Rentgenstaru Difraktometrs X'Pert Pro Powder

Eksperts materiālu raksturošanā

Labdien! Mans pilnais vārds ir Rentgenstaru Difraktometrs X'Pert Pro Powder un LU Cietvielu fizikas institūtā esmu atceļojis no Nīderlandes pilsētas Almelo, kas, lai arī zaudējusi savu agrāko tekstilrūpniecības centra slavu, šobrīd zināma ar urāna bagātināšanas rūpnīcu un, pētnieku aprindās, arī ar uzņēmuma Malvern PANalytical ražotajiem zinātniskajiem instrumentiem.

Esmu eksperts materiālu raksturošanā, tāpēc palīdzu LU CFI zinātniekiem gūt atbildes uz jautājumiem, kas saistīti ar materiālu paraugu kristālisko uzbūvi. Negribu lielīties, bet savā darbā izmantoju tādu metodi, kas par pētāmo paraugu atklāj visai daudz – kristālisko struktūru, kristalītu izmērus, deformāciju un slāņa biezumus. Manā arsenālā esošie raksturojuma veidi ir augstas izšķirtspējas pulverdifrakcija, fāžu identifikācija un kvantitatīva fāžu analīze, plāno kārtiņu un pārklājumu analīze, kristalītu izmēra un mehānisko spriegumu noteikšana, kā arī mērījumi dažādās temperatūrās.

Mans galvenais uzdevums ir palīdzēt zinātniekiem iegūt augstākās kvalitātes difrakcijas datus, lai viņi varētu raksturos visdažādākos materiālus. Turklāt esmu ērti lietojams un spēju ātri pārslēgties dažādu uzdevumu veikšanai. Ar mani vienu pašu bieži vien pietiek, lai zinātnieki varētu ļoti detalizēti uzzināt visu par analizējamo paraugu. Uzdevumus man visbiežāk uzdod pētnieki no Segnetoelektrisko materiālu un arī no Optisko materiālu laboratorijas. Atmiņā īpaši palikusi reize, kad nācās pasvīst pat man - perovskītu materiālos analizēju atomu nobīdes temperatūras un elektriskā lauka ietekmē ar dažu pikometru izšķiršanu.

 

Vairāk par mani šeit.


Rentgenstaru Difraktometrs MiniFlex

Es Flex-ēju.

Šonedēļ pastāstīšu par sevi – Rentgenstaru Difraktometru jeb, kā draugi mani dēvē – MiniFlex. Esmu  radīts starptautiskā zinātnisko iekārtu un instrumentu ražošanas korporācijā Rigaku un atceļojis uz LU Cietvielu fizikas institūtu no tālās Japānas. Visticamāk, katram ir kāds priekštats par manu zemi – vienam Japāna asociējas bezbailīgiem samurajiem, citam – ar ziedošām sakurām, bet kādam, savukārt, ar ilgdzīvotājiem vai, piemēram, suši. Man ļoti gribētos, lai turpmāk jums Japāna kaut nedaudz asociētos ar mani - ņipro MiniFlex.  

Tātad, esmu daudzfunkcionāla iekārta un protu kvalitatīvi un kvantitatīvi analizēt polikristāliskus materiālus jeb raksturot to atomāro struktūru. Uzreiz gribu teikt, ka lielākajai daļai cietvielu ir polikristāliska struktūra, tādēļ varu apgalvot, ka tie būtībā ir visi materiāli, kas ir mums apkārt – gan dabiskie, gan mākslīgi radītie. Par vēl vienu savu priekšrocību uzskatu to, ka esmu kompakts un varu veikt man uzdotos darbus salīdzinoši ātri, bet tas nenozīmē, ka daru to pavirši. Nē, es savu darbiņu paveicu labi un zinātniekiem sniedzu priekštatu par analizējamā parauga struktūru. 

