Ядерный магнитный резонанс (стр. 2 )

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов
обязательные	дополнительные
Модуль 1
1.1	Явление ЯМР.	1.Работа с учеб­ной литературой. 2.Выполнение до­машних заданий. 3.Проработка лек­ций.	Доклад-презентация	1-2	4
	Теория ЯМР.			3-4	4
1.2	Экспериментальные методы ЯМР.	-"-"-	-"-"-	5-6	4
	Всего по модулю 1:	1-6	12
Модуль 2
2.1	Спектры ЯМР.	-"-"-	-"-"-	7-8	4
2.2	Методы измерения времен ядерной магнитной релаксации.	-"-"-	-"-"-	9-10	4
2.3.	Методы обработки спектров ЯМР.	-"-"-	-"-"-	11-12	4
	Всего по модулю 2:	7-12	12
Модуль 3
3.1.	ЯМР-релаксация в жидкостях.	Работа с учеб­ной литературой. Под­готовка ответов на контрольные вопросы.	Оформление отчета о работе в виде доклада-презентации	1-12	26
3.2.	ЯМР-релаксация в твердых телах.	-"-"-	-"-"-	1-18	14
3.3.	Использование ЯМР в при­клад­ных целях.	-"-"-	-"-"-	1-18	8
	Всего по модулю 3: 11-18	48
	ИТОГО:	72

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обес­пе­чи­ва­е­мы­ми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин

Темы дисциплины, необходимые для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1.1.

1.2.

1.3.

2.1.

2.2.

2.3.

3.1.

3.2.

3.3.

1.

Научно-производственная практика

+

+

+

+

+

+

+

+

+

2.

Научно-исследовательская работа

+

+

+

+

+

+

+

+

+

3.

Выпускная ква­ли­фи­ка­ци­он­ная работа.

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Содержание дисциплины.

Модуль 1.

1.1. Явление ядерного магнитного резонанса. Краткие исторические сведения. Ядерный спин. Гиромагнитное отношение ядер. Фактор Ланде. Ядерный магнетон.

1.2. Теория ЯМР. Классическая и квантовая теория ЯМР. Резонансная частота. Ядерная макроскопическая намагниченность. Процессы релаксации. Времена ядерной маг­нитной релаксации.

1.3. Экспериментальные методы ЯМР. Стационарный и импульсный методы. Схема Парселла и схема Блоха. Уравнения Блоха. Блок-схема устройства для регистрации ядерного магнитного резонанса.

Модуль 2.

2.1. Спектры ЯМР. Спин-фотонное взаимодействие. Электронное экранирование. Косвенные спин-спиновые взаимодействия. Прямое диполь-дипольное взаимодействие. Продольная и поперечная релаксация.

2.2. Методы измерения времен ядерной магнитной релаксации. Им­пульсный способ регистрации ядерного магнитного резонанса. ЯМР-релаксометры и ЯМР-спектрометры. Спектроскопия низкого и высокого разрешения.

2.3. Методы обработки спектров ЯМР. Обработка много­экспо­нен­ци­аль­ных релаксационных кривых. Измерение коэффициентов трансляционной диффузии.

Модуль 3.

3.1. ЯМР-релаксация в жидкостях. Спин-спиновая и спин-решеточная релаксация в водных растворах. Влияние парамагнитных примесей. Жидкости в гетерогенных системах. Дисперсия нано-порошка гидрофобного кремнезема в воде ("сухая вода").

3.2. ЯМР-релаксация в твердых телах. Форма линии ЯМР. Кривые Лоренца и Гаусса. Влияние квадрупольного момента ядра.

3.3. Использование ЯМР в прикладных целях. Применения ЯМР в исследованиях полупроводников для микро - и наноэлектроники. Применения в медицине, геофизике, нефтедобыче.

Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

1.  Определение времен спин-спиновой релаксации для водных растворов.

2.  Определение времен спин-решеточной релаксации для водных растворов.

3.  Определение содержания жидкой воды в гетерогенных системах с помощью ЯМР-релаксационных измерений.

Примерные вопросы к зачету.

1)  Явление ядерного магнитного резонанса. Ядерный спин. Гиромагнитное отношение ядер. Фактор Ланде. Ядерный магнетон.

2)  Классическая теория ЯМР. Резонансная частота.

