Рабочая программа модуля (дисциплины) Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния icon

Рабочая программа модуля (дисциплины) Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния



Смотрите также:
Рабочая учебная программа дисциплины Физика конденсированного состояния Направление подготовки...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 Федеральное агентство по образованию...
Госуниверситета...
Аннотация рабочей программы дисциплины физика неупорядоченных систем 011200 Физика...
Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Введение в вычислительные методы...
Рабочая программа дисциплины импульсная лазерная техника направление ооп...
Паспорт специальности физика конденсированного состояния...
Рабочая учебная программа дисциплины Нанотехнологии в электронике Направление подготовки...
Программа магистерской подготовки «Физика конденсированного состояния вещества» Томск 2009...
Рабочая программа дисциплины экспериментальные методы физических исследований...
Рабочая программа дисциплины экспериментальные методы физических исследований...
Рабочая программа модуля (дисциплины) в 3...



скачать
УТВЕРЖДАЮ

Директор института

Кривобоков В.П. (ФИО)

«___»_____________2010___ г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)


Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния


НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП

011200 - Физика

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)

Физика конденсированного состояния


КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) Бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2007 г.

КУРС__4_____ СЕМЕСТР 7,8

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ __8____

ПРЕРЕКВИЗИТЫ ___________________________________________

КОРЕКВИЗИТЫ ____________________________________________


^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции__________________ 32 час.

Лабораторные работы______ 32__ час.

__Семинары_____________ __2_ час.

________________________ ____ час.

^ АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 66 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 101 час.

ИТОГО 167 час.

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ Очная


ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ _экзамен, курсовая работа

^ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ_кафедра общей физики


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ Чернов И.П. (ФИО)

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ (ФИО)

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ^ Тимченко Н.А. (ФИО)

2010 г.


1. Цели освоения модуля (дисциплины)

Целью преподавания курса Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния является подготовка специалиста, владеющего современными методами анализа структуры и свойств материалов, с использованием синхротронного излучения и нейтронов, формирование у него представлений о физических явлениях, лежащих в основе используемых методов, и ознакомление его c современными синхротронными лучевыми технологиями.

^ 2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП

Модуль (дисциплина) Экспериментальные методы в исследовании конденсированного состояния относится к профессиональному циклу ООП и предусматривает освоение студентами базовых знаний в области математики и естественных наук (ОК-1);

Для успешного освоения программы по данному модулю студент должен знать теоретические основы, законы и модели волновой оптики, квантовой механики, атомной физики, физики конденсированного состояния, основные методы теоретических и экспериментальных исследований в физике, уметь пользоваться полученными базовыми знаниями и владеть методами обработки и анализа экспериментальной и теоретической физической информации.

Параллельно с данной дисциплиной могут изучаться физика и техника ускорителей, методы исследования конденсированного состояния с использованием пучков заряженных частиц.


^ 3. Результаты освоения модуля (дисциплины)

«В результате освоения дисциплины студент должен будет:

  • знать

  • физическую природу и закономерности синхротронного излучения, историю открытия этого уникального физического явления.

  • физические основы применения синхротронного излучения и нейтронов в физике конденсированного состояния

  • устройство и характеристики типового оборудования каналов синхротронного излучения и нейтронных каналов на исследовательских реакторах.

_______________________________________________________________

уметь

  • оценивать численные характеристики излучения различных синхротронов, накопительных колец, виглеров и ондуляторов.

  • пользоваться основными теоретическими понятиями, физическими моделями процессов взаимодействия синхротронного излучения и нейтронов с веществом.

  • оценивать численные порядки величин, характерных для различных практических применений синхротронного излучения.


___________________________________________________________

владеть (методами, приёмами)

  • практическими навыками работы на каналах источников синхротронного изучения по следующим направлениям:

  • спектральные исследования

  • структурные исследования

  • методами обработки и анализа экспериментальных результатов.