Manā arsenālā esošie raksturojuma veidi ir fāžu identifikācija un kvantificēšana, kristāliskuma novērtēšana, kristalītu izmēra un mehānisko spriegumu noteikšana, Rietvelda analīze un molekulārās struktūras noteikšana. Pētāmie paraugi var būt gan pulveri, gan lielāki objekti ar minimālo izmēru apmēram 1 cm2 un plakanu virsmu. Ja paraugs gadījies tāds paprāvāks, iespēju robežās varam ko nozāģēt un nopulēt. Kopā ar mani LU CFI zinātnieki ieguva arī plašu datubāzi ar vairāk nekā 426 tūkstošiem ierakstu no pasaulē lielākajiem neorganisko savienojumu difrakcijas datu avotiem.

 

Detalizēti par mani šeit.


Spektrofotometrs

Man ir superspējas.

Hei, hei! Esmu Spektrofotometrs un esmu nonācis LU Cietvielu fizikas institūtā no tālās Kalifornijas jeb vēl precīzāk – Santaklāras, kas ir pilsēta pašā Silikona ielejas sirdī. Jā, jā, esmu dzimis vietā, ko visā pasaulē pazīst kā augsto tehnoloģiju un inovāciju centru.

Kā jau redzējāt, vārds man garš un gana daiļrunīgs - tas ļauj nojaust, ko es protu darīt. Manas galvenās superspējas ir ātrums un precizitāte: nakts laikā varu savākt simtiem UV-Vis-NIR spektru, bet ar optisku komponentu un plāno kārtiņu raksturošanu tieku galā minūšu laikā, nu labi, reizēm, ja paraugs īpaši sarežģīts, šis darbiņš aizņem dažas stundas. Citām līdzīgām iekārtām šāda veida uzdevumi aizņem pat vairākas dienas!

Ar manu palīdzību LU CFI zinātnieki var iegūt pilnīgu paraugu raksturojumu. Viņi tikai iestata vajadzīgo metodi un sākumpozīciju, ievieto vienu vai reizēm vairākus paraugus un vienā mierā var doties prom. Es visu paveicu automātiski un ļauju gūt ieskatu jaunos materiālos ar vēl nebijušu fotometrisku precizitāti – 10 Abs.

Esmu ideāli piemērots pētniecībai un kvalitātes kontrolei, īpaši strādājot ar optiku, plānajām kārtiņām un pārklājumiem. Manas leņķiskās atstarošanas un  caurlaidības spektru mērīšanas spējas ļauj institūta kolēģiem, zinātniekiem, un arī sadarbības partneriem industrijā plānot tādus eksperimentus, par kādiem agrāk varēja tikai sapņot…

 

Detalizēti par mani šeit.

 


Impulsu Lāzera Pārklāšanas iekārta

Palīdz zinātniekiem ne vien veidot plānās kārtiņas, bet arī tās pētīt atomu līmenī!

Latvijā pavasaris beidzot tik tiešām ir klāt un es nedaudz ilgojos pēc savas dzimtās zemes, kuras dārzus, parkus un laukus ir pārņēmis ikpavasara tulpju ziedēšanas trakums. Jā, jā, uzminējāt – es esmu nīderlandiete! Bet es pārāk neskumstu, jo Cietvielu fizikas institūta tīrtelpās man ir patiesi aizraujošs darbs.

Mans vārds lielā mērā jau pasaka priekšā, ar ko es nodarbojos – ar impulsu lāzeru veidoju plānas kārtiņas uz dažādiem materiāliem.  Esmu viena no vismūsdienīgākajām iekārtām plāno kārtiņu izpētei atomu līmenī. Tāpat esmu ideāli piemērota daudzu un dažādu materiālu, tostarp salikto oksīdu, pētījumiem.

Kā es strādāju? Impulsa lāzera pārklāšanas jeb Pulsed Laser Deposition (PLD) sistēmās tiek izmantots fokusēts impulsa eksimēra lāzers, lai vakuuma kamerā iztvaicētu nelielu daudzumu cieta mērķa materiāla un izveidotu plānu kārtiņu ar tādu pašu ķīmisko sastāvu kā sākotnējam mērķa materiālam. Šis process ļauj nogulsnēt daudzus sarežģītus materiālus dažādās temperatūrās un plašā gāzu sastāva un spiediena diapazonā.