3)  Квантовая теория ЯМР. Резонансная частота. Ядерная макроскопическая намагниченность. Процессы релаксации. Времена ядерной маг­нитной релаксации.

4)  Процессы релаксации. Времена ядерной магнитной релаксации.

5)  Экспериментальные методы ЯМР. Стационарный метод. Схема Парселла.

6)  Экспериментальные методы ЯМР. Импульсный метод. Схема Блоха. Блок-схема устройства для регистрации ЯМР.

7)  Спектры ЯМР. Спин-фотонное взаимодействие.

8)  Спектры ЯМР. Спин-спиновые взаимодействия.

9)  Спектры ЯМР. Продольная и поперечная релаксация.

10)Методы измерения времен ядерной магнитной релаксации. Им­пульсный способ регистрации ядерного магнитного резонанса.

11)ЯМР-релаксометры и ЯМР-спектрометры. Спектроскопия низкого и высокого разрешения.

12)Методы обработки спектров ЯМР. Обработка много­экспо­нен­ци­аль­ных релаксационных кривых. Измерение коэффициентов трансляционной диффузии.

13)ЯМР-релаксация в жидкостях. Спин-спиновая и спин-решеточная релаксация в водных растворах. Влияние парамагнитных примесей.

14)ЯМР-релаксация в жидкостях. Жидкости в гетерогенных системах. Дисперсия нано-порошка гидрофобного кремнезема в воде ("сухая вода").

15)ЯМР-релаксация в твердых телах. Форма линии ЯМР. Кривые Лоренца и Гаусса. Влияние квадрупольного момента ядра.

16)Использование ЯМР в прикладных целях. Применения ЯМР в исследованиях полупроводников для микро - и наноэлектроники.

17)Использование ЯМР в прикладных целях. Применения в медицине.

18)Использование ЯМР в прикладных целях. Применения в геофизике и нефтедобыче.

Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины "Ядерный магнитный резонанс" предусматривается использование в учебном процессе следующих форм проведения занятий:

-  лекции;

-  лабораторные работы.

Основная литература.

1.  Бёккер, Ю. Спектроскопия [Электронный ресурс] / Ю. Бёккер. - М.: РИЦ "Техносфера", 20с220-5. Режим доступа: http://*****/index. php? page=book&id=88994 (дата обращения 17.03.2014).

Дополнительная литература.

1.  Чижик магнитная релаксация. Л. Изд-во ЛГУ. 1991.-256с.

2.  Ядерный магнитный резонанс. Учеб. Пособие./ и др. Л. Изд-во ЛГУ. 1982.-344с.

3.  , Пронин магнитная релаксационная спектроскопия. М., 1986, 231с.

4.  Квантовая радиофизика. Магнитный резонанс и его приложения. Учеб. Пособие./Под. ред. .- СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, 200с.

5.  Магнитный резонанс в медицине [Электронный ресурс]: основной учебник Европейского форума по магнитному резонансу : в комплекте с компьютерными программами : MR Image Expert, версия 2.5 и Dynalize 1.0, демо-версия/ Ринкк; пер. с англ. , ред. . - Электрон. текстовые дан.. - Москва: ГЭОТАР-МЕД, 20с.; 29 см + 1 эл. опт. Диск

Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием.

Лаборатория ЯМР-спектроскопии.

Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры Микро- и нанотехнологий « »_______________201 г.

Заведующий кафедрой ___________________/___________________/

О.

