Рабочая программа учебной дисциплины Воздействие плазмы и пучков заряженных частиц на вещество ф тпу 1-21/01 icon

Рабочая программа учебной дисциплины Воздействие плазмы и пучков заряженных частиц на вещество ф тпу 1-21/01


Смотрите также:
Рабочая программа учебной дисциплины Воздействие плазмы и пучков заряженных частиц на вещество ф...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Программа вступительного испытания собеседования для магистерской программы «физика пучков...
Исследование свойств когерентного излучения релятивистских электронов в макроскопических...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 министерство образования и науки российской...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 федеральное агентство по образованию...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...



Загрузка...
скачать

СТП ТПУ 2.4.01-02


Рабочая программа учебной дисциплины

Воздействие плазмы и пучков заряженных частиц на вещество



Ф ТПУ 7.1-21/01

“УТВЕРЖДАЮ”


Декан ЕНМФ

____________Ю. И. Тюрин

“___”____________ 2006 г.


ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЫ И ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ НА ВЕЩЕСТВО


Рабочая программа для направления 010700 «Физика»,

магистерская программа 010705 «Физика плазмы»


Факультет естественных наук и математики (ЕНМФ)

Обеспечивающая кафедра: водородной энергетики и плазменных технологий (ВЭПТ))

Курс V

Семестр X

Учебный план набора магистров 2006 года


Распределение учебного времени

Лекции 54 час

Практические занятия 18 час

Лабораторные занятия 0 час
^

Всего аудиторных занятий 72 чаc


Самостоятельная (внеаудиторная) работа 108 час

Общая трудоёмкость 180 час


Форма отчетности экзамен


2006

Предисловие


1. Рабочая программа составлена на основе ГОС ВПО для направления 010700 Физика, утвержденного 17.03.2000г., рег.№ 176 ен/бак


РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании кафедры водородной энергетики и плазменных технологий _____________ (дата) протокол № ___.


2. Разработчик: доцент каф. ВЭПТ ________________________ Г.А. Блейхер


3. Зав. кафедрой ВЭПТ, профессор _______________ В.П. Кривобоков


4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом естественных наук и математики и СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. кафедрой ВЭПТ, профессор ______________В.П. Кривобоков



_________________________________________________________________________

УДК 537.53:621.384




Аннотация



СДМ.Р.01. Воздействие плазмы и пучков заряженных частиц на вещество


010700(б) - 010705 (м)


Каф. ВЭПТ ЕНМФ

Доц., к.ф.-м.н. Блейхер Г.А.

Тел./факс: (3822)-417954


Цель: сформировать знания о закономерностях воздействия плазмы и пучков заряженных частиц на вещество, научить формулировать физические задачи и делать их математическую постановку, подготовить к самостоятельному изучению оригинальных работ в этой области.


Содержание: основы теории радиационных процессов в веществе; пространственное распределение выделенной энергии ускоренных заряженных частиц; вторичные излучения; термализация и заряжение при облучении вещества потоками заряженных частиц; диссипация энергии пучков заряженных частиц в веществе; эрозия поверхности под действием потоков заряженных частиц; радиационные дефекты в твердом теле; массоперенос; особенности воздействия плазмы на вещество.


Курс 5 (10 сем – экзамен).

Всего 180 ч, в т. ч.: СР 108 ч, 72 ч. ауд.: Лк 54 ч, Лб 0 ч, Пр 18 ч


^ The Summery

СДМ.Р.01. Plasma and charged particles beams effect on the substance

010700(б) - 010705 (м)


Hydrogen Energy and Plasma Technologies Department

Faculty of Natural Sciences and Mathematics

Associate Professor G. Bleicher


^ The purpose: to form knowledge about regularities of plasma and charged particles beams effect on the substance; to teach to formulate the physical problems and their mathematical description; to make ready for self-instruction of original works in this field.

The contents: the theory basis of radiation processes in the substance; spatial distribution of energy released by accelerated charged particles in the substance; secondary radiation; thermalization and dielectric charging under irradiation by charged particles flows; charged particles beam energy dissipation in the substance; surface erosion under the action of charged particles flows; radiation damages in solids; mass transfer; particularities of plasma effect on the surface.