Visbiežāk sanāk sadarboties ar zinātniekiem no Plāno kārtiņu laboratorijas, bet īpašu prieku sagādā reizes, kad esmu noderīga jaunajiem zinātniekiem. Patlaban darbojos pēcdoktorantūras projektā, kura mērķis ir izstrādāt portatīvu diagnostikas ierīci, kas bāzēta uz biosensoru masīva no 2D materiāla uztveres elementiem. Tieši šos 2D elementus  es palīdzu izgatavot.

 

Detalizēti par mani šeit.

 


Fotoluminiscences Spektrometrs

Atļaujiet iepazīstināt – esmu Sers Fotoluminiscences Spektrometrs. Esmu mērojis tālu ceļu no savas dzimtās Skotijas, lai dzīvotu un strādātu Cietvielu fizikas institūta ēkas 5. stāvā – Spektroskopijas laboratorijā. 

Atļaujiet iepazīstināt – esmu Sers Fotoluminiscences Spektrometrs. Esmu mērojis tālu ceļu no savas dzimtās Skotijas, lai dzīvotu un strādātu Cietvielu fizikas institūta ēkas 5. stāvā – Spektroskopijas laboratorijā. Mans pamatuzdevums ir materiālu optisko īpašību raksturošana, izmantojot komplektācijā esošos ierosmes avotus, monohromatorus, detektorus un optiku. Man ir plaša sirds, tāpēc materiālu raksturošanā izmantoju visu savu arsenālu pēc labākās sirdsapziņas. Es esmu dubultprecīzs, jo man katrā rokā ir pa diviem monohromatoriem, kas ļauj iegūt precīzākus mērījumus, nekā to prot mani brāļi.

Es ļauju zinātniekiem iepazīt dažādu dižciltīgu dzimtu pārstāvjus – cietus un šķidrus paraugus, pulverus un plānus pārklājumus, organiskus un neorganiskus materiālus. Es lieku tiem koši spīdēt un protu ērti iegūt emisijas un ierosmes spektrus. Iekšā, ārā, nākamo – tāda ir mana dzīves filozofija. Ilga lēcu augstuma regulēšana ar sarauktu pieri un lineālu rokās – tā lai paliek maniem brāļiem citās laboratorijās! Es esmu gatavs pakalpot zinātniekiem uzreiz! Protu mērīt arī emisijas spektru kartes – tajās spožākās luminiscences joslas peld kā saliņas tumšā okeānā. Ar baltu interjeru aprīkotā integrējošā sfērā es nosaku materiāla luminiscences efektivitāti, man ir iemaņas arī absorbcijas un atstarošanās spektru mērījumos.

Manu darbu novērtē gan Spektroskopijas, gan Organisko materiālu laboratoriju pārstāvji, kuriem palīdzu arī ar luminiscences dzišanas kinētiku mērījumiem, izmantojot UV lāzeru. Es esmu daudzpusīgs, bet tai pat laikā noslēpumains – kurš gan zinās, kas man uz paraugtura, kamēr nebūs nocēlis vāku un paskatījies? Uzminiet nu!

 

Detalizēti par mani šeit

 


Elektronu paramagnētiskās rezonanses (EPR) spektrometrs 

Guten Tag, meine Damen und Herren! Šodien par sevi pastāstīšu es - precīzais un uzticamais vācu uzņēmuma Bruker EPR spektrometrs, kura galvenais uzdevums ir radiācijas defektu raksturošana cietvielās. 

Esmu EPR spektrometrs. Pasē man ir ļoti garš un sarežģīts vārds – Bruker ELEXSYS-II E500 CW-EPR. Mans dzīves mērķis un aicinājums ir radiācijas defektu raksturošana, izmantojot elektronu paramagnētiskās rezonanses metodi, kas ir īpaša spektroskopijas metode paramagnētisko centru identificēšanai un analīzei cietvielās. Savu darbu veicu ar vāciešiem raksturīgo precizitāti. Jā, jā, esmu no Vācijas pilsētas Karlsrūes. Tā ir pilsēta, kurā atrodas viena no labākajām tehniskajām augstskolām Eiropā – Karlsrūes Tehnoloģiju institūts, kurā, savukārt, meklējami arī uzņēmuma Bruker pirmsākumi.