________________________________________________________


В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

^ 1.Универсальные (общекультурные) -

способность/готовность

правильно оценивать тенденции развития научных исследований. формировать программы проведении физических исследований по заданной тематике;


2. Профессиональные -

способность/готовность _ работать в команде исследователей, выполняющих междисциплинарные исследования в центрах коллективного пользования на основе источников синхротронного излучения; участвовать в обработке полученных результатов научных исследований на современном уровне;

^ 4. Структура и содержание модуля (дисциплины)

4.1. Лекционные занятия – 32 часа

4.1.1 Теория синхротронного излучения. 6 часов.

Краткое введение в теорию синхротронного излучения. Излучение из поворотных магнитов. Расчет характеристик СИ в зависимости от параметров ускорителя и режимов его работы.

Излучение в периодических магнитных полях. Виглеры и ондуляторы. Спонтанное и вынуждение излучение из ондуляторов. Лазеры на свободных электронах.

4.1.2 ^ Источники синхротронного излучения. 8 часов

Синхротроны и накопители. Специализированные источники синхротронного излучения. Конструкции каналов СИ. Организация работы на каналах СИ современных накопителей. Системы радиационной безопасности на больших ускорителях.

Оптика каналов СИ. Монохроматоры, спектрометры, дифрактометры.

Детекторы вакуумного ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения. Аппаратура регистрации и системы обработки спектрометрической информации .

4.1. 3 ^ Спектроскопия на источниках СИ. 8 часов.

Возможности спектральных методов с использованием СИ . Исследование процессов создания и релаксации электронных возбуждений в кристаллах, в том числе в анизотропных, используя поляризацию СИ. Фотоэлектронная спектроскопия. Спектроскопия с временным разрешением. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия высокого разрешения (XAFS – спектроскопия) в структурных исследованиях.

4.1.4. Структурные исследования с СИ: топография и дифрактометрия, рентгенодифракционное кино, малоугловое рассеяние. 8 часов.

Рентгеноструктурный анализ монокристаллов. Прецизионная дифрактометрия поликристаллов. Аномальное рассеяние в рентгеноструктурных исследованиях.

Рентгеноструктурные исследования с временным разрешением.

4.1.5 ^ Экспериментальные методы исследования конденсированного состояния с использованием нейтронных пучков. 4 часа.

Особенности рассеяния нейтронов в веществе. Нейтронные каналы на исследовательских реакторах. Оптика, дифрактометры, детекторы.

4.2. Перечень тем для виртуальных лабораторных работ и семинарских занятий

1.Методы расчета характеристик синхротронного излучения .

2. Основные направления исследований и достигнутые результаты в ведущих центрах синхротронного излучения:

Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (Новосибирск)

КИСИ (Курчатовский источник синхротронного излучения, Москва)

APS ( Чикаго, Арагон, США)

ESRF (Гренобль, Франция)

DESY, BESSY, ANKA (Гамбург, Берлин, Карлсруе, Германия)

_____^ Перечень тем индивидуальных задани


  1. Малоугловая рентгеновская дифрактометрия с синхротронным излучением в исследовании структуры наноматериалов.

  2. Исследование процессов роста функциональных нанокристаллических покрытий рентгенографическими методами.

  3. Исследование динамики электролитического насыщения водородом на структуру металлов и сплавов.

  4. Исследование неравновесных процессов выхода водорода из материалов при воздействии мощных потоков СИ.

  5. Исследование структуры некристаллических материалов и покрытий.

6.Технология получения высокоаспектных микро - и наноструктур методами глубокой рентгеновской литографии с синхротронным излучением

______________________________


4.2

Таблица 1.

Структура модуля (дисциплины)

по разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Колл,

Контр.Р.

Итого

Лекции

Практ./сем.

Занятия

Лаб. Зан.

1. Теория синхротронного излучения

4

2




8




14

2.Источники синхротронного излучения

8




8

24




40

3. Спектроскопия на источниках СИ

8




8

24




40

4. Структурные исследования с СИ

8




8

24




40

5. Экспериментальные методы исследования конденсированного состояния с использованием нейтронных пучков

4




8

21




33

Итого

32

2

32

101




167

^ 5. Образовательные технологии

Таблица 2.

Методы и формы организации обучения (ФОО)

ФОО


Методы

Лекц.