^

Цели и задачи учебной дисциплины

Цели преподавания дисциплины


Целью преподавания дисциплины является подготовка специалистов, обладающих современными теоретическими представлениями о воздействии пучков заряженных частиц и потоков плазмы на вещество, освоивших экспериментальные и расчетные методы исследований в этой области, научившихся работать с научной литературой с применением современных информационных технологий, умеющих готовить научные доклады и статьи, способных к дальнейшему освоению принципов разнообразного технологического применения плазмы и пучков заряженных частиц в различных отраслях промышленности.
^

Задачи изложения и изучения дисциплины реализуются в следующих

формах деятельности:


  • лекции нацелены на освоение современных теоретических представлений в области воздействия пучков заряженных частиц и плазмы на вещество;

  • практические занятия направлены на активизацию познавательной деятельности студентов и освоение экспериментальных и расчетных методов исследований в области преподаваемой дисциплины;

  • выполнение индивидуальных заданий предусматривает развитие навыков решения конкретных практических и проблемных задач;

  • подготовка рефератов предоставляет возможность научиться работать с оригинальной научной литературой, систематизировать и анализировать получаемые знания, формулировать физическую сущность поставленной задачи и способы ее решения;

  • консультации;

  • прочая самостоятельная внеаудиторная работа направлена на закрепление получаемых теоретических знаний, приобретение навыков самостоятельного освоения нового материала и решения конкретных задач.



^

Содержание теоретической части дисциплины – X семестр (54 часа)





  1. Классификация способов обработки материалов потоками заряженных частиц. Общие черты и особенности воздействия на вещество различных видов потоков заряженных частиц. Структура, цели и задачи настоящего курса (2 часа).



^

Обзор наиболее значимых процессов, происходящих в твердом теле при его бомбардировке заряженными частицами (2 часа).


    1. Процессы, происходящие при торможении ускоренных ионов в веществе.

    2. Процессы, происходящие при прохождении ускоренных электронов через вещество.




  1. Основы теории переноса излучения в веществе. (4 часа)

    1. Сечения взаимодействия.

    2. Тормозная способность вещества.

    3. Полный пробег ускоренной частицы в веществе.

    4. Основные понятия и определения в теории переноса излучения в веществе (фазовое пространство, дифференциальная плотность потока частиц, интеграл столкновений, энергетический спектр излучения, интенсивность излучения и др.).

    5. Кинетическое уравнение, его физический смысл и структура.

    6. Физические приближения, используемые для упрощения кинетического уравнения.




  1. Выделение энергии ускоренных электронов в веществе (4 часа)

    1. Торможение ускоренных электронов в веществе. Уравнение Бете. Формула Бете-Блоха. Траекторный пробег электрона.

    2. Угловое рассеяние электронов (первое приближение Борна; однократное рассеяние; многократное рассеяние; влияние углового рассеяния на глубину проникновения электронов в вещество).

    3. Закономерности поглощения электронов веществом, коэффициенты пропускания и поглощения, глубина проникновения электронов, разные виды пробегов, обратное рассеяние электронов.

    4. Нахождение пространственного распределения удельных потерь энергии и пробегов.




  1. Потери энергии и пробеги ускоренных ионов в веществе (4 часа).

    1. Потери энергии при упругих столкновениях (потенциалы взаимодействия; потенциалы и сечения, используемые в аналитических расчетах; ядерная тормозная способность; особенности ядерного торможения).

    2. Потери энергии в неупругих взаимодействиях (электронная тормозная способность; электронное торможение в широком диапазоне энергий ионов, особенности электронного торможения).

    3. Об обобщенной теории Линдхарда торможения атомных частиц. Соотношение ядерных и электронных потерь.

    4. Пространственное распределение линейных потерь энергии на основе модели Линдхарда-Шарфа-Шиотта. Потери энергии на ядерное и электронное торможение. Полные потери энергии. Расчет проективного пробега и страгглинга бомбардирующих ионов.




  1. Вторичные излучения (4 часа).

    1. Тормозное излучение при прохождении ускоренных заряженных частиц в веществе.

    2. Потери энергии на тормозное излучение и ионизацию при прохождении ускоренных электронов через вещество.

    3. Взаимодействие вторичных фотонов с веществом.

    4. Другие виды вторичного излучения при прохождении заряженных частиц через вещество.




  1. Термализация частиц и радиационное заряжение диэлектриков. (2 часа).

    1. Определение термализации ускоренных заряженных частиц в веществе.

    2. Природа появления объемного заряда при облучении материалов пучками заряженных частиц. Особенности электронного и ионного облучений. Влияние радиационного заряжения на пробег ускоренных частиц и функцию пространственного энерговыделения.

    3. Подходы к исследованию радиационного заряжения диэлектриков.




  1. Тепловые и термомеханические процессы в твердом теле, стимулированные воздействием пучков заряженных частиц и потоков плазмы (6 часов).