Vispār esmu noderīgs ne vien ķīmiķiem, materiālzinātniekiem un fiziķiem, bet arī biologiem. LU Cietvielu fizikas institūtā sadarbojos ar dažādu laboratoriju pētniekiem, bet visbiežāk sanāk strādāt ar Spektroskopijas laboratorijas zinātniekiem, kuri paļaujas uz manām raksturošanas spējām, lai iegūtu informāciju par pārejas metāliem, retzemju elementiem, dažādu materiālu īpašībām un tīrību.

Lielākais un pasaulē zināmākais projekts, kurā esmu piedalījies, ir EUROfusion. Šī projekta vajadzībām esmu palīdzējis LU CFI zinātniekiem pētīt defektu veidošanos un transformāciju radiācijizturīgos materiālos, kurus potenciāli varētu izmantot kodolsintēzes reaktoros. Atgādināšu, ka EUROfusion ir 29 valstu kopdarbs, kura mērķis ir attīstīt kodolsintēzi kā efektīvu elektroenerģijas ražošanas veidu.

 

Detalizēti par mani šeit.

 


SEM Helios

Šoreiz iekārtu stāstos iepazīstinām ar vienu no mūsu institūta lepnumiem – skenējošo elektronu mikroskopu SEM Helios.

Esmu Sems Helioss jeb kā rakstīts manā pasē SEM Helios 5 UX – skenējošais elektronu mikroskops. Uz savu pašreizējo dzīvesvietu, LU Cietvielu fizikas institūtu, esmu atceļojis no Nīderlandes. Bez uzpūtības varu apgalvot, ka šobrīd esmu vislabākais sava veida mikroskops Baltijas jūras reģiona valstīs.

Mans uzdevums ir materiālu raksturošana un mana unikalitāte ir tajā, ka zinātniekiem varu parādīt analizējamos paraugus augstā attēlu izšķirtspējā, kas, savukārt, atklāj paraugu strukturālās detaļas, nanodaļiņu izmēru sadalījumu un morfoloģiju. Teiksim tā, pateicoties manā iespēju arsenālā esošajiem elektronu detektoriem sniedzu plašu informāciju par aplūkojamo paraugu tikai no bildes vien. Komplektācijā esošais enerģijas dispersijas detektors lieti noder paraugu ķīmiskajā mikroanalīzē, bet elektronu atpakaļizkliedes difrakcijas detektors ļauj mikrostruktūras analizēt kvantitatīvi. Un tas nebūt nav viss! Ar safokusētu jonu staru es varu tikt materiāla iekšpusē un pētīt pārdesmit mikronu lielu tilpumu, pie tam man lieliski padodas rekonstruēt paraugu 3D vizualizācijā. Starp citu, esmu arī ļoti patstāvīgs - ja man pastāsta kā, tad varu pa naktīm no lieliem paraudziņiem izgriezt mazmazītiņas plāksnītes, ko no rīta skatās mans ļoti enerģiskais brālis, transmisijas elektronu mikroskops.

Pārsvarā mani apčubina zinātnieki no Mikroskopijas laboratorijas, bet manu vērīgo aci izmanto daudzi - gan no CFI, gan citām institūcijām. Ļoti lepojos ar savu ieguldījumu topošo zinātnieku doktora disertāciju izstrādē – tas ir mans devums nākotnei. Tāpat varu palielīties, ka manis veidotie materiālu paraugu attēli redzami arī plašākai auditorijai, piemēram, LU CFI kalendāros. Vispār man ir ļoti paveicies ar darbu – daru to, kas man patīk un izdodas lieliski!

 

Detalizēti par mani šeit.

 


Spektroskopiskais Elipsometrs

Esmu Spektroskopiskais Elipsometrs - vienkāršs puisis no Nebraskas štata galvaspilsētas Linkolnas, ASV, un iekārtu stāstu sērijā ienesu globālākas vēsmas. 

