2.1.
УТВЕРЖДАЮ
Директор института ИФВТ
«___»_____________ 2011г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)
Б3.В.2.3 Дифракционные, спектроскопические и зондовые методы исследования материалов
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП 150100 «Материаловедение и технологии материалов»
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)
Наноструктурные материалы
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 – 2012 уч. г.
КУРС 3 СЕМЕСТР 6
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 4
ПРЕРЕКВИЗИТЫ Математика (Б2.Б3); Физика (Б2.Б4); Общее материаловедение и технологии материалов (Б3.Б6); Основы физики твердого тела (Б2.В5)
КОРЕКВИЗИТЫ нет
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции 18 час.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 36 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 54 час.
ИТОГО 108 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра НМНТ ИФВТ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_______________________
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП __________________________
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ __________________________
2011 г.
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
Код цели | Формулировка цели | Требования ФГОС ВПО и (или) заинтересованных работодателей |
Ц1 | Подготовка выпускника к производственной деятельности в создании материалов с заданными технологическими и функциональными свойствами для различных областей техники и технологии | Требования ФГОС ВПО, критерии АИОР, соответствующие международным стандартам EUR-ACE и FEANI. Потребности российских предприятий машиностроительного комплекса, приборостроения, авиационной и ракетно-космической техники, атомной энергетики, наноиндустрии, медицинской, спортивной и бытовой техники. |
Ц2 | Подготовка выпускника к научно-исследовательской и расчетно-аналитической деятельности в области создания современных конструкционных и функциональных неорганических (металлических и неметаллических) и органических (полимерных и углеродных) материалов; композитов и гибридных материалов; сверхтвердых материалов; интеллектуальных и наноматериалов, пленок и покрытий на основе ресурсоэффективных технологий. | Требование ФГОС ВПО направления 150100 «Материаловедение и технологии материалов»; критерии АИОР, соответствующие международным стандартам EUR-ACE и FEANI. Потребности научно-исследовательских центров РАН (СО РАН, УрО РАН, ДВО РАН), Роснауки отраслевых НИИ. |
Ц3 | Подготовка выпускника к организационно-управленческой деятельности для обеспечения эффективного функционирования на участке своей профессиональной деятельности. | Требования ФГОС ВПО, критерии АИОР, соответствующие международным стандартам EUR-ACE и FEANI. Потребности российских предприятий машиностроительного комплекса. |
Ц4 | Подготовка выпускника к самостоятельному обучению и освоению новых профессиональных знаний и умений, непрерывному профессиональному самосовершенствованию | Требования ФГОС ВПО, критерии АИОР, соответствующие международным стандартам EUR-ACE и FEANI, запросы отечественных, транснациональных и зарубежных работодателей |
2. Место модуля (дисциплины) в структуре программы
Модуль (дисциплина) относится к циклу дисциплины направления подготовки бакалавра. Дисциплина является базовой для студентов, обучающихся на кафедре наноматериалов и нанотехнологий Томского политехнического университета на получение степени - бакалавр. В рамках дисциплины будут рассматриваться основные подходы и представления современных методов выявления и установления кристаллической структуры, элементного и фазового состава конденсированных систем: дифракционные методы (рентгеновское, нейтронное, синхротронное излучение, регистрация дифрактограмм, определение параметров кристаллической решётки, сравнение результатов экспериментов с измерением эталонных образцов и данными, имеющимися в справочниках); оптическая, сканирующая и электронная дифракционная микроскопия; зондовая микроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, атомно-силовая микроскопия (элементный и фазовый состав, дефектная субструктура, морфология кристаллитов, кристаллогеометрия); оже - эмиссионная и абсорбционная спектроскопия; применение компьютерных программ для обработки экспериментальных результатов Для успешного освоения дисциплины студентам необходимо владеть базовыми знаниями по физике, математике, химии, материаловедению. Иметь опыт работы в приложениях Microsoft Office. Соответственно пререквизитами данного курса являются дисциплины физика, математика, общее материаловедение и технология материалов, основы физики твердого тела. Дисциплина «Дифракционные, спектроскопические и зондовые методы исследования материалов» является базовой для освоения дисциплин профессионального цикла, ориентированных на методы исследования структуры твердого тела, в том числе и наноматериалов.
3. Результаты освоения модуля (дисциплины)
После изучения дисциплины студент должен знать:
структуру и основное содержание курса, а также взаимосвязь частей курса между собой;
основные методы и методики исследования структуры и элементного состава наноматериалов и изделий на их основе;
физические принципы, лежащие в основе методов исследования наноматериалов и изделий на их основе, их достоинства и ограничения.