    1. Понятие диссипации энергии пучков заряженных частиц и потоков плазмы в веществе. Каналы диссипации энергии излучения в веществе. О механизме нагрева вещества. Классификация потоков заряженных частиц для математического описания стимулированных ими тепловых процессов. Функция энерговыделения.

    2. Тепловые процессы в веществе при облучении потоками заряженных частиц и плазмы.

8.3. Термомеханические напряжения. Упругие, упругопластические и ударные волны. Расчет статических напряжений.



  1. Эрозия поверхности под действием пучков заряженных частиц и потоков плазмы (8 часов).

    1. Распыление: основные определения, механизмы, основные принципы современной теории распыления, наиболее значимые факторы для коэффициента распыления; особенности распыления кристаллов; изменение топографии поверхности в результате распыления; об электронном распылении. (4 часа)

    2. Испарение. Различные механизмы испарения. Математическое описание кинетики испарения. Соотношение распылительной и испарительной компонент эрозии в различных режимах облучения поверхности пучками заряженных частиц. (2 часа)

    3. Другие виды эрозии. (1 час)

    4. Десорбция. (1 час)




  1. Радиационные дефекты в твердом теле (8 часов).

    1. Общие представления о радиационных повреждениях.

    2. Основные типы структурных дефектов.

    3. Стадии радиационной повреждаемости.

    4. Этап генерации дефектов (смещения атомов и первично-выбитые атомы; образование каскадов смещений; каскадная функция; распределение генерации смещенных атомов по глубине).

    5. Вторичные процессы при образовании дефектов (диффузионная стадия и стадия эволюции стоков).

    6. Примеры образования дефектных структур при ионном облучении. Аморфизация.

    7. Отжиг дефектов.

    8. Влияние дефектной структуры на макроскопические свойства материалов.

    9. Особенности дефектообразования под действием других видов излучения.




  1. Перенос атомов в конденсированной фазе при воздействии пучков заряженных частиц и потоков плазмы (4 часа).

    1. Диффузия, коэффициенты диффузии, законы диффузии.

    2. Радиационно-стимулированная диффузия.

    3. Баллистическое ионное перемешивание.

    4. Механизмы усиления массопереноса при мощном импульсном воздействии.




  1. Особенности воздействия плазмы на вещество (6 часов).

12.1. Процессы, происходящие в области соприкосновения плазмы с поверхностью.

12.2. Моделирование энергетического потока на границе раздела плазма – твердое тело.

12.3. Изменение поверхности твердого тела при взаимодействии с плазмой.

12.4. Механизмы осаждения атомов из плазмы на поверхность твердого тела.
^

Тематика практических занятий (18 часов)





  1. Основы теории радиационных процессов в материалах и переноса излучения в веществе (потенциалы упругого взаимодействия, сечения взаимодействия, кинетическое уравнение переноса) (2 часа).

  2. Прохождение ускоренных электронов в веществе. Построение функции пространственного распределения удельных потерь энергии и нахождение пробегов (2 часа).

  3. Торможение ускоренных ионов в веществе. Функция пространственного распределения линейных потерь энергии и пробеги (2 часа).

  4. Коллоквиум (2 часа).

  5. Тепловые и термомеханические процессы в материалах при облучении пучками заряженных частиц и потоками плазмы (2 часа).

  6. Эрозия поверхности при облучении пучками заряженных частиц и потоками плазмы (2 часа).

  7. Радиационные дефекты в твердом теле при облучении пучками заряженных частиц (2 часа).

  8. Массоперенос в твердотельных композициях, стимулированный воздействием пучков заряженных частиц (2 часа).

  9. Семинарское занятие, посвященное обзору проблемы воздействия плазмы и пучков заряженных частиц на вещество (выступления студентов с докладами по темам подготовленных рефератов) (2 часа).



^

Самостоятельная (внеаудиторная) работа –X семестр (108 часов)



Содержание самостоятельной внеаудиторной работы студентов:

 самостоятельная проработка теоретического материала и подготовка к практическим занятиям (30 часов);

 выполнение трех индивидуальных заданий (18 часов);

 подготовка к коллоквиуму (8 часов);

 работа над рефератом и подготовка доклада по нему (52 часа).


^ Примерные темы рефератов

  1. Особенности взаимодействия высокоэнергетических ионов и электронов с веществом. Ядерные реакции с участием заряженных частиц.

  2. Методы расчета коэффициента ионного распыления.

  3. Потери энергии ускоренных электронов в многокомпонентных и многослойных композициях.

