Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011200.68 – Физика, магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем» Очная форма обучения

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ //

__________ _____________ 201__г.

Плазменные эмиссионные системы

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов направления 011200.68 – Физика,

магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем»

Очная форма обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор работы ________________________//

«______»___________201__г.

Рассмотрено на заседании кафедры Микро - и нанотехнологий

«___» ____________ 201__г., протокол № __.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

Объем ____ стр.

Зав. кафедрой __________________//

Рассмотрено на заседании УМК ИФиХ «__»_______201__ г., протокол № __. Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________//

«______»_____________201__г.

«СОГЛАСОВАНО»:

И. о директора ИБЦ________________________/

«______»_____________201__г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________/ /

«______»_____________201__ г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт физики и химии

Кафедра микро - и нанотехнологий

УДОВИЧЕНКО С. Ю.

Плазменные эмиссионные системы

Учебно-методический комплекс.

Рабочая программа для студентов направления

011200.68 – Физика,

магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем»

очная форма обучения

Тюменский государственный университет

2013

. Плазменные эмиссионные системы. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011200.68 Физика, магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем», очная форма обучения. Тюмень, 2013, ___ стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Плазменные эмиссионные системы [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой микро - и нанотехнологий. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой микро- и нанотехнологий, д. ф.-м. н., профессор

© Тюменский государственный университет, 2013.

© , 2013.

1.  Пояснительная записка:

1.1.  Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины является изучение особенностей газоразрядной плазмы и основных характеристик газовых разрядов как генераторов заряженных частиц в плазменных эмиссионных системах. Рассмотрены плазменные эмиссионные системы на базе тлеющих и дуговых разрядов. Данный курс имеет целью изучение устройства и принципов действия современных плазменных ускорителей, ионно-плазменных систем и плазменных источников ионных и электронных пучков, а также их применения в пучково-плазменных технологиях по модификации конструкционных материалов и созданию наноматериалов в промышленности и прикладных задачах.

Задачи учебного курса:

– познакомить студентов с элементарными процессами, протекающими в тлеющих и дуговых газовых разрядах;

– научить студентов рассчитывать основные характеристики разрядов и применять их для разработки конструкций плазменных эмиссионных систем;

– познакомить студентов с процессами генерации заряженных частиц в плазме газовых разрядов, процессов формирования плазменных потоков и потоков заряженных частиц, их транспортировки из области генерации к зоне взаимодействия с мишенью (изделием);

– познакомить студентов с принципами действия современных плазменных эмиссионных систем и дать навыки, необходимые при разработке и применении этих систем;

– дать представление о сферах применения плазменных эмиссионных систем в области микро - и нанотехнологий.

1.2.  Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Плазменные эмиссионные системы» – это дисциплина, которая входит в профильную (вариативную) часть магистерской программы.

Для ее успешного изучения необходимы знания и умения, приобретенные (или приобретаемые параллельно) в результате освоения предшествующих дисциплин: «Физика плазмы», «Электродинамика», «Вакуумная техника и технологии», «Электронная и ионная оптика».

Освоение дисциплины «Плазменные эмиссионные системы» необходимо при последующем изучении дисциплин магистерской программы « Физика наноструктур и наносистем»: «Пучково-плазменные технологии для конструкционных материалов», «Конструкционные наноматериалы» и «Специальные нанотехнологии и нанодиагностика».

1.3. В результате освоения данной дисциплины выпускник должен обла­дать следующими компетенциями:

-  способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

-  способностью свободно владеть фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своей магистерской программой) (ПК-1);

-  способностью использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности (ПК-2);

-  способностью свободно владеть разделами физики, необходимыми для решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-6);

-  способностью свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки) (ПК-7);

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

·  Знать:

– элементарные процессы, протекающие в тлеющих и дуговых газовых разрядах;

– процессы генерации заряженных частиц в плазме газовых разрядов;

– процессы формирования плазменных потоков и потоков заряженных частиц;

– условия транспортировки заряженных частиц из области генерации к зоне взаимодействия с мишенью (изделием);

– принципы действия современных плазменных эмиссионных систем;

– виды плазменных эмиссионных систем и их особенности;

– устройство основных конструкций плазменных эмиссионных систем, созданных на базе тлеющего и дугового разрядов;

– области применения плазменных эмиссионных систем, предназначенных для микро - и нанотехнологий.