Лаб. раб.

Пр. зан./

Сем.,

Тр*., Мк**

СРС

К. пр.

IT-методы

+

+

+




+




Работа в команде




+

+




+




Case-study



















Игра



















Методы проблемного обучения.

+




+










Обучение

на основе опыта

+




+




+




Опережающая самостоятельная работа



















Проектный метод



















Поисковый метод




+







+




Исследовательский метод




+







+




Другие методы



















* - Тренинг, ** - Мастер-класс


^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов


6.1 Текущая СРС, направленая на углубление и закрепление знаний

студента, развитие практических умений.

- работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса,

- опережающая самостоятельная работа,

- перевод текстов с иностранных языков,

- изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

- подготовка к лабораторным работам и семинарским занятиям;

- подготовка к зачету, экзамену.


6.2 ^ Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

(ТСР), ориентированая на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов.

- поиск, анализ, структурирование и презентация информации,

- выполнение расчетно-графических работ;

- выполнение курсовой работы ;

- исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах;

- анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;

- анализ статистических и фактических материалов по заданной теме


^ 6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по модулю (дисциплине)

Самостоятельное изучение студентами отдельных тем и разделов дисциплины, с использованием методических указаний по разделам лекционного курса и темам практических занятий, выносимых на самостоятельное изучение.

Индивидуальные задания (в рамках НИРС) по моделированию процессов рассеяния и поглощения СИ в материалах. Реферативная работа студентов, выступления с докладами на семинарских занятиях (включая информацию о результатах работ в ведущих центрах синхротронного излучения в мире).

Содержание работ определяется целью: научить студентов самостоятельно работать с литературой и интернет-ресурсами, беседовать с ведущими специалистами тех областей использования СИ, по которым выполняется работа; познакомить студентов с новейшими техническими средствами и современными возможностями программ обработки данных .


1. Перечень научных проблем и направлений научных исследований,

^ Источники синхротронного излучения. 24 часа

Синхротроны и накопители. Специализированные источники синхротронного излучения. Конструкции каналов СИ. Организация работы на каналах СИ современных накопителей. Системы радиационной безопасности на больших ускорителях.

Оптика каналов СИ. Монохроматоры, спектрометры, дифрактометры.

^ Спектроскопия на источниках СИ. 24 часа.

Возможности спектральных методов с использованием СИ. Исследование процессов создания и релаксации электронных возбуждений в кристаллах, в том числе в анизотропных, используя поляризацию СИ. Фотоэлектронная спектроскопия. Спектроскопия с временным разрешением. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия высокого разрешения (XAFS – спектроскопия) в структурных исследованиях.

^ Структурные исследования с СИ: топография и дифрактометрия, рентгенодифракционное кино, малоугловое рассеяние. 24 часа.

Рентгеноструктурный анализ монокристаллов. Прецизионная дифрактометрия поликристаллов. Аномальное рассеяние в рентгеноструктурных исследованиях.

Рентгеноструктурные исследования с временным разрешением.

^ Экспериментальные методы исследования конденсированного состояния с использованием нейтронных пучков. 21 час.

Особенности рассеяния нейтронов в веществе. Нейтронные каналы на исследовательских реакторах. Оптика, дифрактометры, детекторы.


2. Темы курсовых проектов/работ,

Основные направления исследований и достигнутые результаты в ведущих центрах синхротронного излучения:

Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (Новосибирск)

КИСИ (Курчатовский источник синхротронного излучения, Москва)

APS ( Чикаго, Арагон, США)

ESRF (Гренобль, Франция)

DESY, BESSY, ANKA (Гамбург, Берлин, Карлсруе, Германия)

3. Темы индивидуальных заданий

  1. Малоугловая рентгеновская дифрактометрия с синхротронным излучением в исследовании структуры наноматериалов.

  2. Исследование процессов формирования и роста функциональных нанокристаллических покрытий рентгенографическими методами.

  3. Исследование динамики изменения структуры металлов и сплавов при электролитическом насыщении водородом.

  4. Исследование неравновесных процессов выхода водорода из материалов при воздействии мощных потоков СИ.

