Научно-исследовательский семинар: методы измерений

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Базовая кафедра физики низких температур Института физических проблем им. П.Л. Капицы РАН

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 3-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Завьялов Виталий Вадимович, Мельниковский Лев Александрович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 64

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Курс знакомит студентов с основами методов измерений в физической лаборатории. Практикум предназначенным для подготовки и проведения низкотемпературных электрофизических и оптических измерений в диапазоне температур от комнатной до 1.3К. На время работы в практикуме каждому студенту предоставляется отдельное рабочее место, оснащенное всем необходимым для подготовки и выполнения широкого круга учебных задач. В режиме индивидуального обучения студенты приготовляют образцы, налаживают экспериментальную установку, проводят низкотемпературный эксперимент и обрабатывают полученные результаты. При этом они обучаются работе с жидким гелием, знакомятся с основами вакуумной техники, осваивают методику измерений с активным использованием компьютера. В результате студенты получают представление о специфике работы экспериментатора и смогут определить свою склонность к этому роду деятельности. В этом данный курс отличается от обычных вузовских лабораторных работ, которые призваны быть иллюстрацией к изучаемому на лекциях материалу, проводятся на полностью готовых и отлаженных установках и не предусматривают активной роли студента в процессе подготовки эксперимента.

Цель освоения дисциплины

формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием стандартных и оригинальных установок при проведении низкотемпературного эксперимента, в частности, для измерения температуры, сопротивления и вольт-амперных характеристик массивных и тонкопленочных образцов;
приобретение начальных навыков работы с криожидкостями, измерительными приборами и автоматическому сбору данных;
формирование подходов к использованию математической обработки результатов измерений;
развитие умений программирования для автоматического сбора и обработки результатов.

Планируемые результаты обучения

Предполагается, что тема доклада сможет быть полезной при проведении самостоятельного эксперимента, выполняемого студентами в 3 и 4 модулях. ● Самостоятельная подготовка (в течение 1-го модуля) и выступление на семинаре.
знает: техника безопасности при работе в практикуме.
знает : ● криогенное, газовое и электрическое оснащение.
знает и умеет пользоваться: измерительные приборы и приборные интерфейсы.
знает: компьютерное оснащение рабочего места.
умеет писать код на на LabView
умеет подготовить и провести опыт с погружением вставки с образцом в транспортные дьюары с жидким азотом (77К) и гелием (4.4К)

Содержание учебной дисциплины

Коллоквиум
Обсуждение тем для последующего доклада на семинаре. Методы измерений: температуры (газовый термометр), проводимости (4-х зондовые, Ван-дер-Пау), синхронное детектирование (Lock-in), шумы, ....
Компьютеризация эксперимента.
● Основы программирования на LabView; ● Освоение свободных программ для обработки результатов измерений (Gnuplot) и написания научного отчета (LaTeX)
Выполнение измерений и обработка результатов.
● Подготовка и проведение опыта с погружением вставки с образцом в транспортные дьюары с жидким азотом (77К) и гелием (4.4К). Предлагаемый примерный список опытов: ◦ Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода. ◦ ВАХ нити накала микролампочки. ◦ Изменение свойств радиоэлектронных компонентов. (Студент может предложить и свою, совместимую с возможностями практикума, идею опыта.) ● Обработка результатов измерений, ● Написание отчета.
Низкотемпературная лаборатория.
● Техника безопасности при работе в практикуме. ● Криогенное, газовое и электрическое оснащение. ● Измерительные приборы и приборные интерфейсы. ● Компьтерное оснащение рабочего места.

Элементы контроля

Коллоквиум
Оценивается способность студента извлечь и доходчиво изложить понятую им суть материала научной статьи/книги (привлекая, при необходимости, другие, более понятные студенту научные литературные источники). Доходчивость изложения включает в себя умение держать внимание слушателей и обеспечить активное восприятия ими излагаемого материала.
Домашнее задание

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.5 * Домашнее задание + 0.5 * Коллоквиум

Программа дисциплины