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
«Экспериментальные методы исследования и метрология»
для специальности 210602.65 «Наноматериалы»
подготовки специалиста
Автор программы:
, к. т.н., *****@***com
Одобрена на заседании кафедры Микросистемной техники, материаловедения и технологий «___»____________ 20 г
Зав. кафедрой
Рекомендована секцией УМС «___»____________ 20 г
Председатель
Утверждена УС факультета «___»_____________20 г.
Ученый секретарь ________________________
Москва, 2013
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Подготовить инженера практической реализации положений дисциплины «Экспериментальные методы исследования и метрология» в области нанотехнологий и их метрологического обеспечения.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины выпускник должен быть подготовлен для решения профессиональных задач реализации методов исследования в области наноиндустрии и её метрологического обеспечения на этапах разработки, испытаний, производства и эксплуатации.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры |
8 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 120 | 120 |
Аудиторные занятия | 68 | 68 |
Лекции | 51 | 51 |
Практические занятия (ПЗ) | 17 | 17 |
Семинары (С) | - | - |
и (или) другие виды аудиторных занятий | - | - |
Самостоятельная работа | 52 | 52 |
Курсовой проект (работа) | - | - |
Расчетно-графические работы | - | - |
Реферат | - | - |
и (или) другие виды самостоятельной работы | 52 | 52 |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | экзамен | экзамен |
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ | ЛР |
1. | Основополагающие понятия метрологии. Правовое обеспечение. | 10 | 8 | - |
2. | Методы и средства нанометрологии | 10 | - | - |
3. | Экспериментальные методы исследований в нанотехнологиях. | 8 | - | - |
4. | Измерения и их погрешности (неопределённости). | 12 | 9 | - |
5. | Статистические методы обработки результатов измерений физических и биологических объектов. | 8 | - | - |
6. | Обеспечение безопасности работ в различных областях нанотехнологий. | 3 | - | - |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Основополагающие понятия метрологии. Правовое обеспечение.
1.1. Задачи метрологии в развитии наноиндустрии. Метрологические проблемы в исследованиях микро - и наноструктур. Понятие многократного измерения и метрологического обеспечения.
1.2. Научные основы нанотехнологии.
1.3. Физические основы нанометрологии.
1.4. Прикладной характер классической и квантовой механики.
1.5. Определение и классификация объектов и методов нанотехнологий.
1.6. Физические принципы, положенные в основу измерений, определяющих параметры объектов исследований.
1.7. Физические ограничения экспериментальных методов определения геометрических, механических, концентрационных, оптических и электрических параметров физических и биологических систем.
Раздел 2. Методы и средства нанометрологии в нанотехнологиях.
2.1. Техническое обеспечение нанометрологии.
2.2. Методы и средства интерференционных измерений.
2.3. Использование принципов микроскопии в наноизмерениях и их виды.
2.4. Сканирующая зондовая микроскопия и её виды.
2.5. Спектроскопия в нанометрологии.
2.6. Области применения наноматериалов.
2.7. Основы классификации наноматериалов.
Раздел 3. Экспериментальные методы исследований в нанотехнологиях.
3.1. Проблемы интерпретации электронно-микроскопических и микрозондовых изображений наноструктур, пространственное и энергетическое разрешение.
3.2. Приборные, схемные и системные ограничения, шумы.
3.3. Фундаментальные термодинамические и квантомеханические ограничения на точность и величины измерений.
3.4. Основные параметры микро - и нанообъектов, регистрируемые в эксперименте.
3.5. Степень кристаллического совершенства.
3.6. Особенность энергетической структуры микро - и нанообъектов, особенности симметрии объектов, механизмы транспортов носителей тока, кинетические коэффициенты носителей тока в нанообъектах, оптические характеристики микро - и нанообъектов.
3.7. Бесконтактные (неразрушающие) и контактные методы диагностики.
3.8. Методы измерения параметров объема физических и биологических тел
3.9. Методы исследования свойств поверхности.
Раздел 4. Измерения и их погрешности (неопределённости).
4.1. Виды измерений.
4.2. Принципы и методы измерений. Физические принципы, положенные в основу измерений, определяемые параметрами объектов исследования. Физические ограничения экспериментальных методов определения геометрических, механических, концентрационных, оптических и электрических параметров физических и биологических систем.
4.3. Погрешности измерения и методы их оценки Характеристики и формы представления погрешностей измерений. Классификация погрешностей и способов их обнаружения.
4.4. Точность измерений. Показатели точности измерений и формы представления результатов измерений.
4.5. Определение показателей точности прямых однократных (многократных) измерений.
4.6. Определение показателей точности косвенных однократных (многократных) измерений.
4.7. Критерии оценки грубых погрешностей (промахов).
4.8. Экспериментальное установление математической модели распределения погрешностей.
Раздел 5. Статистические методы обработки результатов измерений физических и биологических объектов.
5.1. Математический аппарат обработки экспериментальных данных.
5.2. Функции распределения результатов наблюдения Эмпирические и теоретические распределения.
5.3. Функции и числовые характеристики законов распределения. Математическое ожидание, среднеквадратичное отклонение
5.4. Проверка статистических гипотез. Доверительный интервал и доверительная вероятность.
5.5. Критерии согласия Пирсона и Колмогорова.
5.6. Правила обработки прямых многократных и косвенных измерений.
5.7. Обработка результатов совместных измерений.
5.8. Оформление результатов измерений.
Раздел 6. Обеспечение безопасности в различных областях технологий.
6.1. Обеспечение безопасности в нанотехнологиях на основе физических принципов, положенных в основу измерений.
6.2. Биобезопасность наноматериалов и нанотехнологий.
6.3. Оценка генетической безопасности наноматериалов.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1. | 1 | Индуктивный преобразователь перемещений |
2. | 1 | Тензорезисторный преобразователь усилий |
3. | 4 | Волоконно-оптический датчик перемещений |
4. | 4 | Электромеханический преобразователь усилий |
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1. Ким , стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника – Спб.: Питер, 2008
2. Артемьев и метрологическое обеспечение. – М.: , 2010 г.
3. Шишкин метрология: общая теория измерений – Спб.: Питер, 2010
б) дополнительная литература
1. Душин метрологии и электрические измерения. Учебник для вузов, - Л.: Энергоиздат, 1987.
2. Левшина, измерения физических величин: измерительные преобразователи. М. Энергоатомиздат, 19с
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Организация и проведение лабораторных занятий на современном оборудовании, позволяющее реально обеспечить теоретические знания в соответствии с реализуемой специальностью.
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
При реализации учебного процесса необходимо нацеливать студентов (путём рекомендуемой литературы и научных журналов) на постоянное и внимательное ознакомление со всеми новинками в изучаемой области.
Автор программы: __________________ //