После изучения дисциплины студент должен уметь:
классифицировать современные методы и методики исследования структуры и элементного состава наноматериалов по их назначению и техническим характеристикам;
определять, систематизировать и получать необходимые данные в сфере своей деятельности с использованием новейших методов исследования и фундаментальных знаний;
осуществлять сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по изучаемой дисциплине;
представлять итоги самостоятельной работы в виде отчетов, докладов на семинарах, с использованием компьютерных презентаций.
После изучения дисциплины студент должен владеть:
методами подготовки данных для составления обзоров, отчетов и докладов о научно-исследовательской работе;
методами организации Интернет-ресурсов для сбора междисциплинарных знаний в области современных методов исследования наноматериалов, квалифицированного обобщения научных данных;
способностью к выработке, научному и методологическому обоснованию схем оптимальной комплексной аттестации продуктов реализации высокотехнологических процессов получения наноматериалов.
В результате изучения дисциплины студент должен развить следующие компетенции:
· Способность воспринимать, обрабатывать, анализировать и обобщать научно-техническую информацию, передовой отечественный и зарубежный опыт, принимать участие в фундаментальных и прикладных исследованиях в области применения современных методов исследования структуры различных видов наноматериалов (Р1).
· Способность применять полученные знания для решения нечетко определенных инженерных задач, стоящих перед производством в области аттестации наноматериалов, полученных с использованием различных технологий (P2).
· Способность планировать и проводить аналитические, имитационные и экспериментальные исследования по своей специализации с использованием новейших достижений науки и техники, передового отечественного и зарубежного опыта в области знаний, соответствующей выполняемой работе (P3).
· Способность критически оценивать полученные теоретические и экспериментальные данные и делать выводы, решать изобретательские задачи на основе международного права и области защиты интеллектуальной собственности (Р4).
· способность понимать необходимость и уметь самостоятельно учиться и повышать квалификацию в течение всего периода профессиональной деятельности (Р5).
· Способность оценивать используемые методы, области их применения, демонстрируя понимание вопросов безопасности и здравоохранения, юридических аспектов, ответственности за научно-исследовательскую деятельность, влияния принятых решений на социальный контекст и окружающую среду (Р6).
4. Структура и содержание модуля (дисциплины)
4.1. Аннотированное содержание разделов модуля (дисциплины):
4.1.1. Содержание лекций
(Всего – 18 часов; 1 лекция – 2 часа)
№ лекции | Содержание лекции |
1 | Введение. Общие представления о методах исследования структуры материалов. Основной набор физических методов как единая система, позволяющая измерить или вычислить большинство из известных свойств, характеристик и параметров твердых тел: основные знания и навыки, приобретаемые студентами; физические явления, лежащие в основе методов; принципиальные и реальные возможности различных методов; особенности методик, требования к исследуемым образцам и используемой аппаратуре (приборам). |
2 | Физика рентгеновских лучей. Способы получения и природа рентгеновских лучей. Характеристический спектр. Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом. Методы защиты от воздействия рентгеновских лучей. Методы регистрации рентгеновских лучей, детекторы рентгеновского излучения. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Кинематическое приближение. Рассеяние рентгеновских лучей атомным рядом, плоскостью, пространственной решеткой. Уравнение Лауэ, формула Вульфа-Брегга. Дифракция рентгеновских лучей в обратном пространстве. Построение Эвальда. |
3 | Методы рентгеноструктурного анализа монокристаллов. Методы неподвижного и вращающегося кристалла. Представление методов в обратном пространстве. Области применения методов. Методы рентгеноструктурного анализа поликристаллов. Метод Дебая. Представление метода в обратном пространстве. Техника получения рентгенограмм. Рентгеновские камеры и дифрактометры. Индицирование рентгенограмм поликристаллов аналитическим и графическим методами. |
4 | Взаимодействие электронов с веществом. Рассеяние электронов. Генерация вторичных электронов. Медленные и быстрые вторичные электроны. Оже - электроны. Генерация электронно-дырочных пар и катодолюминесценция. Генерация плазмонов и фононов. |
5 | Конструкция электронного микроскопа. Оптическая схема и принцип действия. Техника электронной микроскопии. Методы приготовления объектов исследования. Электронография. Принципы дифракции быстрых электронов. |