Карта компетенций

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обуче­ния в це­лом**	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лаборатор­ные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	Способность демон­ст­рировать углубленные знания в области ма­те­матики и естественных наук.	Знает: Рас­ши­ренный курс те­о­ре­ти­ческой физики. Рас­ши­ренный курс выс­шей математики.	Место ес­тественных наук в выработке на­учного мировоз­зре­ния. Курс общей фи­зики. Краткий курс те­оре­ти­ческой фи­зи­ки. Стандартный курс высшей математики.	Историю и методологию физичес­ких наук. Философские кон­цеп­ции ес­тество­знания, место ес­тест­вен­ных наук в выработке на­учного ми­ровоззре­ния. Курс общей физики. Стан­дар­тный курс те­о­ре­тической физики. Стандартный курс высшей мате­ма­тики.	Историю и методологию физичес­ких наук. Понимает и глубоко ос­мысливает фило­соф­ские кон­цеп­ции естество­знания, место ес­тественных на­ук в выработке на­уч­ного миро­воз­зре­ния. Курс общей фи­зики. Рас­ши­ренный курс те­о­ре­ти­ческой физики. Рас­ши­ренный курс выс­шей математики.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские, лаборатор­ные занятия	творческие работы, проекты
Уме­ет: Само­сто­ятельно фор­мулировать новые экс­пери­мен­таль­ные и тео­ре­ти­ческие за­дачи, при­менять знания в области физики и ма­те­ма­тики для их ре­ше­ния,	Использовать знания в облас­ти физики и математики в про­фессиональной деятель­ности, про­фе­с­сионально оформ­лять результаты фи­зи­ческих исследований. При­ме­нять знания в области физики и ма­тематики для проведения научных исследований по заданной тематике.	Использовать знания в области фи­зики и математики в про­фес­си­о­наль­ной деятельности, про­фе­с­сио­нальной комму­ни­кации и меж­лич­ностном об­щении, про­­фе­с­сио­наль­но оформ­лять и пред­став­лять ре­­зуль­таты фи­зи­чес­ких ис­с­ле­­до­ва­ний. Применять зна­ния в об­ласти фи­зики и ма­тематики для прове­де­ния научных исследований по по­ставленным проблемам и со­ста­в­лять ма­те­ма­ти­чес­кие мо­де­ли фи­зи­чес­ких процес­сов.	Использовать знания в области физики и математики в профессиональной дея­тель­ности, про­фе­с­сиональной комму­ни­кации и меж­лич­ностном об­щении, про­фе­с­сио­нально оформ­лять и представлять ре­зуль­таты фи­зи­чес­ких исследований. Само­сто­ятельно фор­мулировать новые экс­пери­мен­таль­ные и тео­ре­ти­ческие за­дачи, при­менять знания в области физики и ма­те­ма­тики для их ре­ше­ния, разрабатывать но­вые методы инженерно-технологи­чес­кой деятельности, со­ста­в­лять ма­те­ма­ти­чес­кие модели физичес­ких про­цес­сов и уста­нав­ливать количест­вен­ные ог­ра­ни­че­ния для этих моделей.
Вла­деет: Методологией научного по­знания при изучении раз­личных уровней орга­ни­за­ции материи, пространства и времени.	Основами методологии науч­ного познания при изучении различных уровней орга­ни­за­ции материи, пространства и времени. Навыками прове­де­ния физических исследований по заданной тематике.	Основами методологии научного по­­знания при изучении раз­личных уровней орга­ни­за­ции материи, про­странст­ва и времени. Навыками выбора необходимых методов и проведения научных исследований по поставленным проблемам.	Методологией научного по­знания при изучении раз­личных уровней орга­ни­за­ции материи, пространства и времени. Навыками постановки и формулировки новых экс­пе­ри­мен­таль­ных и теорети­чес­ких задач, выбора необходимых методов их реше­ния, навыками в разработке но­вых методических подходов в научно-ин­новационных исследованиях.
ПК-1	способностью свободно владеть фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своей магистерской программой)	Знает: Современные компьютерные про­граммы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Необходимый минимум сов­ременных компьютерных тех­нологий, применяемых при сборе, хранении, обработке, анализе и пе­редаче физи­чес­кой информации. Совре­мен­ные компьютерные про­грам­мы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Современные компьютерные тех­нологии, применяемые при сборе, хранении, обработке, анализе и пе­редаче физической информации. Современные компьютерные про­граммы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Расширенный перечень современных компьютерных тех­нологий, применяемых при сборе, хранении, обработке, анализе и пе­редаче физической информации. Современные компьютерные про­граммы для состав­ления пре­зен­та­ций.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские, лаборатор­ные занятия	Контрольные вопросы