·  Уметь:

– рассчитывать основные характеристики газовых разрядов;

– применять результаты расчетов характеристик газовых разрядов для разработки конструкций плазменных эмиссионных систем;

– выбирать плазменную эмиссионную систему для реализации определенной микро - или нанотехнологии.

·  Владеть:

– навыками разработки конструкций плазменных эмиссионных систем;

2.  Трудоемкость дисциплины.

Данная дисциплина читается в первом семестре. Форма промежуточной аттестации – зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа

Таблица 1.

Тематический план

№	Тема	недели семестра	виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Из них в интерактивной форме	Формы контроля
лекции*	семинарские (практические) занятия*	лабораторные занятия*	самостоятельная работа*
1	2	3	4	5	6	7		9
1. 1	Особенности плазмы газового разряда. Элементарные процессы. Проводимость, экранировка заряда и плавающий потенциал в плазме.	1,2	2	2		4	4	Доклад-презентация
2.	Плазма положительного столба разряда. Амбиполярная диффузия и процессы переноса в плазме. Баланс заряженных частиц. Газоразрядная плазма во внешних скрещенных электрическом и магнитном полях.	З,4	2	2		4	4	Доклад-презентация
3.	Виды плазменных эмиссионных систем (ПЭС). Общие характеристики газоразрядных камер ПЭС. Методы повышения эффективности генерации заряженных частиц. Процессы в области экстракции и первичного формирования потоков заряженных частиц в системах с плазменным эмиттером.	5,6	2	2		4	4	Доклад-презентация
4.	Общая характеристика вакуумно - дугового разряда. Вакуумные дуговые источники плазмы. Холловские плазменные ускорители. Конструкции и применение плазменных ускорителей в технологии.	7,8	2	2		4	4	Доклад-презентация
5.	Особенности тлеющих разрядов при низких давлениях. Диодные и многоэлектродные системы распыления. Магнетронные системы распыления. Применение тлеющего разряда для ионно-ваку-умной обработки.	9, 10	2	2		4	4	Доклад-презентация
6.	ПЭС для ионной очистки, травления и нанесения проводящих покрытий. Плазменная система для ионной очистки и травления диэлектриков. Многоэлектродный модуль с тлеющим разрядом на базе вакуумного дугового разряда.	11, 12	2	2		4	4	Доклад-презентация
7.	Преимущества и особенности пучковых технологий. Плазменные источники пучков заряженных частиц на базе горячих и холодных катодов. Широкоапертурный источник ионов для технологических целей.	13, 14	2	2		4	4	Доклад-презентация
8.	Пучковые - плазменные технологии для модификации поверхности: очистки, травления и термообработки поверхности. Ионная имплантация.	15, 16	2	2		4	4	Доклад-презентация
9.	Универсальный комплекс источников заряженных частиц. Электрофизические пучково-плазменные установки для промышленных технгий. Технологический комплекс«НАНОФАБ-100».	17, 18	2	2		4	4	Доклад-презентация
	Итого		18	18		36	36
	Из них в интерактивной форме			18		18

Таблица2.

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов
обязательные	дополнительные
1. 1	Особенности плазмы газового раз-ряда. Элементарные процессы. Проводимость, экранировка заряда и плавающий потенциал в плазме.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	2	4
2.	Плазма положительного столба разряда. Амбиполярная диффузия и процессы переноса в плазме. Баланс заряженных частиц. Газоразрядная плазма во внешних скрещенных электрическом и магнитном полях.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	4	4
3.	Виды плазменных эмиссионных систем (ПЭС). Общие характеристики газоразрядных камер ПЭС. Методы повышения эффективности генерации заряженных частиц. Процессы в области экстракции и первичного формирования потоков заряженных частиц в системах с плазменным эмиттером.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	6	4
4.	Общая характеристика вакуумно - дугового разряда. Вакуумные дуговые источники плазмы. Холловские плазменные ускорители. Конструкции и применение плазменных ускорителей в технологии.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	8	4
5.	Особенности тлеющих разрядов при низких давлениях. Диодные и многоэлектродные системы распыления. Магнетронные системы распыления. Применение тлеющего разряда для ионно-вакуумной обработки.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	10	4
6.	ПЭС для ионной очистки, травления и нанесения проводящих покрытий. Плазменная система для ионной очистки и травления диэлектриков. Многоэлектродный модуль с тлеющим разрядом на базе вакуумного дугового разряда.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	12	4
7.	Преимущества и особенности пучковых технологий. Плазменные источники пучков заряженных частиц на базе горячих и холодных катодов. Широкоапертурный источник ионов для технологических целей.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	14	4
8.	Универсальный комплекс источников заряженных частиц. Электрофизические пучково-плаз-менные установки для отработки промышленных технологий.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	16	4
9.	Зондовые системы формирования пучков заряженных частиц. нанотехнологический комплекс «НАНОФАБ-100».	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания 3. Проработка лекций	Доклад-презентация	18	4
	ИТОГО:	36

