Metody určování prvkového složení materiálů ve školním vzdělávání

Milan Štainer

Bakalářská práce

Methods for determining the elemental composition of materials in school education

Anotace:

Bakalářská práce je zaměřena na metody určování prvkového složení pomocí školní rentgenové komory a skenovacího elektronového mikroskopu a jejich začlenění do výuky na střední škole. Teoretická část práce se zabývá historií objevu rentgenového záření, jeho vznikem, vlastnostmi a využitím. V této části se také seznamujeme s historií elektronové mikroskopie a jejími základy. Jsou zde popsány a vysvětleny fyzikální principy elektronové mikroskopie a hlavní části elektronového mikroskopu. Práce také přibližuje různé druhy interakcí elektronů primárního svazku se vzorkem v elektronovém mikroskopu a možnosti jejich využití pro studium prvkového složení vzorků. Teoretickou část bude možné využít jako výukový materiál pro střední školy, např. pro hlubší zájemce o fyziku na fyzikálních seminářích. V praktické části jsme zjišťovali prvkové složení vybraných českých mincí metodou rentgenové fluorescence ve školní rentgenové komoře a metodou energiově disperzní spektroskopie ve skenovacím elektronovém mikroskopu. Data naměřená oběma metodami jsme mezi sebou porovnali a poté srovnali s údaji o složení mincí deklarovanými Českou národní bankou. Praktická část práce obsahuje také popis obou použitých přístrojů a měření s nimi, a návrhy vhodných školních měření s jejich využitím.

Abstract:

The bachelor thesis is focused on the methods of elemental composition determination using a school X-ray chamber and a scanning electron microscope and their integration into teaching at secondary school. The theoretical part of the thesis deals with the history of the discovery of X-rays, their origin, properties and applications. This part also introduces the history of electron microscopy and its fundamentals. The physical principles of electron microscopy and the main parts of an electron microscope are described and explained. The work also introduces different types of interactions between the primary beam electrons and a sample in an electron microscope and their possible applications for the study of the elemental composition of samples. The theoretical part can be used as educational material for high schools, e.g. for those further interested in physics in physics seminars. In the practical part, we investigated the elemental composition of selected Czech coins by the X-ray fluorescence method using a school X-ray chamber and by the energy dispersive spectroscopy method using a scanning electron microscope. The data measured by both methods were compared with each other and then compared with the data on the composition of coins declared by the Czech National Bank. The practical part of the thesis also includes a description of the two instruments used and the measurements with them, and suggestions for suitable school measurements using them.

Klíčová slova

prvková analýza, rentgenová komora, rentgenové záření, elektronová mikroskopie, mince

Keywords

elemental analysis, X-ray chamber, X-rays, electron microscopy, coins

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 7. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 8. 2023
• Vedoucí: Mgr. Jan Loskot, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Zuzana Malá, Ph.D.

Univerzita Hradec Králové

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Fyzika / Fyzika se zaměřením na vzdělávání, Matematika se zaměřením na vzdělávání