6 | Применение электронной микроскопии. Локальный фазовый анализ. Определение ориентационного соотношения кристаллов. Исследование дислокационной структуры. Исследование гетерофазных структур. Виды контраста на выделениях второй фазы. Влияние частиц второй фазы на картину дифракции. |
7 | Методы и способы изготовления объектов исследования в просвечивающей электронной микроскопии. Сетки, шайбы, мембраны. Подготовка самоподдерживающихся образцов. Электролитическая полировка, ионное травление. Ультрамикротомия. Диспергирование. Скалывание. Метод реплик и экстракции. Селективное химическое травление. Техника безопасности. |
8 | Принципы растровой электронной микроскопии. Конструкция растрового электронного микроскопа. Приготовление образцов. Формирование контраста во вторичных и отраженных электронах. Топографический и композиционный контрасты |
9 | Выбор методов структурного анализа при решении задач материаловедения. Особенности подготовки объектов исследования при использовании дифракционных методов исследования. Особенности использования структурных методов при исследовании поверхности |
4.1.2. Содержание лабораторных занятий
(Всего – 36 часов)
№ лекции | Содержание ЛАБОРАТОРНЫХ занятий |
1 | Ознакомление с устройством и характеристиками рентгеновского дифрактометра «XRD-7000S». |
2 | Участие в съемке дифрактограмм керамических материалов на рентгеновском дифрактометре «XRD-7000S». |
3 | Ознакомление с устройством и характеристиками электронного дифракционного микроскопа просвечивающего типа «JEM-2100F». |
4 | Пробоподготовка образцов для анализа структуры и фазового состава методами электронной дифракционной микроскопии: ознакомление с работой установки для ионного утонения образца «Ion slicer». |
5 | Анализ электронно-микроскопических изображений субструктуры металлических материалов, полученных с использованием электронного дифракционного микроскопа просвечивающего типа «JEM-2100F»: ознакомление с методами качественной и количественной аттестации дислокационной субструктуры материала, определение типа дислокационной субструктуры и ее количественных характеристик. |
6 | Анализ микроэлектронограмм нанокристаллических материалов |
7 | Индицирование микроэлектронограмм монокристаллических материалов, полученных методами дифракционной электронной микроскопии |
8 | Ознакомление с устройством и характеристиками сканирующего (растрового) электронного микроскопа «JSM-7500FA». |
9 | Пробоподготовка образцов для анализа методами сканирующей электронной микроскопии: выбор размера образца, ознакомление с методами металлизации поверхности керамических материалов. |
10 | Определение среднего размера зерна, используя различные методы оптической микроскопии |
11 | Фрактография поверхности разрушения нанокристаллического материала: участие в исследовании методами сканирующей электронной микроскопии структуры и элементного состава поверхности наноматериалов, разрушенных различными способами. |
12 | Фрактография поверхности обработки нанокристаллического материала концентрированными потоками энергии (высокоинтенсивные электронные пучки, потоки плазмы): участие в исследовании методами сканирующей электронной микроскопии структуры и элементного состава поверхности наноматериалов, обработанных концентрированными потоками энергии. |
4.2 Структура модуля (дисциплины) по разделам и видам учебной деятельности
Таблица 1.
Структура модуля (дисциплины)
по разделам и формам организации обучения
Название раздела | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Итого | |
Лекции | Лаб. зан. | |||
Введение. Общие понятия о методах исследования наноматериалов | 2 | 0 | 4 | 6 |
Дифракционные методы исследования: рентгеноструктурный анализ | 4 | 6 | 12 | 16 |
Дифракционные методы исследования: просвечивающая электронная микроскопия | 8 | 16 | 20 | 26 |
Методы исследования поверхности | 4 | 14 | 18 | 24 |
Итого | 18 | 36 | 54 | 108 |
5. Образовательные технологии
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО Методы | Лекции | Практические занятия | СРС |
IT-методы | |||
Работа в команде | + | ||
Case-study | + | ||
Игра | + | ||
Методы проблемного обучения | + | + | + |
Обучение на основе опыта | + | ||
Опережающая самостоятельная работа | + | ||
Проектный метод | |||
Поисковый метод | + | + | |
Исследовательский метод | + |
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1. Текущая и творческая проблемно-ориентированная СРС
При изучении дисциплины «Дифракционные, спектроскопические и зондовые методы исследования материалов» предусмотрено несколько типов внеаудиторной (самостоятельной) работы:
Текущая самостоятельная работа
1. Подготовка к лекции включает работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по индивидуально заданной проблеме курса, (опережающая самостоятельная работа).