3.  Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.	Пучково-плазменные технологии для конструкционных материалов			+	+	+	+	+	+	+
2.	Конструкционные наноматериалы				+	+	+	+	+	+
3.	Специальные нанотех-нологии и нанодиагностика				+	+	+	+	+	+

4.  Содержание дисциплины.

Тема 1. Особенности плазмы газового разряда. Элементарные процессы. Проводимость, экранировка заряда и плавающий потенциал в плазме. Определяются типы газовых разрядов, которые используются в технологических пучково – плазменных процессах. Рассматриваются взаимодействия в плазме между заря­женными и нейтральными частицами; между частицами, находящимися в раз­личных энергетических состояниях; между частицами и окружающими газоразрядную плазму поверхностями в зависимости от рода ионизованного газа, степени его ионизации, плотности и температуры, от вида газового разряда. Даются понятия плавающего потенциала и глубины проникновения электрического поля в плазме.

Тема 2. Плазма положительного столба разряда. Амбиполярная диффузия и процессы переноса в плазме. Баланс заряженных частиц. Газоразрядная плазма во внешних скрещенных электрическом и магнитном полях. Определяются отличия амбиполярного движения от униполярного движения заряженных частиц в плазме. Приводится гидродинамическое уравнение баланса заряженных части. Рассматривается движение заряженных частиц плазмы, помещенной во внешние электрическое и магнитное поля.

Тема 3. Виды плазменных эмиссионных систем (ПЭС). Общие характеристики газоразрядных камер ПЭС. Методы повышения эффективности генерации заряженных частиц. Процессы в области экстракции и первичного формирования потоков заряженных частиц в системах с плазменным эмиттером. Рассматриваются различные виды плазменных эмиссионных систем, их достоинства и недостатки, а также области применения. Даются методы повышению эффективности генерации заряженных частиц за счет выбора оптимальной геометрии газоразрядной ячейки и наложения на нее внешних электрического и магнитного полей, а также подачи отрицательного потенциала на стенки камеры. Рассматриваются процессы, протекающие на эмиссионной границе плазмы и в ионно-оптической системе.

Тема 4.. Общая характеристика вакуумно - дугового разряда. Вакуумные дуговые источники плазмы. Холловские плазменные ускорители. Конструкции и применение плазменных ускорителей в технологии. Рассматриваются виды вакуумной дуги и способы возбуждения дугового разряда. Описываются катодные пятна первого, второго и третьего рода. Даются характеристики катодных пятен. Рассматриваются магнитные системы отклонения и фокусировки плазменного потока, а также сепарация капельной фракции.

Тема 5. Особенности тлеющих разрядов при низких давлениях. Магнетронные системы распыления. Применение тлеющего разряда для ионно-вакуумной обработки. Рассматривается разряд низкого давления. Приводятся кривая Пашена и обобщенная модель газоразрядной камеры (ГРК) на базе несамостоятельного тлеющего разряда. Рассматриваются пограничные слои в ГРК. Приводятся основные типы конструкций магнетронных систем распыления и области применения метода магнетронного осаждения покрытий.

Тема 6. ПЭС для ионной очистки, травления и нанесения проводящих покрытий. Диодные и многоэлектродные системы распыления. Плазменная система для ионной очистки и травления диэлектриков. Многоэлектродный модуль с тлеющим разрядом на базе вакуумного дугового разряда. Даются типичные конструкции и значения основных параметров диодных и многоэлектродных систем распыления. Рассматриваются особенности очистки диэлектрических поверхностей ионными потоками. Описывается триодная система для очистки и травления диэлектриков на постоянном токе. Рассматривается применение многоэлектродных ионно-плазменных систем для комбинированной обработки материалов – насыщения поверхностного слоя легирующим элементом с последующим нанесением упрочняющего покрытия.

