Μέθοδοι Χαρακτηρισμού Ορυκτών και Πετρωμάτων (ΜΟΠ 422)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Η σύγχρονη μελέτη της φύσης των διαφόρων ορυκτών και πετρωμάτων απαιτεί τόσο την εφαρμογή βασικών και προηγμένων μεθόδων χαρακτηρισμού τους, όσο και τη “state-of-the-art” συνδυαστική χρήση αυτών. Στα πλαίσια του μαθήματος δίδεται έμφαση στο χαρακτηρισμό των ορυκτών των διαφόρων Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.) και τεχνητών προϊόντων με συνδυαστική χρήση οπτικής και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (διερχομένου και ανακλώμενου φωτός, SEM & TEM) & ηλεκτρονικής μικροανάλυσης (EPMA), περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) ολικά / bulk και σε μικροκλίμακα (μ-XRD) μαζί με τεχνικές φασματοσκοπίας απορρόφησης ακτινών-Χ με Ακτινοβολία Σύγχροτρον (Synchrotron Radiation XANES/EXAFS) ολικά / bulk και σε μικροκλίμακα (μ-XANES & μ-EXAFS).

Εργαστηριακές Ασκήσεις: Μέθοδοι χαρακτηρισμού ορυκτών και πετρωμάτων (με έμφαση στο χαρακτηρισμό των ορυκτών των Ο.Π.Υ. & των τεχνητών προϊόντων) με χρήση οπτικής μικροσκοπίας (διερχομένου και ανακλώμενου φωτός) & ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM & TEM) & μικροανάλυσης (EPMA). Χαρακτηρισμός ορυκτών και πετρωμάτων με χρήση περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) και φασματοσκοπίας απορρόφησης ακτινών-Χ με ακτινοβολία σύγχροτρον σε διάφορες κλίμακες, (μ)-XANES/-EXAFS. Προπαρασκευή δειγμάτων. Βασικές αρχές ταυτοποίησης ορυκτών και άμορφων γεωλογικών υλικών, μελέτη της κρυσταλλικής δομής (XRD, TEM, XANES, EXAFS), εξακρίβωση της οξειδωτικής κατάστασης (σθένους των στοιχείων, TEM-EELS & XANES-EXAFS), διερεύνηση των χημικών δεσμών και της συναρμογής (XANES-EXAFS), καταγραφή της κατανομής των χημικών στοιχείων σε διάφορες κλίμακες (συνδυασμός SEM, TEM, XANES-EXAFS).
 

Μαθησιακά Αποτελέσματα :

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

•  Αναγνωρίζει την αξία της συνδυαστικής χρήσης σύγχρονων μεθόδων χαρακτηρισμού ορυκτών/πετρωμάτων και Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.).
•  Εκτιμάει Αξιoλογεί) την αξία της ορθής και λεπτομερούς παρασκευής δειγμάτων (sample preparation) για την κατάλληλη μελέτη τους με χρήση σύγχρονων μεθόδων χαρακτηρισμού ορυκτών/πετρωμάτων και Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.).
•  Επιλέγει την κατάλληλη μέθοδο χαρακτηρισμού ορυκτών/πετρωμάτων και Ορυκτών Πρώτων Υλών (Ο.Π.Υ.) που ενδείκνυται να εφαρμόσει.
•  Πειραματίζεται να μελετάει και να χαρακτηρίζει ορυκτά μεταλλευμάτων και τεχνητών προϊόντων με συνδυαστική χρήση οπτικής μικροσκοπίας (OM), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM, EPMA, TEM), περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) και απορρόφησης ακτινών-Χ με ακτινοβολία Σύγχροτρον (XAFS).
•  Αναλύει και αξιολογεί τα δεδομένα (raw data) που έχει συλλέξει από την εκάστοτε μέθοδο χαρακτηρισμού με χρήση λογισμικών προγραμμάτων.

Γενικές Ικανότητες :

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα :

•  Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
•  Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
•  Λήψη αποφάσεων
•  Αυτόνομη εργασία
•  Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
•  Γραπτή επικοινωνία
•  Προφορική επικοινωνία
•  Πρωτοβουλία
•  Αυτοπεποίθηση
•  Αποφασιστικότητα
•  Χρήση Υπολογιστή
•  Επίλυση προβλημάτων

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές :

Οργάνωση διδασκαλίας :

