Программа дисциплины “Физические основы взаимодействия излучения с веществом”

Правительство Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Московский институт электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики»

Факультет Электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины “Физические основы взаимодействия излучения с веществом”

для направления 210100.62 << Электроника и наноэлектроника>> подготовки бакалавра профиль подготовки – «Твердотельная электроника и микроэлектроника»

Автор программы:

к. т.н., доцент

Одобрена на заседании кафедры

"Элетроника и наноэлектроника" «___»____________ 20 г.

Зав. кафедрой ______________

Рекомендована секцией УМС «Электроника» «___»____________ 20 г.

Председатель __________________________

Утверждена УС факультета

Электроники и телекоммуникаций «___»_____________20 г.

Ученый секретарь________________________

Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1. Цели и задачи дисциплины:

Целью дисциплины "Физические основы взаимодействия с веществом" является изучение основных физических свойств различных излучений – потоков частиц, имеющих массу покоя (электронов) и не имеющих массы покоя (фотонов); основных физических явлений взаимодействия ускоренных электронов с веществом; основных физических явлений взаимодействия лазерного излучения с веществом. Основной акцент делается на достижение понимания студентами взаимосвязи между физическими закономерностями взаимодействия излучений с веществом с конечными характеристиками технологических процессов, чтобы создать у студентов системные представления о роли лучевой технологии в развитии современной элементной базы изделий твердотельной электроники, микро – и наноэлектроники. Это одна из основных теоретических дисциплин профиля, без знания которой невозможны сознательные и эффективные подходы к разработке и организации технологических процессов изготовления современной элементной базы микро – и наноэлектроники.

Задачи дисциплины состоят в:

·  изучении основных физических явлений при взаимодействии ускоренных электронов и фотонов с веществом

·  приобретении практических навыков качественной оценки параметров описания взаимодействия излучений с веществом

·  ознакомлении с современным научно-техническим уровнем развития методов формирования излучений для технологических процессов изготовления современной элементной базы микро – и наноэлектроники.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина "Физические основы взаимодействия излучения с веществом" относится к базовой части Профессионального цикла (Б.2) дисциплин по выбору (ДВ3)

Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин "Физика" (2-4 семестры),

Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:

·  ОК-10 – Способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

·  ПК-1 – Способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики.

·  ПК-2 – способностью выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;

ПК-3- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности.

Дисциплина "Физические основы взаимодействия излучения с веществом"

• имеет междисциплинарные связи с дисциплинами"Физика конденсированного состояния"(4семестр), " Вакуумная и плазменная электроника" (5 семестр), а также с дисциплинами "Физические основы ионно – плазменной технологии", "Физические основы электронно – лучевой технологии"и "Электрофизические методы обработки материалов", которые изучаются в 8 семестре.

• является одной из основных дисциплин специализации профиля.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ПК-1 – Способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики.

ПК-2 – способности выявлять естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;

ПК-3 – готовности учитывать современные тенденции развития электроники,

измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей

профессиональной деятельности;

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные физические явления взаимодействия излучений с веществом, используемые в соответствующих технологиях микро - и наноэлектроники.

Уметь: оценить основные параметры излучения, используемого в соответствующих технологических процессах.

Владеть: навыками практических расчетов в рамках выбранных приближений основных

физических величин излучения, определяющих необходимый технологический эффект. обработки материалов.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов / зачетных единиц
Семестр 4
1	2	3
Общая трудоемкость дисциплины	144/4	144/4
Аудиторные занятия (всего)	54/ 1,5	54 /1,5
В том числе:
Лекции	18/0,5	18/0,5
Практические занятия (ПЗ)	36/1	36/1
Лабораторные работы (ЛР)	-	-
Самостоятельная работа (всего)	90 / 2,5	90 / 2,5
В том числе :
Подготовка к текущим занятиям, коллоквиумам	36	36
Выполнение расчетно-графической работы	36	36
Подготовка к зачету	18	18
Общая трудоемкость часы зачетные единицы	144	144
4	4