Уме­ет: Анализи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использо­ва­нием сов­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.	Следить за необходимым ми­нимумом научной перио­ди­ки с помощью современных ин­форма­ционных технологий. Анализи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использованием сов­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.	Само­сто­ятель­но приобретать с по­мощью ин­форма­ци­онных техно­ло­гий и ис­пользовать в прак­ти­ческой деятельности но­вые знания и уме­ния. Следить за научной перио­ди­кой с помощью современных ин­форма­ционных технологий. Ана­ли­зи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использованием со­в­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.	Само­сто­ятель­но приобретать с помощью ин­форма­ци­онных технологий и ис­поль­зовать в прак­ти­ческой деятельности но­вые знания и уме­ния в том числе в но­вых областях зна­ний, непосред­ственно не свя­занных со сфе­рой деятель­нос­ти, рас­ши­рять и углуб­лять своё науч­ное миро­воз­зре­­ние. Следить за научной периодикой с помощью современных информа­ционных технологий. Анализи­ро­вать получаемую физическую ин­формацию с использо­ва­нием сов­ре­менной вычислительной тех­ни­ки.
Вла­деет: Навыками работы с научной литературой с использованием новых информацион­ных технологий	Обработкой и анализом по­лу­ченных данных с помощью со­временных информа­ци­он­ных технологий. Навыками работы с научной литературой с использованием новых ин­фор­мационных технологий. Современными компью­тер­ны­ми технологиями для решения научно-исследовательских и производственно-технологи­ческих задач профессиональ­ной деятельности. Навыками участия в подготовке заявок на конкурсы грантов и офор­млении научно-технических проектов, отчетов и патентов.	Обработкой и анализом полу­чен­ных данных с помощью современ­ных информационных технологий. Навыками работы с научной ли­те­ра­турой с использованием новых ин­формационных технологий. Со­временными компьютерными тех­нологиями для решения научно-ис­следовательских и производ­ст­вен­но-технологических задач про­фес­си­ональной деятельности. На­вы­ка­ми участия в подготовке заявок на конкурсы грантов и оформлении на­учно-технических проектов, от­че­тов и патентов. Навыками учас­тия в организации научно-ис­сле­до­вательских и научно-инно­ва­ци­он­ных работ. Навыками участия в ор­ганизации семинаров и кон­фе­рен­ций.	Компьютерными ме­то­дами визуализации фи­зических про­цес­сов. Обработкой и ана­лизом полученных дан­ных с помощью со­временных информа­ци­онных техно­ло­гий. Навыками работы с научной литературой с использованием новых информацион­ных технологий. Со­временными компью­терными технологи­я­ми для решения на­уч­но-исследователь­с­ких и производст­вен­но-технологических задач про­фессио­наль­ной деятельности. Навыками под­го­товки заявок на кон­кур­сы грантов и офор­мления научно-техни­ческих проектов, от­четов и патентов. На­выками организации научно-исследова­тель­ских и научно-ин­но­вационных работ. Навыками орга­ни­за­ции семинаров и кон­ференций. На­выками про­ведения видео­кон­фе­ренций.
ПК-2	Способность исполь­зо­вать знания совре­мен­ных проб­лем физики, новейших достижений физики в своей науч­но-исследовательской деятельности.	Знает: Современные проблемы физики и новейшие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме.	Современные проблемы физики и основные новейшие достижения в области изучаемой дисциплины.	Современные проблемы физики и новейшие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме.	Современные проблемы физики, новей­шие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме, а также ос­новные достижения в смежных областях науки и техники.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские, лаборатор­ные занятия	творческие работы, проекты
Уме­ет: Раз­ра­ба­ты­вать и мо­ди­фи­ци­ро­вать новые методы, исходя из задач кон­к­ретного исследования.	Решать задачи, возникающие в ходе научно-исследователь­с­кой деятельности	Формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исс­ле­довательской деятельности, вы­би­рать, в зависимости от требуемых целей, законы, формы, правила, при­емы познавательной деятель­ности мышления.	Формулировать и решать задачи, воз­ни­ка­ющие в ходе научно-исс­ле­довательской деятельности, вы­би­рать, в зависимости от требуемых целей, законы, формы, пра­ви­ла, при­емы познавательной деятель­ности мышления. Раз­ра­ба­ты­вать и мо­ди­фи­ци­ро­вать новые методы, исходя из задач кон­к­ретного исследования.
