Магистратура
2018/2019
Взаимодействие ионизирующих излучений с диэлектриками
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус:
Курс по выбору (Материалы. Приборы. Нанотехнологии)
Направление:
11.04.04. Электроника и наноэлектроника
Кто читает:
Департамент электронной инженерии
Когда читается:
2-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Тамеев Алексей Раисович
Прогр. обучения:
Материалы. Приборы. Нанотехнологии
Язык:
русский
Кредиты:
3
Контактные часы:
26
Программа дисциплины
Аннотация
Курс направлен на развитие профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в области моделирования, проектирования, конструирования и на формирование знаний физических принципов создания и работы современных электронных средств и технологий в условиях воздействия ионизирующих излучений, а также практического их применения в электронной, космической и оборонной технике. Особое внимание уделяется изучению фундаментальных основ взаимодействия ионизирующих излучений (ИИ) с веществом, подходов для решения физических задач взаимодействия ИИ с веществом, анализу проблемы взаимодействия ИИ с веществом применительно к современным электронным средствам и технологиям электронной, космической и оборонной технике, приобретению навыков проведения поиска информации по изучаемой теме в современных источниках научно-технической информации, выработке навыков анализа аналогов интегрированных электронных систем и средств для выявления технических противоречий и соответствия мировым тенденциям, приобретению навыков постановки и решения инженерных задач на основе физических принципов создания и работы современных электронных средств и технологий в электронной, космической и оборонной технике. При обучении предусмотрен контроль знаний студентов в виде учета активности студентов на семинарах и экзамена.
Цель освоения дисциплины
- Основной целью дисциплины "Взаимодействие ионизирующих излучений с диэлектриками" является развитие у магистрантов профессиональных компетенций и навыков самостоятельной исследовательской работы в области моделирования, проектирования, конструирования и физических принципов создания и работы современных электронных средств и технологий в условиях воздействия ионизирующих излучений, а также практического их применения в электронной, космической и оборонной технике.
Планируемые результаты обучения
- Знает: - виды ионизирующего излучения и их краткая характеристика; - направленные и изотропные потоки заряженных частиц в околоземном космическом пространстве и способы их количественного описания (плотность потока для обоих случаев); - фундаментальные физические основы взаимодействия прямо ионизирующих излучений с веществом; - приемы решения физических задач взаимодействия ионизирующих частиц (электронов, протонов и альфа частиц) с диэлектрическим веществом.
- Умеет: - разрабатывать физико-математические модели процессов взаимодействия ионизирующих частиц и диэлектриков на примере полимерных материалов; - адекватно ставить задачи исследования, выполнять теоретические оценки параметров взаимодействия электронов, протонов и альфа частиц с диэлектриками.
- Владеет: - методами расчета параметров и основных характеристик физических моделей, используемых в описании взаимодействия ионизирующих частиц с диэлектриками; - практическими навыками работы с программными пакетами физико-математического моделирования.
- Знает: - фундаментальные физические основы взаимодействия косвенных ионизирующих излучений с веществом; - приемы решения физических задач взаимодействия рентгеновских и гамма- квантов, нейтронов с диэлектрическим веществом.
- Умеет: - разрабатывать физико-математические модели процессов взаимодействия рентгеновских и гамма- квантов, нейтронов с диэлектриками на примере полимерных материалов; - адекватно ставить задачи исследования и выполнять теоретические оценки параметров взаимодействия рентгеновских и гамма- квантов, нейтронов с диэлектриками.
- Владеет: - методами расчета параметров и основных характеристик физических моделей, используемых в описании взаимодействия рентгеновских и гамма- квантов, нейтронов с диэлектриками; - практическими навыками работы с программными пакетами физико-математического моделирования.
- Знает: - фундаментальные физические соотношения, применяемые для описания ИИ; - параметры и характеристики излучений (плотность потока частиц излучения и роль спектра энергий частиц); - физико-технические характеристики результата взаимодействия ИИ с диэлектриками; - радиационную проводимость диэлектриков и физическую размерность, модель Роуза-Фаулера-Вайсберга радиационной проводимости полимерных диэлектриков; - прыжковый транспорт носителей заряда, выражение для коэффициента диффузии.
- Умеет: - оценивать тепловой и ионизационный эффекты при радиационном воздействии на вещество; - оценивать значения параметров и характеристик излучений; - применять модель прыжкового транспорт носителей заряда и выражение для коэффициента диффузии; - адекватно ставить задачи исследования и оптимизации объектов на основе методов физико-математического моделирования.
- Владеет: - способами количественного описания потоков заряженных частиц в околоземном космическом пространстве; - методами расчета параметров и основных характеристик используемых физических моделей генерации носителей заряда и скорости их объемной генерации (модель Онзагера, формула Ланжевена для коэффициента рекомбинации); - практическими навыками работы с программными пакетами физико-математического моделирования.
- Знает: - приемы решения физических задач взаимодействия ИИ с веществом; - понятие поглощенной дозы излучения и переход от массовых к объемным единицам (от Гр к Дж/м3); - роль релятивистских эффектов для быстрых частиц высоких энергий, прежде всего электронов.
- Умеет: - сравнить плотность потока частиц и плотность потока электрического тока; - адекватно ставить задачи исследования и оптимизации объектов на основе методов физико-математического моделирования; - планировать, организовывать и проводить физические научные исследования и эксперименты.
- Владеет: - методами научного поиска при разработке новых путей решения физических задач в области электроники и наноэлектроники; - методами расчета параметров и основных характеристик физических моделей, используемых в предметной области; - практическими навыками работы с программными пакетами физико-математического моделирования.
Содержание учебной дисциплины
- Тема 1. Взаимодействие с веществом прямо ионизирующих излучений (электронов, протонов и альфа частиц).Рассматриваются радиационно-химические аспекты воздействия ионизирующих частиц на диэлектрические материалы, в т. ч. на примере полимерных диэлектриков, деградация материалов, электрические эффекты, вызывающие изменение сопротивления материала.
- Тема 2. Взаимодействие с веществом косвенно ионизирующих излучений (рентгеновских и гамма- квантов, нейтронов).Рассматриваются радиационно-химические аспекты воздействия проникающих ионизирующих излучений на диэлектрические материалы, в т. ч. на примере полимерных диэлектриков, деградация материалов, электрические эффекты, вызывающие изменение сопротивления материала.
- Тема 3. Основные понятия. Энергия ИИ, поглощенная доза ИИ, мощность дозы ИИ, распределение поглощенной дозы по глубине облучаемого объекта.Рассматриваются основные физические понятия - энергия ИИ, поглощенная доза ИИ, мощность дозы ИИ, и функциональная характеристика диэлектрического материала - распределение поглощенной дозы по глубине облучаемого объекта.
- Тема 4. Расчет поглощенной дозы и мощности поглощенной дозы излучений различных видов. Программное обеспечение для расчетов.Рассматривается программное обеспечение для расчетов параметров применительно к диэлектрическим материалам.
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Епифанов Г.И. - Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2011 - 288с. - ISBN: 978-5-8114-1001-9 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2023
- Физика твердого тела : учеб. пособие для вузов, Епифанов, Г. И., 1977
- Черенда, Н. Н. (2015). Введение в физику твердого тела №УД-2434/уч. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.BA8D9C63
Рекомендуемая дополнительная литература
- Аполлонский С.М. - Защита от физических факторов волновой природы: Т. II. Защита от ионизирующих излучений и виброакустических колебаний - Русайнс - 2016 - 329с. - ISBN: 978-5-4365-0608-1 - Текст электронный // ЭБС BOOKRU - URL: https://book.ru/book/919566