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1	2	3
1.	Основные принципы описания параметров частиц в теории переноса	Основные параметры описания прохождения частиц через вещество, приближение δ – источника, бинарное описание процессов рассеяния.
1	2	3
2.	Основные физические явления взаимодействия электронов с веществом.	Упругое и неупругое рассеяние электронов, прохождение ускоренных электронов через вещество, основные параметры описания прохождения ускоренных электронов.
3	Основные принципы получения потоков ускоренных электронов.	Термоэлектронная эмиссия, ускорение потока свободных электронов, прохождение электронов в магнитных и электрических полях
4	Основные физические явления взаимодействия лазерного излучения с веществом.	Когерентные источники света, отражение и прохождение фотонов через вещество, взаимодействие фотонов с электронным газом, взаимодействие фотонов с ионами узлов решетки.
5	Основные принципы получения лазерного излучения.	Инверсная заселенность энергетических уровней, трех – и четырехуровневые схемы активной среды, усиление света активной средой.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Раздел 1	Раздел 2	Раздел 3	Раздел 4	Раздел 5
1.	Физика	+	+	+	+	+
2.	Вакуумная и криогенная техника			+
3.	Электронно и ионнолучевое оборудование		+	+
4.	Материалы электронной техники	+		+		+
5.	Вакуумно-плазменные технологии и оборудование		+	+		+
6	Физические основы электронно-лучевой технологии	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	СРС	Все-го
1.	Основные принципы описания параметров частиц в теории переноса	2	4	-	10	16
2.	Основные физические явления взаимодействия электронов с веществом	6	12	-	30	48
3.	Основные принципы получения потоков ускоренных электронов	2	4	-	10	16
4.	Основные физические явления взаимодействия лазерного излучения с веществом.	4	8	-	20	32
5	Основные принципы получения лазерного излучения.	4	8	-	20	32

6. Лабораторный практикум

Не предусмотрен 7. Примерная тематика курсовых работ: не предусмотрены

8. Практические занятия:

Раздел 1. Тематика практических занятий. Трудоёмкость 4часоа

- определение радиус-вектора частиц

- определение телесного угла как направления движения

- приближения точечного, мононаправленного, моноэнергетического мгновенного

источника частиц

Раздел2. Тематика практических занятий. Трудоёмкость 12часов

- основные параметры описания процессов рассеяния ускоренных электронов в веществе

- вычисление свободного и транспортного пробегов электронов.

- вычисление полного пробега электронов

- основные виды процессов рассеяния ускоренных электронов в веществе

- вычисление функции плотности энергетических потерь электронов

Раздел 3. Тематика практических занятий. Трудоёмкость 4часа

- термоэлектронная эмиссия

- ускорение электронов в электростатическом поле

- формирование потока электронов в электрическом и магнитном полях

Раздел 4. Тематика практических занятий. Трудоемкость 8 часов.

- когерентные источники света, явление интерференции

- свойства лазерного излучения

- поглощение фотонов и передача энергии в металлах, диэлектриках, полупроводниках

Раздел 5. Тематика практических занятий. Трудоемкость 8 часов.

- функциональная схема ОКГ

- создание инверсной заселенности активной среды

- усиление и поглощение света атомами вещества

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1. Друкарев электронов с атомами и молекулами. М. Наука, 1998.

2. , , Рязанов быстрых заряженных частиц в твердых телах. М. Атомиздат, 1990.

б) дополнительная литература:

1. , Учайкин в теорию прохождения частиц через вещество. М. Атомиздат, 1990.

в) программное обеспечение:

-  Системные программные средства: Microsoft Windows XP

-  Прикладные программные средства Microsoft Office 2007 Pro, FireFox

-  Интернет-браузер Internet Explorer или Mozilla Firefox для проведения семинаров по материалам соответствующих разделов курса электроники.

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: не используются

д) рекомендуемая литература для самостоятельной работы - научно – технические журналы, материалы конференций по соответствующей тематике

е) учебно-методические материалы

- ведётся разработка методических рекомендаций к самостоятельной работе по данному курсу

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Компьютерный класс на 24 рабочих места, оснащенный 12 персональными компьютерами на базе процессоров Intel Pentium 4.

10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

В качестве оценочного средства для текущего контроля успеваемости проводится написание студентами коротких контрольных тестовых работ по основам пройденного на лекциях теоретического материала с последующим обсуждением, которое проходит в форме конференции. Это позволит выделить главные физические принципы рассматриваемых явлений, обсудить физическую сущность явлений и процессов взаимодействия излучений с веществом. Активность, правильность высказываемых мнений, способность логического объяснения материала учитываются при выставлении оценки контрольных работ.

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 210100 - Электроника и наноэлектроника.

Программу составил: , к. т.н., доцент кафедры «Электроника и наноэлектроника»