  5. Исследование структуры некристаллических материалов и покрытий.


5. Темы, выносимые на самостоятельную проработку.

1.Технологические применения синхротронного излучения.


^ 6.3 Контроль самостоятельной работы

Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.

текущий контроль знаний студентов проводится на лабораторных занятиях по всем темам;

итоговый после изучения дисциплины по всем разделам.

Оценка знаний студентов - применяется сквозная рейтинговая оценка в соответствии с рейтинг-листом, в соответствии, с которым каждое занятие завершается оценкой текущей деятельности всех студентов. По завершении всего курса обучения определяется итоговая рейтинговая оценка. Окончательная оценка знаний производится в форме экзамена и зачета (с учетом предварительной рейтинговой оценки).


^ 6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

    1. Перечень используемых информационных продуктов

1. Программное обеспечение

Пакет программ gnuplot для визуализации и обработки дифрактограмм.

Базы данных PDF-4, 2007г.


2. Электронные учебники: Михайлин В.В. Синхротронное излучение в спектороскопии.- М., МГУ. 2007.-161с.

Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследование структуры вещества. / Под редакцией Л.А. Асланова.–М, ФИЗМАТЛИТ, 2007.-672с.


Литература

Основная



  1. Тернов И.М., Михайлин В.В., Халилов В.Р. Синхротронное излучение и его применения. М. изд-во Моск. Ун-та. 1980. 278с.

  2. Тернов И.М., Михайлин В.В. Синхротронное излучение. Теория и эксперимент. М. Энергоатомиздат. 1986. 296с.

  3. Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследование структуры вещества. / Под редакцией Л.А. Асланова.–М, ФИЗМАТЛИТ, 2007.-672с.


Дополнительная

  1. Синхротронное излучение в исследовании твёрдых тел. Пер. с англ. Под редакцией А.А. Соколова. М. Мир. 1970. 291с.

  2. Кулипанов Г.Н., Скринский А.Н. Исследования синхротронного излучения: состояние и перспективы. УФН. 1977. т.122. с.396-418.

  3. Синхротронное излучение, свойства и применения. Под ред. К.Кунца. М. Мир. 1981. 526с.

  4. Эланго М.А. Элементарные неупругие радиационные процессы. М. Наука. 1988. 152с.

  5. Васильев А.Н., Михайлин В.В. Введение в спектроскопию твёрдого тела. М. изд-во МГУ. 1987. 192с.

  6. Кожевников А.В., Медведев А.Ф., Никитин М.М., Тимченко Н.А. Исследование с синхротронным излучением на синхротроне «Сириус» ТПУ. Физика.. 1998.4.с.135-145.

  7. Болдырев В.В., Ляхов Н.З., Толочко Б.П., Вазина А.А. идр. Дифрактометрия с использованием синхротронного излучения. Наука. Новосибирск. 1989г. 280с.

  8. Кочубей Д.И., Бабанов Ю.А., Замараев К.И, Рентгеноспектральный метод излучения структуры аморфных тел: EXAFS-спектроскопия. Новосибирск. Наука. 1988. 306с.

  9. Рентгеновская оптика и микроскопия. Сб. статей под редакцией Г. Шмаля и Д.Рудольфа. М. Мир. 1987. 463с.

  10. Бровков В.А., Тимченко Н.А., Юрченко В.И. Микромеханика – новое направление технологий и техники. Электронная промышленность. 1993. №9. с. 33-37.

  11. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологий. М. Мир. 1985. 494с.

  12. Синхротронное излучение. Дифракция и рассеяние. Сборник лекций. Школа молодых специалистов. 2009.- ИЯФ СО РАН, Новосибирск.- 90с.



^ 7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)

Указываются средства (ФОС) оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения модуля (дисциплины), в том числе перечень вопросов, ответы на которые дают возможность студенту продемонстрировать, а преподавателю оценить степень усвоения теоретических и фактических знаний на уровне знакомства; заданий, позволяющих оценить приобретенные студентами практические умения на репродуктивном уровне; задач для оценки приобретенных студентами когнитивных умений на продуктивном уровне; проблем, позволяющих оценить профессиональные и универсальные (общекультурные) компетенции студентов.