2. Подготовка к практическим занятиям включает проработку лекционного материала, и изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку, подготовку к тестам по изучаемым темам.
3. Подготовка к экзамену включает работу с лекционным материалом, задачам, рассмотренным на практических занятиях, и материалов, выносимым на самостоятельное изучение.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
1. Подготовка устного сообщения. Выполняется по выбранной преподавателем теме. Проводится с использованием ресурсов Internet, научно-технической библиотеки и библиотечного фонда кафедры. Студент делает сообщение на практике с использованием компьютерной презентации, выполненной в формате Microsoft Power Point. Включает поиск, анализ, структурирование и презентацию информации.
2. Конспект (реферат). Выполняется по отдельным темам, которые не рассматриваются на лекции. Проводится с использованием ресурсов научно-технической библиотеки ТПУ и библиотечного фонда кафедры НМНТ. Включает анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме.
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по модулю (дисциплине)
Материал, выносимый на самостоятельную проработку, оформляется в виде конспекта (реферата) и индивидуальной работы и включает 8 тем. Оформление материала предполагает проработку литературы, рекомендуемой преподавателем. Соответственно у каждого студента в конце семестра должна быть собрана информация по всем темам. Студент выбирает один из 5 разделов, по которому он готовит устное сообщение (индивидуальное задание). В последнем случае студенту необходимо использовать не менее 10 – 15 источников литературы, найденных самостоятельно (использование электронных ресурсов не более 50 %).
Темы рефератов.
1. Принцип работы электронного дифракционного микроскопа;
2. Устройство и принцип работы сканирующего электронного микроскопа;
3. Современные методы элементного анализа материала;
4. Современные методы исследования структуры нанокристаллических материалов;
5. Дифракционные методы исследования нанокристаллических материалов;
6. Методы исследования поверхности нанокристаллических материалов;
7. Применение синхротронного излучения для исследования структуры нанокристаллических материалов;
8. Выбор методов структурного анализа при решении задач материаловедения.
Вопросы для индивидуального задания
Классификация наноструктурных материалов; Свойства вещества в наноструктурном состоянии: оптические свойства; Свойства вещества в наноструктурном состоянии: механические свойства; Свойства вещества в наноструктурном состоянии: магнитные свойства; Поверхность наноструктурного материала: дефекты структуры; Методы получения наноматериалов; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: сканирующая туннельная микроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: сканирующая атомно-силовая микроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: автоионная микроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: радиоспектроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: ИК и КР-спектроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: рентгеновская и фотоэлектронная спектроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: Мессбауэровская спектроскопия; Методы исследования вещества в нанокристаллическом состоянии: дифракционная электронная микроскопия – дифракция в аморфных веществах;6.3 Контроль самостоятельной работы
Таблица 3
Виды контроля СРС
Тип контроля | Способ осуществления и тип самостоятельной работы |
Самостоятельные работы | Проводятся в виде тестов или теоретических вопросов на каждом практическом и лекционном занятиях (5 минут). Позволяют контролировать качество проработки лекционного материала, уровень усвоения тем, выносимых на самостоятельное изучение, контролировать уровень опережающей самостоятельной работы. |
Устное сообщение | Проводится на практических занятиях. Позволяет контролировать качество выполнения индивидуального задания, оценить способности студента к поиску, анализу, структурированию и презентации информации; оценить способность студента к анализу научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме. |
Проверка конспектов/ индивидуального задания | Проводится на каждом занятии. Позволяет контролировать качество проработки тем, выносимых на самостоятельное изучение. |
6.4 Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Основная литература
1. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С Уманский., , - М.: Металлургия, 1982. – 632 с.
2. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник в 3-х томах /Под ред. , . 4-е изд. Перераб. и доп. Т.1. Методы испытания и исследования. В 2-х книгах. – М.: Металлургия, 1991. – 304 с.
3. Утевский электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия, 19с.
4. Рентгенографический электронно-оптический анализ. , , Расторгуев пособие для вузов. – М.: МИСИС, 19с.
5. , , и др. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ в примерах практического применения. – М.: Техносфера, 2009. – 208 с.
6. и др. Получение и исследование наноструктур. Лабораторный практикум по нанотехнологиям. – М.: БИНОМ, 2010. – 146 с.