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας :
1. Εισαγωγή μεθόδων χαρακτηρισμού ορυκτών, πετρωμάτων και τεχνητών προϊόντων - Συνδυαστική χρήση της οπτικής & ηλεκτρονικής μικροσκοπίας με την περίθλαση των ακτίνων-Χ (XRD) και με τη φασματοσκοπία απορρόφησης των ακτίνων-Χ με ακτινοβολία Σύγχροτρον (XAFS)
2. Οπτική Μικροσκοπία Διερχομένου Φωτός
3. Οπτική Μικροσκοπία Ανακλώμενου Φωτός
4. Οπτική Μικροσκοπία Ανακλώμενου Φωτός
5. Ηλεκτρονική μικροσκοπία Σάρωσης (SEM)
6. Ηλεκτρονική μικροανάλυση (EPMA)
7. Ηλεκτρονική μικροσκοπία διερχόμενων ηλεκτρονίων (ΤEM)
8. Ηλεκτρονική μικροσκοπία διερχόμενων ηλεκτρονίων (ΤEM)
9. Μέθοδοι προπαρασκευής δειγμάτων για μελέτη με SEM & TEM
10. Οπτική & Ηλεκτρονική Μικροσκοπία: Βιομηχανικών & άλλων Τεχνητών Προϊόντων, πχ. τσιμέντα, κεραμικά, μεταλλουργικά παραπροϊόντα, κ.α.
11. Περίθλαση ακτίνων-Χ (XRD)
12. Φασματοσκοπία απορρόφησης των ακτίνων-Χ με ακτινοβολία Σύγχροτρον (Synchrotron Radiation XANES/EXAFS)
13. Φασματοσκοπία απορρόφησης των ακτίνων-Χ με ακτινοβολία Σύγχροτρον (Synchrotron Radiation XANES/EXAFS).


Προτείνεται η επιτυχής παρακολούθηση των παρακάτω μαθημάτων:
- Γενική Χημεία (ΧΗΜ-101)
- Φυσική Ι (ΦΥΣ-101)
- Φυσική ΙΙ (ΦΥΣ-102)
- Αναλυτική Χημεία (ΧΗΜ-102)
- Γενική Ορυκτολογία (ΜΟΠ-102)
- Συστηματική Ορυκτολογία (ΜΟΠ-201)
 

Αξιολόγηση :

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία :

A. Ελληνική βιβλιογραφία (Υποχρεωτική):
- Αλεβίζος Γ. (2019): Μικροσκοπία Ορυκτών Πρώτων Υλών & Τεχνητών Προϊόντων, Χανιά
- Θεοδωρίκας Σ.Σ. (2013): Ορυκτολογία – Πετρολογία, Εκδόσεις ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΤΕΧΝΕΣ «ΜΕΛΙΣΣΑ» Α.Ε., Θεσσαλονίκη, 4η Έκδοση [Κωδ. ΕΥΔΟΞΟΣ: 38144135] (μόνον τα κεφάλαια 3 & 4)
- Κωστάκης Γ. (2009): Γενική Ορυκτολογία (μόνον το κεφάλαιο V)
- Κωστάκης Γ. (1988): Οπτική Κρυσταλλογραφία, Χανιά
- Χριστοφίδης Γ. & Σολδάτος Σ. (2012): Οπτική Ορυκτολογία [Κωδ. ΕΥΔΟΞΟΣ: 22768264] 1,*

B. Αγγλική βιβλιογραφία (προαιρετική):
- Craig J.R. (2001): Ore-mineral textures and the tales they tell, The Canadian Mineralogist, 39, 937-956.
- Egerton R.F. (2005): Physical Principles of Electron Microscopy: An Introduction to TEM, SEM, and AEM, Springer.
- Klein C. & Hurlbut C.S.Jr. (1999): Manual of Mineralogy (after J.D. Dana), J. Wiley & Sons, revised 21st Edition
- Lufkin J.L. (2012): Ore Mineralogy & Microscopy, Golden Publishers
- MacKenzie W.S. & Guilford C. (1998): Atlas of Rock-Forming Minerals in Thin Section, Longman Scientific & Technical.
- MacKenzie W.S. et al. (1982): Atlas of Igneous Rocks and their Textures, Longman Scientific & Technical.
- Neumann U. (2016): Guide for the Optical Identification of some Important Ore and Gangue Minerals, Tübingen University Press
- Neumann U. (2020): Guide for the Microscopical Identification of Ore and Gangue Minerals, Second Edition, Tübingen University Press (https://publikationen.uni-tuebingen.de/xmlui/handle/10900/89893)
- Yardley B.W.D. et al. (1995): Atlas of Metamorphic Rocks and their Textures, Longman Scientific & Technical.

Γ. Προσωπικές σημειώσεις (μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class)