Esmu Spektroskopiskais Elipsometrs - vienkāršs puisis no Nebraskas štata galvaspilsētas Linkolnas, ASV, un iekārtu stāstu sērijā ienesu globālākas vēsmas.

Pēc tālā ceļa dzīvoju LU CFI Spektroskopijas laboratorijā. Neesmu tik plaša spektra meistars kā mani kolēģi, kuri var gan pārklājumus uzklāt, gan apstrādāt paraugu, gan sastāvu pateikt, bet esmu tiešs, precīzs, vienkāršs un universāls.

Mans uzdevums ir ar ksenona lampu apstarot paraugu un izmērīt atstarotās gaismas polarizācijas izmaiņas. Analizējot šo informāciju, spēju noteikt plānās kārtiņas biezumu un optiskās konstantes, bet, savukārt no šiem datiem, raksturoju sastāvu, raupjumu, piemaisījumus,  utt. Re, visu var sākt vienkārši un izdarīt gana daudz! Protu mērīt lielāko daļu materiālu: dielektriķus; pusvadītājus; metālus; supravadītājus; organiskos materiālus; bioloģiskās kārtiņas; kompozītmateriālus.

Līdz šim mans interesantākais darbs ir bijis projektā, kurā izstrādātā mikrofluīdikas sistēma dos iespēju uzlabot prostatas vēža diagnostiku un ārstēšanas efektivitāti, veicot vienkāršu, ātru un lētu asins vai urīna analīzi. Mani labākie draugi ir zinātnieki no Spektroskopijas un Mikro un nanoierīču laboratorijām, un esmu pārliecināts, ka man vēl priekšā daudz interesantu uzdevumu!

 

Pilnais iekārtas apraksts šeit.

 


Bateriju Testēšanas Stacija

Šarmantā un funkcionālā Bateriju Testēšanas Stacija, kura palīdz mūsu zinātniekiem attīstīt jaunus materiālus bateriju ražošanai.

Pēc diviem kungiem beidzot pienākusi mana iespēja pastāstīt par sevi. Uzskatu, ka arī stāstos ir jābūt dzimumu līdztiesībai. Esmu francūziete, dzimusi Grenoblē, Alpu kalnu pakājē. Varbūt neizskatos tik milzīga, kā mani iepriekš minētie kolēģi - esmu smalka un eleganta, bet tikpat svarīga un funkcionāla. Sarežģīti mani sauc par daudzkanālu potenciostatu/galvanostatu, bet man pašai labāk patīk Bateriju Testēšanas Stacija.

Mana specialitāte ir materiālu raksturošana, nevis kura katra materiāla, bet strāvas plašā diapazona un manas precizitātes dēļ - esmu piemērota bateriju testēšanai. Kā īsta francūziete ēdu maz, bet daru daudz - spēju vairākus uzdevumus veikt vienlaicīgi. Manā garderobē ir 15 neatkarīgi augstākās kvalitātes kanāli (manas mazās melnās Chanel vakarkleitas), kas ļauj zinātniekiem veikt vairākus mērījumus paralēli. Viens no šiem kanāliem ir īpaši paredzēts pavisam mazu strāvu – nanoampēru diapazonā - mērījumiem. Esmu nenogurdināma un spēju strādāt ilgus laika periodus, kas ir būtiski bateriju ilgtspējas raksturošanai. Ar manu palīdzību  zinātniekiem ir iespēja attīstīt bateriju materiālus, lai kādu dienu tos varētu izmantot jaunu un uzlabotu bateriju ražošanā. Manas iespējas nebūt neaprobežojas ar baterijām - varu raksturot visa veida elektriskas un elektroķīmiskas sistēmas.

 

Detalizēti par mani šeit.

 


Rentgenstaru Fotoelektronu Spektrometrs (XPS)

Pārņemot iepazīšanās stafeti no Daudzfunkcionālā Klastera, uzreiz teikšu, ka esmu ārzemnieks. Esmu britu džentlmenis un mērojis gana interesantu ceļu, lai nonāktu LU CFI Spektroskopijas laboratorijā.