  4. Моделирование диссипации энергии высокоинтенсивных импульсных пучков заряженных частиц в твердом теле.

  5. Влияние различных факторов на коэффициент распыления при воздействии ионных пучков.

  6. Особенности взаимодействия заряженных частиц с кристаллами.

  7. Вспучивание и шелушение поверхности при воздействии потоков ионов.

  8. Ионно-электронная эмиссия.

  9. Особенности массопереноса в твердом теле при мощном импульсном облучении пучками заряженных частиц.

  10. Способы экспериментального нахождения коэффициента ионного распыления.

  11. Накопление заряда в диэлектриках при импульсном облучении пучками заряженных частиц.

  12. Физические механизмы изменения макроскопических свойств материалов в результате облучения.
^

Текущий и итоговый контроль



Текущий контроль изучения курса студентами осуществляется по итогам выполнения тестов, индивидуальных заданий, сдаче коллоквиума и подготовке реферата.

Итоговым контролем является семестровый экзамен.

Результаты текущего контроля оцениваются в баллах в соответствии с прилагаемым рейтинг-листом.


^ Рейтинг – лист

по курсу «Воздействие плазмы и пучков заряженных частиц на вещество»

для студентов V курса ЕНМФ ТПУ

X семестр


Общий максимальный рейтинг за семестр – 800 баллов;

лекционный рейтинг - 405 баллов (54 часа*7,5 балл/час);

рейтинг за выполнение индивидуальных заданий –120 баллов (3 задания * 40 баллов/задание);

рейтинг за выполнение тестов – 125 баллов (5 тестов * 25 баллов/тест);

рейтинг за коллоквиум – 50 баллов;

рейтинг за реферат – 100 баллов.


К экзамену допускаются студенты, набравшие не менее 500 баллов.


^

Учебно-методическое обеспечение дисциплины



Основная литература

  1. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии - М.: Высшая школа, 1984, 320 с.

  2. В.И. Беспалов. Основы взаимодействия излучения с веществом /Учебное пособие – Томск: изд. ТПУ, 2003, 269 с.

  3. Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике. – Киев: Наукова думка, 1975, 416 с.

  4. Кумахов М.А., Комаров Ф.Ф. Энергетические потери и пробеги ионов в твердых телах.

  5. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. – Минск: Издательство БГУ, 1980, 350 с.

  6. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: физическое распыление одноэлементных твердых тел / Под ред. Бериша Р. – М.: Мир, 1984, 336 с.

  7. Трушин Ю.В. Радиационные процессы в многокомпонентных материалах. Теория и компьютерное моделирование. – СПб: Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, 2002, 384 с.

  8. Низкотемпературная плазма / гл. редактор серии М.Ф. Жуков / т.11. Математическое моделирование катодных процессов – Новосибирск: Наука, 1993, 194 с.



Дополнительная литература

  1. Анисимов С.И., Имас Я.А., Романов Г.С., Ходыко Ю.В. Действие излучения большой мощности на металлы. - М.: Наука, 1970. - 272 с.

  2. Блейхер Г.А., Кривобоков В.П., Пащенко О.В. Тепломассоперенос в твердом теле под действием мощных пучков заряженных частиц. - Новосибирск: Наука, 1999. - 176 с.

  3. Распыление под действием бомбардировки частицами / Под редакцией Р. Бериша, К. Виттмака – М.: Мир, 1998, 551 с.

  4. Фундаментальные и прикладные аспекты распыления твердых тел / Под редакцией Е.С. Машковой – М.: Мир, 1989, 349 с.

  5. Машкова Е.С., Молчанов В.А. Рассеяние ионов средних энергий поверхностями твердых тел – М.: Атомиздат, 1980, 256 с.

  6. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. – М.: Мир, 1967, 506 с.

  7. Взаимодействие заряженных частиц с твердым телом / Под ред. А. Грас-Марти и др. – М.: Высшая школа, 1994, 752 с.

  8. Фальконе Д. Теория распыления – УФН, 1992, т. 162, с. 71-117.

  9. В.В. Плетнев. Современное состояние теории физического распыления неупорядоченных материалов /В кн. Итоги науки и техники. Серия: Пучки заряженных частиц и твердое тело/ Под ред. Ю.В. Мартыненко - т. 5. Распыление. – 1991, с. 4-62.




Документ: 558118.doc стр.

Дата создания Дата создания 14.07.2008 14:41:00




Скачать 122.13 Kb.
оставить комментарий
Дата21.09.2012
Размер122.13 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх