• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2020/2021

Научно-исследовательский семинар: техника физического эксперимента

Статус: Курс обязательный (Физика)
Направление: 03.03.02. Физика
Где читается: Факультет физики
Когда читается: 3-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Преподаватели: Шевчун Артем Федорович
Язык: русский
Кредиты: 5
Контактные часы: 90

Программа дисциплины

Аннотация

Целями изучения дисциплины являются: 1) Приобретение студентами способности к самостоятельной работе в физической лаборатории. 2) Знакомство с общей для разных лабораторий приборной базой и приобретение навыка по работе с этими приборами. Обучение состоит из нескольких этапов: знакомство с определенным классом приборов, схемы их подключения в измерительную цепь и к компьютеру; самостоятельная работа с определенным прибором; использование необходимых приборов для решения физической задачи.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Приобретение студентами способности к самостоятельной работе в физической лаборатории.
  • Знакомство с общей для разных лабораторий приборной базой и приобретение навыка по работе с этими приборами.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • общее знакомство с техникой и методикой физического эксперимента
  • умеет вакуумировать фланцы криостата вакуумной резиной на болтах
  • умеет проводить измерения ручным мультиметр-тестером
  • умеет организовать работы вакуумного поста
  • умеет пользоваться осциллографом., платой АЦП-ЦАП. Продолжение работы с программой подключения приборов к компьютеру
  • умеет анализировать сигнал
  • умеет самостоятельно проводить самостоятельное подключение lock-in.
  • умеет проводить измерения на высоких частотах
  • умеет проводить измерения на высоких частотах.
  • умеет проводить измерения вольт-амперной характеристики
  • умеет проводить измерение зависимости сопротивления и динамической восприимчивости от давления
  • умеет проводить измерение температурной зависимости.
  • умеет проводить измерение магнитополевой зависимости
  • умеет пользоваться мультиметром Agilent
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение
    Основная цель занятий – связать голову и руки. Сначала думаем, потом делаем. В реальном мире нет кнопки “сохранить” и “вернуть назад”. Как устроен криостат, заливка стеклянного и металлического криостатов. Материалы, используемые для изготовления низкотемпературных вставок: нержавеющая сталь, латунь, медь, дюраль, тефлон, текстолит, вакуумная резина. Методы соединения материалов. Теплопроводность материалов. Изучение программы визуализации результатов измерений.
  • Работа с вакуумной техникой
    вакуумирование фланца криостата вакуумной резиной на болтах, о-ринговое соединение, (типоразмеры о-рингов, хомут, фланец), стальные шланги, шланги из вакуумной резины (штуцер-переходник, возможность перекрывания шланга: зажим, кохер; хомут на резиновый шланг). Вакуумные вентили. Работа с форвакуумным насосом – открыть вход насоса при выключении. Единицы измерения давления (паскаль, торр, mbar, кг/см2). Измерители вакуума: ртутный манометр, стрелочные манометры и электронный манометр. Работа с ртутным манометром. Вакуумные вентили - по часовой - закручиваем, против часовой – откручиваем; сильфон. Резину в уплотнениях смазываем рамзайкой. Виды вакуумных уплотнений. Собрать из вакуумной резины линию для криостата (осторожно с хомутами для шлангов), проверить ее натекание.
  • Ручной мультиметр-тестер
    Ручной мультиметр-тестер – выбор режима работы (измерение сопротивления, диода, звук, напряжения – постоянного и переменного, измерение силы тока), пределы измерений, overload. Измерение неизвестного сопротивления. Измерить ток, которым проводится измерение сопротивления. Коннекторы типа Banana и BNC, длинные тонкие щупы и зажимы для проводов. Щит электрический (щиток) – трехфазное напряжение 360 В (3 фазы + ноль + заземление), однофазное напряжение 220 В (1 фаза + ноль + заземление). В щитке ноль и земля соединены друг с другом. Измерить напряжение в разных розетках – подключены они к одной фазе или к разным? Напряжение между корпусом компьютера и землей при незаземленной розетке. Мультиметр Agilent – режимы работы (дополнительно - четырехточка), скорость и точность работы, триггерная система, коннекторы – GPIB и триггерные, работа с инструкцией – измерительный ток различных пределов измерения, какая точность измерения на каком пределе. Подключение к компьютеру и измерение в программе IO.
  • Вакуумный пост
    Вакуумный пост (работа на турбомолекулярного насоса). Принцип функционирования и пример работы течеискателя. Слесарные работы – разметочная головка, сверление, нарезка резьбы. Начало работы с программой подключения приборов к компьютеру .
  • Мультиметр Agilent
    Самостоятельное подключение к компьютеру и измерение в программе IO через адаптер Agilent. Пайка. Сделать BNC коннектор на кабеле. Пайка тонких проводов. Припаять пару BNC коннекторов к коробочке с резисторами. Продолжение работы с программой подключения приборов к компьютеру
  • Переменное напряжение.
    Действующее значение напряжения, амплитуда. Форма сигнала – гармонические колебания, пила и т.д. Генератор сигналов – выходное сопротивление (импеданс). Работа с осциллографом. Работа с платой АЦП-ЦАП. Продолжение работы с программой подключения приборов к компьютеру
  • Статистика и Фурье-анализ. Усилители переменного сигнала. Синхронный усилитель (lock-in).
  • Самостоятельное подключение lock-in.
  • Измерения на высоких частотах.
  • Измерения на высоких частотах.
  • Измерение вольт-амперной характеристики
  • Измерение зависимости сопротивления и динамической восприимчивости от давления
  • Измерение температурной зависимости.
  • Измерение магнитополевой зависимости.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Домашнее задание
  • неблокирующий Экзамен
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.5 * Домашнее задание + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Camley, R. E., & Stamps, R. L. (2017). Solid State Physics (Vol. First edition). Cambridge, MA: Academic Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1516583
  • Бутырин П.А., Васьковская Т.А., Каратаев В.В. - Автоматизация физических исследований и эксперимента: компьютерные измерения и виртуальные приборы на основе LabVIEW 7 - Издательство "ДМК Пресс" - 2009 - 265с. - ISBN: 5-94074-274-2 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/1089
  • Вакуумная техника: Учебное пособие / А.Н. Попов. - М.: НИЦ Инфра-М; Мн.: Нов. знание, 2012. - 167 с.: ил.; 60x88 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат). (обложка) ISBN 978-5-16-006031-6 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/317368
  • Измерения в LabVIEW/БаранЕ.Д., МорозовЮ.В. - Новосибирск : НГТУ, 2010. - 162 с.: ISBN 978-5-7782-1428-6 - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/546030
  • Торбунов, С. С. (2008). Физический эксперимент в математическом моделировании динамических систем с детерминированными переменными параметрами. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsbas&AN=edsbas.87EC582D
  • Федосов В.П., Нестеренко А.К. - Цифровая обработка сигналов в LabVIEW: учебное пособие - Издательство "ДМК Пресс" - 2009 - 456с. - ISBN: 5-94074-342-0 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/1090

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Матухин В.Л., Ермаков В.Л. - Физика твердого тела - Издательство "Лань" - 2010 - 224с. - ISBN: 978-5-8114-0923-5 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/262