Тема 7. Преимущества и особенности пучковых технологий. Плазменные источники пучков заряженных частиц на базе горячих и холодных катодов. Широкоапертурный источник ионов для технологических целей. Рассматриваются преимущества и недостатки современных пучковых технологий по сравнению с традиционными ионно-плазменными технологиями. Описывается принцип работы газоразрядных ячеек на базе горячих и холодных катодов. Дается устройство полых и магнетронных (прямого и обращенного) катодов. Представляются конструкции источников ионных и электронных пучков, созданных на базе тлеющего и дугового разрядов, а также конструкция широкоаперурного источника ионов, состоящего из дуоплазмотрона с полым холодным катодом и газоразрядной ячейки Пенинга. Обсуждается возможность использования последнего источника ионов для травления полупроводников и диэлектриков

Тема 8. Универсальный комплекс источников заряженных частиц. Электрофизические пучково-плазменные установки для отработки промышленных технологий. Представляется прототип промышленной универсальной установки, на которой проводятся различные технологические процессы одновременно с помощью плазменных источников пучков ионов и электронов и источника плазменной струи. Описывается устройство пучково-плазменных установок, предназначенных для отработки промышленных нанотехнологий – создания термобарьерных слоев на лопатках турбинных двигателей и антикоррозионных покрытий на трубах нефтегазового комплекса и т. д.

Тема 9. Зондовые системы формирования пучков заряженных частиц. Нанотехнологический комплекс «НАНОФАБ -100». Даны принципы формирования электронного пучка в сканирующем электронном микроскопе и схема формирования сфокусированного пучка тяжелых ионов низкой энергии в устройствах FIB. Представляется «НАНОФАБ – 100» - модульная технологическая платформа для формирования нанотехнологических комплексов (НТК) с кластерной компановкой, в состав которой входит электронный микроскоп и модуль FIB. Описываются устройство основных модулей, назначение и аналитические возможности нанотехнологического комплекса «НАНОФАБ – 100».

5.  Планы практических занятий.

Тема 1. Анализ элементарных процессов в плазме в зависимости от рода ионизованного газа, степени его ионизации, плотности и температуры, от вида газового разряда (2 часа).

Тема 2. Изложение принципа действия магнетрона. Решение уравнений переноса в магнетронной плазме в условиях амбиполярной диффузии. Расчет движения заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях. Определение скорости ионного распыления катода (2 часа).

Тема 3. Расчет характеристик газоразрядных ячеек для различных плазменных эмиссионных систем. Процессы на плазменной границе, в ускоряющем промежутке и в ионно-оптической системе ПЭС (2 часа).

Тема 4. Расчет характеристик катодных пятен. Определение пространственного распределения капельной фракции и влияния магнитного поля на процесс генерации капельной фракции. Управление перемещением катодных пятен с помощью магнитного поля. Расчет коэффициента катодной мощности. Расчет движения заряженных частиц в Холловском ускорителе и принцип ускорения плазменной струи (2 часа).

Тема 5. Расчет математической модели газоразрядной камеры (ГРК) на базе несамостоятельного тлеющего разряда. Определение характеристик пограничных слоев ГРК. Расчет основных характеристик магнетронной распылительной системы (2 часа).

Тема 6. Определение основных параметров диодных и многоэлектродных систем распыления. Анализ картины распределения электрического поля и вычисление максимального тока разряда в триодной системе для очистки и травления диэлектриков на постоянном токе. Анализ процесса азотирования и нанесения износостойкого покрытия в многоэлектродной ионно-плазменной системе для комбинированной обработки материалов (2 часа).

Тема 7. Определение условий тлеющего разряда в ГРК на базе холодного полого катода, а также холодного прямого и обращенного магнетронов. Оценка условий работы широкоапертурного источника ионов, предназначенного для травления полупроводников и диэлектриков (2 часа).

Тема 8. Посещение лаборатории пучково-плазменных технологий НИИ прикладных наук для знакомства с электрофизическими установками, предназначенными для отработки промышленных нанотехнологий. Демонстрация работы источников ионов металлов, инертных газов и диэлектриков. (2 часа). Демонстрация установки для исследования и отработки ионных источников, размещенной в лаборатории физики плазмы.

Тема 9. Посещение нанотехнологического комплекса «НАНОФАБ – 100» в лаборатории материаловедения и нанотехнологий НИИ прикладных наук. Знакомство с устройством и условиями эксплуатации комплекса. Демонстрация работы: источников ионных пучков с энергией до 30 КэВ, предназначенных для травления образцов и имплантации ионов металлов и диэлектриков; модуля магнетронного распыления, предназначенного для нанесения покрытий, и модуля плазменной струи, предназначенного для очистки поверхности (2 часа).

