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課程名稱 |
散射原理與應用
Principles and Applications of Scattering |
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開課學期 |
106-2 |
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授課對象 |
工學院 材料科學與工程學研究所 |
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授課教師 |
曹正熙 |
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課號 |
MSE5049 |
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課程識別碼 |
527 U0310 |
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班次 |
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學分 |
3.0 |
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全/半年 |
半年 |
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必/選修 |
選修 |
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上課時間 |
星期五6,7,8(13:20~16:20) |
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上課地點 |
工綜211 |
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備註 |
總人數上限：40人 |
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課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
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課程大綱
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課程概述 |
本課程適合來自不同材料研究領域背景之習者，包含合金、高分子、陶瓷、軟性物質、凝態和能源奈米複合元件等，主要目的為教授利用散射方法來進行定量定性結構特性分析之原理與相關應用技術，散射結構分析之結果與傳統顯微鏡分析及X光繞射技術結果是互補的。
1. General Theory of Scattering as Structural Probe
2. Principle of Small-angle X-ray Scattering (SAXS)
3. Instrumentation, Data Treatment and Experimental Techniques of SAXS
4. Structural Determination: Direct Interpretation of Data
5. Morphological Determination by Modeling Analysis: Form Factor
6. Modeling Analysis to Interaction between Particles: Structure Factor
7. Structural Analysis for Alloy Systems
8. Structural Analysis for Polymer Systems
9. Structural Analysis for Micro-porous and Ceramic Systems
10. Structural Analysis for General Nanomaterials and Nanocomponents
11. Data Analysis for Hierarchical Structure and Complex Network
12. Study of Surfaces, Interfaces and Bi-continuous System
13. Applications of In-situ SAXS Measurements
14. Dynamic Light Scattering
15. Structural Characterization Using X-ray Reflection (XR) Scattering and Grazing-incident (GI) Scattering for Thin Film and Multilayer Coating
16. Resonant X-ray Scattering, Anomalous X-ray Scattering and Inelastic X-ray Scattering
17. Combined Scattering Techniques: Wide-angle X-ray Scattering/SAXS, Small-angle Neutron Scattering (SANS) and Anomalous SAXS etc.
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課程目標 |
首先介紹作為探測物質結構入射輻射束探針之一般性散射原理，散射數據為物質結構反映的量測結果(又稱倒置空間)，接著介紹小角度X光散射原理與實驗方法，討論由量測SAXS數據分析各種材料系統之多尺度結構(含各種之模式擬合技術)，SAXS技術可以同時快速解出得到在塊材(包含溶液形式)中之(1)大量奈米粒子的形狀大小、空間位置和方向性分佈資訊，或(2)微粒子聚集體及更進一步形成之較大網狀結構，在不同尺度下的各種局部結構資訊(或階層性結構；由1至數百奈米)；在一些高濃度系統中，奈米空間或粒子彼此間之機制上物理交互作用也可以由此技術定量與定性地分析，臨場或變溫SAXS量測可以精準得到動力學或相變化方面即時結構演化資訊。
在具有SAXS技術作為基礎後，散射理論將依不同之實驗方法變化至其他各種相關散射技術，如X光反射散射(XR)、動態雷射光散射、劣角(GI)X光散射、共振X光散射、異常X光散射及非彈性X光散射等，這些種種散射技術可以解出更多形式之複雜結構、垂直分佈、奈米成份間的物理化學交互作用與原子間局部資訊等，本課程將進一步介紹如何結合這些不同散射技術運用(如XR/SAXS、臨場GISAXS、共振SAXS、異常SAXS等)以構成全尺度多樣性結構研究和洞悉機制作用的本質，目的在於有效運用這些散射技術成功完成一般實驗室結構量測譜計無法達到或觀測到的結構研究，習者有基礎能力可以構思及設計日後使用同步輻射加速器或中子設施進行實驗。
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課程要求 |
待補 |
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預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
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指定閱讀 |
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參考書目 |
1. Small-Angle X-Ray Scattering, O. Glatter and O. Kratky, Academic Press, 1981.
2. Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering, L. A. Feign and D. I. Svergun, Plenum Press, 1987.
3. Methods of X-ray and Neutron Scattering in Polymer Science, R.-J. Roe, Oxford University Press, New York, 2000.
4. Neutron, X-ray and Light Scattering, P. Linder and Th. Zemb, eds., North-Holland, 1991.
5. X-ray Scattering of Synthetic Polymers, F. J. Balta-Calleja, C. G. Vonk, Elsevier, New York, 1989.
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評量方式
(僅供參考) |
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