Dostupné přístroje

V naší skupině máme následující vybavení:

Pece pro růst vzorků
Pro přípravu nových materiálů využíváme širokou škálu pecí

  • monoarc - oblouková pec slouží k přípravě polykrystalických intermetalik
  • triarc - trojoblouková pec umožňuje přípravu monokrystalů pomocí Czochralského metody
  • optická pec - příprava monokrystalických vzorků metodou tzv. "plovoucí zóny", kdy je roztaven prekurzor, resp. jeho část v ohnisku čtyř výkonných halogenových světel
  • Bridgmanova metoda - monokrystalický vzorek roste ze zárodku (prvního zrna) ve špičce uzavřeného Mo či Ta kelímku, který je zahříván postupně do rozšířené části, tvorba krystalu navázáním dalších vrstev v širší části kelímku
  • metoda růstu z přesyceného roztoku - fluxu - zahřátí taveniny za pomoci několika víceúčelových pecí s následným oddělením vzorků pomocí centrifugy
  • 4-zónová gradientní pec - možné využití k více typům přípravy vzorků, nejčastěji využívaná k metodě transportu chemických par (Chemical vapor transport - CVT)
  • splat cool - tavenina vzorku je prudce zchlazena stiskem mezi dvěmi deskami; metoda užitečná pro přípravu vysokoteplotních fází, které by pozvolným chlazením by svoji strukturu ztratily; příprava amorfních látek

Charakterizační techniky
Před samotným studiem fyzikálních vlastností připravených materiálů je nezbytné ověřit jejich kvalitu. Pro charakterizaci kvality a fázové čistoty připravených vzorků disponujeme řadou přístrojů a zařízení

  • Bruker D8 Advance - RTG difraktometr umožňující získat informaci o krystalové struktuře studované látky a její fázové čistotě
  • D500 - nízkoteplotní difraktometr určený pro studium krystalové struktury do nízkých teplot 3-300K
  • Laue - difraktometr, který využíváme k určení orientace krystalové mříže monokrystalických vzorků
  • Rigaku Rapid II - difraktometr s plošným detektorem válcového tvaru a variabilitou vlnových délek zdrojového záření, užívaný ke studiu detailů krystalové struktury monokrystalů, nově též k práškové difrakci za vysokého tlaku
  • SEM Mira3 - elektronový mikroskop pro charakterizaci povrchu vzorků (povrch objemových vzorků, tenké vrstvy, nanočástice) s vestavěným detektorem EDS pro stanovení chemického složení měřeného vzorku

Kryostaty
Zásadní informace o studovaných materiálech získáváme pomocí řady zařízení schopných zajistit multi-extrémní podmínky (nízké teploty, vysoké magnetické pole)

  • MPMS 7T - magnetometr pro měření magnetického signálu (magnetizace, magnetická susceptibilita) s maximální principielně možnou citlivostí, v rozsahu teplot 1,8-320K a magnetických polí do 7T, s možností hydrostatického tlaku do 1GPa
  • PPMS 9T - jedna z nejvytíženějších aparatur umožňující měření široké škály fyzikálních parametrů (el. odpor, měrná tepelná kapacita, magnetizace, teplotní roztažnost, tepelná vodivost...), dosahuje teplot 0,4-1000 K a magnetických polí až 9T, s možností hydrostatického tlaku do 6GPa
  • PPMS 14T - obdoba PPMS9 s ještě větším rozsahem magnetického pole do 14T
  • 20T - kryomagnet s nejvyšším statickým magnetickým polem v Praze, s možností chlazení do 280mK
  • DR - rozpouštěcí refrigerátor umožňuje studium vzorků do nízkých teplot až 30mK v kombinaci s magnetickým polem do 9T
  • CCR (closed cycle refrigerator) - kryostat s možností chlazení bez potřeby kapalného helia, určený pro prvotní měření čerstvě připravených vzorků, rozsah teplot 4-320K (bez magnetického pole)

Tlakové cely
Rostoucí potřeby změn meziatomových vzdáleností ve studovaném materiálu bez změny jeho chemického složení lze realizovat pomocí řady tlakových cel schopných pracovat v kombinaci s konkrétní aparaturou z výše uvedených (kryostaty nebo RTG difraktometr v posledním případě)

  • MPMS tlaková cela - hydrostatická tlaková cela pro měření v omezeném prostoru MPMS, do 1 GPa, magnetizace, AC-magnetická susceptibilita
  • velkoobjemová tlaková cela - hydrostatický tlak do 1 GPa, typicky používaná v CCR, velký dostupný prostor vzorku ~2x2x7 mm, magnetizace (Hallova sonda), AC susceptibilita, elektrický odpor, teplotní roztažnost / stlačitelnost (tenzometr), tepelná kapacita
  • tlaková cela pro víceúčelové použití - hydrostatický tlak do 3 GPa, může operovat v PPMS, prostor pro vzorek ~1x1x5 mm, magnetizace (Hallova sonda), střídavá magnetická susceptibilita, odpor, teplotní roztažnost / stlačitelnost (tenzometr), tepelná kapacita
  • Tlaková cela typu DAC - hydrostatický tlak max. 6 GPa, schopná pracovat v PPMS, tloušťka vzorku ~ 50 μm, délka ~ 400 μm, elektrický odpor, tepelná kapacita
  • Tlaková cela typu DAC - kvazihydrostatický tlak (pevné tlakové výměnné médium) do 12 GPa, schopná provozu v CCR a DR, transportní vlastnosti
  • Tlaková cela XRD (typu DAC) - s tlakovým limitem 20 GPa, pro měření krystalové struktury v pokojové teplotě

Podpůrné vybavení
Každodenní práce v laboratoři při přípravě měření a přípravě samotných vzorků se neobejde bez zdánlivě malých, ale přitom nezbytných zařízení a nástrojů

  • centrifuga
  • glovebox
  • vakuové boxy
  • stanice k zatavování vzorků do skleněných ampulí
  • hydraulický lis
  • optické mikroskopy
  • nanomanipulátor
  • řezačky a leštičky

Úplný seznam zařízení, které jsou dostupné v laboratořích naší katedry spolu se zařízeními, které využíváme v rámci společných projektů s FzU, je na webových stránkách MGML.