6.  Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Примерные вопросы на зачет

1.  Какие типы газовых разрядов применяются в пучково-плазменных технологиях.

2.  Перечислить основные элементарные процессы образования и гибели заряженных частиц в низкотемпературной плазме.

3.  На какую глубину проникает электрическое поле в плазму.

4.  Как движутся заряженные частицы в плазме магнетрона под действием скрещенных электрического и магнитного полей.

5.  Назовите виды плазменных эмиссионных систем (ПЭС).

6.  Дайте общие характеристики газоразрядных камер ПЭС.

7.  Что такое вакуумный дуговой разряд.

8.  Из чего состоит вакуумный дуговой источник плазмы.

9.  Принцип действия Холловского плазменного ускорителя. Как движутся заряженные частицы в этом ускорителе.

10.  Типы катодных пятен и их отличие.

11.  Для чего нужны отклоняющие и фокусирующие (дефокусирующие) магнитные системы в плазменных ускорителях.

12.  Что такое тлеющий разряд.

13.  Основные конструкции магнетронных систем.

14.  Где применяются магнетронные распылительные системы.

15.  Как проводится ионная очистка и травление диэлектриков.

16.  В чем преимущества и особенности пучковых технологий.

17.  Как устроены горячие и холодные катоды.

18.  Как устроен источник ионов на базе тлеющего разряда (дуаплазмотрон) с полым и магнетронным ( обращенным магнетронным) катодами.

19.  Как устроен источник ионов металлов на базе дугового разряда.

20.  Как проводится модификация поверхности материалов: очистка, травление и термообработка поверхности.

21.  Что такое ионная имплантация.

22.  Как устроен универсальный комплекс источников заряженных частиц.

23.  Для чего предназначен технологический комплекс «НАНОФАБ -100».

24.  Как устроен технологический комплекс «НАНОФАБ -100».

25.  Аналитические возможности технологического комплекса «НАНОФАБ -100».

7.  Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Плазменные эмиссионные системы» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

·  лекции;

·  практические занятия;

·  работа в малых группах;

·  ознакомление с пучково - плазменными электрофизическими установками в лаборатории физики плазмы, лаборатории пучково-плазменных технологий, лаборатории материаловедения и нанотехнологий, лаборатории электоронной, зондовой микроскопии рентгено-структурного анализа, расположенных в НИИ прикладных наук.

8.  Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

8.1  Основная литература:

1.  Справочник Шпрингера по нанотехнологиям: в 3 т. : пер. с англ./ Науч.-произв. комплекс "Технологический центр" Моск. гос. ин-та электронной техники ; ред. Б. Бхушан. - Москва: Техносфера. - (Мир материалов и технологий). - ISBN -261-8 Т.2 с.

2.  Научные основы нанотехнологий и новые приборы: учеб. - моногр./ ред. Р. Келсалл, А. Хэмли, М. Геогеган ; пер. с англ. . - Долгопрудный: Интеллект, 20с.

3.  Неволин, физика и нанотехнологии = Quantum Physics and Nanotechnology/ . - Москва: Техносфера, 20с.

4.  Удовиченко -плазменные технологии для модификации конструкционных материалов и создания наноматериалов. Учебное пособие. – С. Пб.: ГУАП, 2009, 100 с.

8.2  Дополнительная литература:

1.  Барченко В, Т., Удовиченко эмиссионные системы. – С. Пб.: «Технолит», 2008, 154 с.

2.  Нанотехнологии. – М.: Техносфера, 2004, 328 с.

3.  Суздалев : физикохимия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. – М.:КомКнига, 2006, 592 с.

9.  Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием.

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: Курс общей фи­зики. 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 занятия	выступления на семинарах
Уме­ет: 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.	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: Навыками выбора необходимых методов и проведения научных исследований по поставленным проблемам.	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 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 орга­ни­за­ции семинаров и кон­ференций. На­выками про­ведения видео­кон­фе­ренций	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, 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 занятия	выступления на семинарах
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 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 занятия	выступления на семинарах
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: Основные этапы творческого процесса. Алгоритм генерации творческих задач.	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: Основные этапы творческого процесса. 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 занятия	выступления на семинарах
Умеет: Выделять противоречия между тео­рией и экспериментом и нахо­дить ре­шения для их устранения. Крити­чески оце­нивать научные и технические реше­ния.	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.