7. , Лукашин наноматериалы. – М.: Физматлит, 2010. – 456 с.
8. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. – М.: Техносфера, 2006. – 384 с.
Дополнительная литература
5. , Фетисов дифрактограмм поликристаллов по структурным данным. М., МГУ, 1991, с.56.
6. Перспективные материалы. Структура и методы исследования Учеб. пособие / Под ред. Д. Л. Меерсона. – Тольятти: ТГУ, МИСиС, 2006. – 536 с.
7. Введение в физику поверхности. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. – 256 с.
8. , Введение в физику поверхности. –М.: Наука, 2006. – 490 с.
9. П. Хирш, А. Хови и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. – Москва, Мир
Электронные ресурсы
10. Нанотехнологическое сообщество [Электронный ресурс]: www. nanometer. ru
11. Интернет-журнал о нанотехнологиях. [Электронный ресурс]: http://nanodigest. ru/
12. Нанотехнологии. Научно-информационный портал по нанотехнологиям [Электронный ресурс]: http://nano-info. ru/
13. Нанотехнологии: сегодня и будущее. [Электронный ресурс]: http://www. nanoevolution. ru/cat/nanomedicina/
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)
Темы тестов
№1 Взаимодействие электронов и рентгеновского излучения с веществом.
№2 Физика рентгеновских лучей. Способы получения и природа рентгеновских лучей;
№3 Конструкция электронного микроскопа. Оптическая схема и принцип действия;
№4 Области применения методов электронной дифракционной микроскопии;
№5 Методы приготовления объектов исследования просвечивающей электронной микроскопии;
№6 Методы подготовки объекта исследования в растровой микроскопии.
Вопросы к экзамену по дисциплине
1. Основной набор физических методов как единая система, позволяющая измерить или вычислить большинство из известных свойств, характеристик и параметров твердых тел;
2. Принципы растровой электронной микроскопии;
3. Физика рентгеновских лучей. Способы получения и природа рентгеновских лучей;
4. Фрактография. Качественные и количественные методы;
5. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Кинематическое приближение;
6. Использование методов просвечивающей электронной микроскопии для изучения процессов старения;
7. Особенности рассеяния нейтронов кристаллами;
8. Конструкция нейтронного дифрактометра;
9. Использование методов просвечивающей электронной микроскопии для исследования структуры деформированного металла;
10. Взаимодействие электронов с веществом;
11. Выбор методов структурного анализа при решении задач материаловедения;
12. Особенности подготовки объектов исследования методами сканирующей электронной микроскопии;
13. Особенности подготовки объектов исследования методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии;
14. Методы рентгеноструктурного анализа монокристаллов. Методы неподвижного и вращающегося кристалла.
15. Представление методов рентгеноструктурного анализа в обратном пространстве;
16. Области применения методов рентгеноструктурного анализа монокристаллов;
17. Основы метода спектроскопии Оже-электронов;
18. Конструкция Оже-спектрометра;
19. Требования к образцам при использовании метода спектроскопии Оже-электронов;
20. Возможности и примеры применения Оже-электронной микроскопии;
21. Конструкция электронного микроскопа. Оптическая схема и принцип действия;
22. Электронография. Принципы дифракции быстрых электронов;
23. Построение сечений обратных решеток кристаллов. Индицирование микроэлектронограмм;
24. Электронно-микроскопические изображения. Теория дифракционного контраста. Экстинкционная длина;
25. Формирование изображений в светлом и темном полях методами электронной микроскопии;
26. Спектрометры рентгеновского излучения. Полупроводниковые детекторы рентгеновского излучения;
27. Применение электронной микроскопии. Локальный фазовый анализ;
28. Применение электронной микроскопии. Определение ориентационного соотношения кристаллов.
29. Применение электронной микроскопии. Исследование дислокационной структуры;
30. Применение электронной микроскопии. Исследование гетерофазных структур. Виды контраста на выделениях второй фазы. Влияние частиц второй фазы на картину дифракции
8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)
Аттестация (экзамен) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
Таблица 4.