^ 8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)

Приводится рейтинг-план текущей оценки успеваемости студентов в семестре и рейтинг промежуточной аттестации студентов по итогам освоения модуля (дисциплины). В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем).

Промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам ( ___ – текущая оценка в семестре, _____ – промежуточная аттестация в конце семестра).

Таблица 3

^ Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра

Недели

Текущий контроль




Теоретический материал

Практическая деятельность

Итого

Разделы

Вопросы

Баллы

Задачи

Задания

Проблемы

Баллы

Баллы

1

























2



















































Сумма баллов в семестре





















^ 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

  • основная литература:

  1. Тернов И.М., Михайлин В.В., Халилов В.Р. Синхротронное излучение и его применения. М. изд-во Моск. Ун-та. 1980. 278с.

2. Тернов И.М., Михайлин В.В. Синхротронное излучение. Теория и эксперимент. М. Энергоатомиздат. 1986. 296с.

3. Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследование структуры вещества. / Под редакцией Л.А. Асланова.–М, ФИЗМАТЛИТ, 2007.-672с.

____________________________________________________

  • дополнительная литература:

  1. _ Синхротронное излучение в исследовании твёрдых тел. Пер. с англ. Под редакцией А.А. Соколова. М. Мир. 1970. 291с.

  2. Кулипанов Г.Н., Скринский А.Н. Исследования синхротронного излучения: состояние и перспективы. УФН. 1977. т.122. с.396-418.

  3. Синхротронное излучение, свойства и применения. Под ред. К.Кунца. М. Мир. 1981. 526с.

  4. Эланго М.А. Элементарные неупругие радиационные процессы. М. Наука. 1988. 152с.

  5. Васильев А.Н., Михайлин В.В. Введение в спектроскопию твёрдого тела. М. изд-во МГУ. 1987. 192с.

  6. Кожевников А.В., Медведев А.Ф., Никитин М.М., Тимченко Н.А. Исследование с синхротронным излучением на синхротроне «Сириус» ТПУ. Физика.. 1998.4.с.135-145.

  7. Болдырев В.В., Ляхов Н.З., Толочко Б.П., Вазина А.А. идр. Дифрактометрия с использованием синхротронного излучения. Наука. Новосибирск. 1989г. 280с.

  8. Кочубей Д.И., Бабанов Ю.А., Замараев К.И, Рентгеноспектральный метод излучения структуры аморфных тел: EXAFS-спектроскопия. Новосибирск. Наука. 1988. 306с.

  9. Рентгеновская оптика и микроскопия. Сб. статей под редакцией Г. Шмаля и Д.Рудольфа. М. Мир. 1987. 463с.

  10. Бровков В.А., Тимченко Н.А., Юрченко В.И. Микромеханика – новое направление технологий и техники. Электронная промышленность. 1993. №9. с. 33-37.

  11. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологий. М. Мир. 1985. 494с.

Синхротронное излучение. Дифракция и рассеяние. Сборник лекций. Школа молодых специалистов. 2009.- ИЯФ СО РАН, Новосибирск.- 90с.______________________________________________________

    1. программное обеспечение и Internet-ресурсы:

1. Программное обеспечение

Пакет программ gnuplot для визуализации и обработки дифрактограмм.

Базы данных PDF-4, 2007г.


2. Электронные учебники: Михайлин В.В. Синхротронное излучение в спектороскопии.- М., МГУ. 2007.-161с.

Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследование структуры вещества. / Под редакцией Л.А. Асланова.–М, ФИЗМАТЛИТ, 2007.-672с.




_______________________________________________________


10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)

Оборудование экспериментальных станций Сибирского центра синхротронного излучения.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки _____________________________________________________________.


Программа одобрена на заседании

________________________________

__________________________________________________________


(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).


Автор(ы) _____________________________

Рецензент(ы) __________________________




Скачать 199,98 Kb.
оставить комментарий
Дата30.09.2011
Размер199,98 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
Документы

наверх