Pārņemot iepazīšanās stafeti no Daudzfunkcionālā Klastera, uzreiz teikšu, ka esmu ārzemnieks. Esmu britu džentlmenis un mērojis gana interesantu ceļu, lai nonāktu LU CFI Spektroskopijas laboratorijā.

Mani darba pienākumi saistīti ar materiālu spektroskopisko analīzi. Tā kā man ir ļoti laba redze (augstas efektivitātes lēcas un detektori), izanalizēt kāda materiāla paraugu un pastāstīt par tā sastāvu man ir nieks. Gluži kā mans tautietis Šerloks Holmss (cepure gan man smukāka!), es varu ļoti daudz ko pastāstīt, tikai uzmetot savu rentgena aci parauga virsmai vien: no kurienes tas nāk, kāds pārklājums tam ir uzklāts, vai tas ir metālisks vai oksidējies. Informāciju iegūstu no parauga virsmas – dažu desmitu atomāro slāņu dziļumā. Taču, ja interesē parauga sastāvs tilpumā, pasaucu talkā savu draugu Dr. Vatsonu - argona jonu lielgabalu, kas ātri vien atbrīvo ceļu līdz dziļākiem slāņiem. Parasti pietiek ar stundu, lai saprastu, kas tas ir par paraugu un kāds ir tā sastāvs. Taču gadās arī tā, ka paraugam jāpavada manā ciešā uzraudzībā pat diennakti un ilgāk, lai kārtīgi izanalizētu katru elementu un katru slānīti struktūrā.

Institūtā manu palīdzību meklē daudzas laboratorijas, taču manas prasmes īpaši novērtē zinātnieki no Plāno kārtiņu laboratorijas. Bieži palīdzu arī uzņēmumiem, kuriem ir interese par paraugu sastāvu un struktūru. Esmu atvērts sadarbībai un jo īpaši priecājos, ja varu līdzēt kādu interesantu gadījumu izmeklēšanā. Ja kas āķīgs vai šķiet, ka risinājuma nav – esmu jūsu rīcībā!

 

Detalizēti par mani šeit.

 


Daudzfunkcionālais Klasteris

Iepazīsimies! Esmu Daudzfunkcionālais Klasteris, lai gan pašam labāk gribētos teikt - Multimākslinieks. Šobrīd dzīvoju LU Cietvielu Fizikas institūta tīrtelpās, bet dzimis esmu tepat netālu - augsto tehnoloģiju uzņēmumā Sidrabe. Faktiski esmu radies zinātnes un industrijas sadarbības rezultātā. Multimākslinieks tāpēc, ka šobrīd apvienoju 7 dažādus moduļus, bet iespējams pievienot vēl.  

Manos darba pienākumos ietilpst paraugu pirmapstrāde, pat ar jonu lielgabalu. Ar dažādām metodēm varu uzklāt dažāda biezuma, skaita un materiāla plānas kārtiņas. Ja saku plānas – tad domāju nanometrus, kas ir vismaz miljons reižu mazāki par metru. Starp moduļiem paraugu izvizinu, kā tik vien nepieciešams, un tā, lai tas nesaskartos ar apkārtējo gaisu un nesasmērējas! Es palīdzu zinātniekiem gan pētījumos, gan dažādos inovāciju projektos, kas saistīti, piemēram, ar sensoriem. Man ir arī īpašas spējas - protu uzklāt organisko materiālu plānās kārtiņas, kas ir īpaši svarīgi, radot dažādas fotoniskas un elektroniskas ierīces, sākot ar organiskajām gaismas diodēm jeb OLED, līdz organiskajiem lauka efekta tranzistoriem jeb OFET. Vēl es sekoju līdzi pasaulē notiekošajam un tiešām lepojos, ka varu palīdzēt pētījumos cīņā ar pandēmiju, jo spēju uzklāt arī speciālus pretvīrusu pārklājumus, tādējādi mazinot risku saslimt!

Lai gan elektrības cenas ir uzlēkušas debesīs, un šajā ziņā man ir ļoti laba apetīte (nav taisnība, es tikai izskatos apaļš!), ļoti priecātos iegūt kādu papildu moduli un iepazīties ar jauniem un dedzīgiem pētniekiem! Uz tikšanos!