Вла­деет: Навыками са­мо­стоятельной научно-исследователь­с­кой де­ятельности, требующей широкого на­учного об­ра­зования.	Навыками решения научно-исследовательских задач.	Навыками постановки и решения научно-исследовательских задач. Навыками сбора научной инфор­мации.	Навыками постановки и решения научно-исследовательских задач. Навыками сбо­ра научной инфор­мации. Навыками са­мо­стоятельной научно-исследователь­с­кой де­ятельности, требующей широкого на­учного об­ра­зования.
ПК-6	способностью свободно владеть разделами физики, необходимыми для решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем подготовки)	Знает: Современные проблемы физики и основные новейшие достижения в области изучаемой дисциплины.	Современные проблемы физики и основные новейшие достижения в области изучаемой дисциплины.	Современные проблемы физики и новейшие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме.	Современные проблемы физики, новей­шие достижения в области изучаемой дисциплины в полном объеме, а также ос­новные достижения в смежных областях науки и техники.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские, лаборатор­ные занятия	творческие работы, проекты
Уме­ет: Критически анализировать оте­чественный и зарубежный опыт иссле­до­ваний.	Ставить и решать конкретные задачи научных исследований в соответствии с профилем магистерской программы.	Ставить, формулировать и решать конкретные задачи научных иссле­дований в соответствии с профи­лем магистерской программы. Вы­би­рать, в зависимости от тре­буе­мых целей, формы и методы иссле­дований.	Ставить, формулировать и решать кон­к­ретные задачи научных иссле­дований в соответствии с профи­лем магистерской программы. Вы­би­рать, в зависимости от тре­буе­мых целей, формы и методы иссле­дований. Критически анализировать оте­чественный и зарубежный опыт иссле­до­ваний.
Вла­деет: Навыками органи­за­ции и планирования научно-иссле­до­ва­тельских и производственных работ.	Методикой работы с совре­мен­ной аппаратурой, научным оборудованием и инфор­ма­ци­он­ными технологиями в необ­ходимом объеме.	Методикой работы с современной аппаратурой, научным оборудова­нием и информационными тех­но­логиями в полном объеме. Мето­ди­кой представления результатов работ с использованием норма­тив­ных документов.	Методикой работы с современной аппа­ра­турой, научным оборудова­нием и инфор­мационными тех­но­логиями в полном объ­еме. Мето­ди­кой представления ре­зуль­татов работ с использованием норма­тив­ных документов. Навыками органи­за­ции и планирования научно-иссле­до­ва­тельских и производственных работ.
ПК-7	способностью свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки)	Знает: Алгоритм генерации творческих задач.	Основные понятия и законы изучаемой дисциплины. Общую структуру научного метода.	В полном объеме понятия и законы изучаемой дисциплины. Общую структуру научного метода. Основные этапы творческого процесса.	В полном объеме понятия и законы изучаемой дисциплины, а также основные понятия и законы смежных дисциплин. Общую структуру научного метода. Основные этапы творческого процесса. Алгоритм генерации творческих задач.	Лекции, практичес­кие, семи­нарские, лаборатор­ные занятия	Контрольные вопросы, собеседование
Умеет: Выделять противоречия между тео­рией и экспериментом и нахо­дить ре­шения для их устранения.	Самостоятельно выполнять фи­зические исследования при решении научно-исследо­ва­тельских задач. Дискути­ро­вать и отстаивать собствен­ную позицию.	Самостоятельно ставить задачи научно-исследовательских работ и самостоятельно выполнять физи­ческие исследования при их реше­нии. Дискутировать и отстаивать собственную позицию. Выделять противоречия между тео­рией и экс­периментом и находить реше­ния для их устранения.	Самостоятельно ставить задачи научно-исследовательских работ, самостоятельно выполнять физи­ческие исследования при их реше­нии, планировать, организовы­вать и проводить научно-исследователь­с­кие и производственно-технические ра­бо­ты. Дискутировать и отстаивать собствен­ную позицию. Выделять противоречия между тео­рией и экспериментом и нахо­дить ре­шения для их устранения. Крити­чески оце­нивать научные и технические реше­ния.
Владеет: Методами мониторинга в полном объеме. Приемами анализа и синтеза.	Навыками практической ра­бо­ты в научно-исследовательс­ком коллективе. Основными методами мониторинга.	Навыками практической работы в научно-исследовательском коллек­тиве. Методами мониторинга в пол­ном объеме. Приемами анализа и синтеза.	Навыками практической работы в научно-исследовательском коллективе. Методами мониторинга в полном объеме. Приемами анализа и синтеза. Способностью мыс­лить нестандартно.