computertomographie 3D Bilder und wie rekonstruiert Cine-Tomographie raumzeitliche Daten?Was kann durch Mikroskopie im harten Röntgenbereich ent-deckt werden?

Welche modernen Röntgenquellen, Detektoren, und Optiken sind verfügbar und wie genau funktionieren sie?Welche einzigartigen Forschungsmöglichkeiten bieten moderne Synchrotronstrahlungseinrichtungen?

Wie können wir mit Röntgenphysik und fortgeschrittener Röntgen-technologie beitragen

Die Vorlesung bietet eine Einführung in Röntgenphysik und Röntgentechniken einschließlich Scattering, Imaging und Spek-troskopie. Diese ermöglichen die Charakterisierung von makro-skopischen, mikroskopischen, nanoskopischen und atomaren Struktureigenschaften von Systemen kondensierter Materie bis hin zu lebenden Organismen. Zentrale Fragestellungen der Vorlesung:

• Was sind die charakteristischen Eigenschaften von Rönt-genstrahlen im Vergleich zu anderen elementaren Sonden (Neutronen, Elektronen, etc.)?

• Wie interagieren Röntgenstrahlen mit Materie?• Was hat Röntgenoptik mit Lichtoptik gemeinsam und was

ist einzigartig an Röntgenoptik?

• Wie verwenden wir diese Eigenschaften zum Untersuchen von Struktur und Dynamik kondensierter Materie, Geräten und Organismen in der Röntgendiagnostik und -analytik?

• Warum und wie können Röntgenstrahlen genutzt werden um mehrere Zentimeter dicke Probenvolumen, einlagige Atom-schichten,Oberflächen oder eingebettete Schnittstellen zu untersuchen?

• Wie breiten sich kohärente Röntgenwellenfelder in homo-genen und inhomogenen Medien aus?

• Wie entwickeln sich Kohärenzeigenschaften während der Ausbreitung im Vakuum?

• Wie beschreiben wir Wellenfeldeigenschaften in Nah- und Fernfeldern und wie können wir diese nutzen um Einzelpro-ben zu charakterisieren?

• Festkörperphysik / Erforschung kondensierter Materie• Nanowissenschaften• Materialforschung

• Biowissenschaften • Kulturerbe?