Рейтинг-план освоения модуля (дисциплины) в течение семестра
Недели | Текущий контроль | ||||||||
Теоретический материал | Практическая деятельность | Итого | |||||||
Темы лекций | Баллы | Название лабораторных занятий | Баллы | Конспект | Баллы | Тесты | Баллы | Баллы | |
1 | Введение. Общие представления о методах исследования структуры материалов. | Общие понятия о методах исследования наноматериалов | 2 | 2 | |||||
2 | Неразрушающие методы исследования наноматериалов | 2 | 2 | ||||||
3 | Физика рентгеновских лучей. | Ознакомление с устройством и характеристиками рентгеновского дифрактометра «XRD-7000S». | 2 | Современные приборы рентгеноструктурного анализа | 2 | №1 | 2 | 6 | |
4 | Пробоподготовка образцов для анализа структуры и фазового состава методами рентгенофазового анализа | 2 | 2 | ||||||
5 | Методы рентгеноструктурного анализа монокристаллов. | Участие в съемке дифрактограмм керамических материалов на рентгеновском дифрактометре «XRD-7000S». | 2 | Исследование материала методами рентгеноструктурного анализа | 2 | №2 | 2 | 6 | |
6 | Ознакомление с методами анализа рентгенограмм, анализ рентгенограммы нанокристаллического материала | 2 | 2 | ||||||
7 | Взаимодействие электронов с веществом. | Ознакомление с устройством и характеристиками электронного дифракционного микроскопа просвечивающего типа «JEM-2100F». | 2 | Рассеяние электронов. Генерация вторичных электронов. Медленные и быстрые вторичные электроны. Оже - электроны. | 2 | 4 | |||
8 | Ознакомление с возможностями электронного дифракционного микроскопа просвечивающего типа «JEM-2100F» применительно к исследованию кристаллической решетки и фазового состава. | 2 | 2 | ||||||
9 | Конструкция электронного микроскопа. | Пробоподготовка образцов для анализа структуры и фазового состава методами электронной дифракционной микроскопии | 2 | Методы анализа структуры и элементного состава в электронной микроскопии | 2 | №3 | 2 | 6 | |
10 | Анализ электронно-микроскопических изображений субструктуры металлических материалов, полученных с использованием электронного дифракционного микроскопа просвечивающего типа «JEM-2100F» | 2 | 2 | ||||||
11 | Применение электронной микроскопии. | Анализ микроэлектронограмм нанокристаллических материалов | 2 | Методы и методики приготовления объектов исследования в электронной микроскопии | 2 | №4 | 2 | 6 | |
12 | Индицирование микроэлектронограмм монокристаллических материалов, полученных методами дифракционной электронной микроскопии | 2 | 2 | ||||||
13 | Методы и способы изготовления объектов исследования в просвечивающей электронной микроскопии. | Исследование фазового состава металлов и сплавов методами дифракционной электронной микроскопии | 2 | 2 | |||||
14 | Пробоподготовка образцов для анализа методами сканирующей электронной микроскопии | 2 | 2 | ||||||
15 | Принципы растровой электронной микроскопии. | Ознакомление с устройством и характеристиками сканирующего (растрового) электронного микроскопа «JSM-7500FA» | 2 | Принцы работы растрового микроскопа | 2 | №5 | 2 | 6 | |
16 | Определение среднего размера зерна, используя различные методы оптической микроскопии | 2 | 2 | ||||||
17 | Выбор методов структурного анализа при решении задач материаловедения. | Фрактография поверхности разрушения нанокристаллического материала | 2 | Систематизация методов структурного анализа при решении задач материаловедения | 2 | №6 | 2 | 6 | |
18 | Анализ поверхности обработки нанокристаллического материала концентрированными потоками энергии | 2 | 2 | ||||||
Итого | 36 | 14 | 12 | 62 | |||||
Экзамен | 38 | ||||||||
Всего | 100 |
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)
14. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С Уманский., , - М.: Металлургия, 1982. – 632 с.
15. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник в 3-х томах /Под ред. , . 4-е изд. Перераб. и доп. Т.1. Методы испытания и исследования. В 2-х книгах. – М.: Металлургия, 1991. – 304 с.
16. Утевский электронная микроскопия в металловедении. М.: Металлургия, 19с.
17. Рентгенографический электронно-оптический анализ. , , Расторгуев пособие для вузов. – М.: МИСИС, 19с.
5. , , и др. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ в примерах практического применения. – М.: Техносфера, 2009. – 208 с.
6. и др. Получение и исследование наноструктур. Лабораторный практикум по нанотехнологиям. – М.: БИНОМ, 2010. – 146 с.
7. , Лукашин наноматериалы. – М.: Физматлит, 2010. – 456 с.
8. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. – М.: Техносфера, 2006. – 384 с.
Дополнительная литература
18. , Фетисов дифрактограмм поликристаллов по структурным данным. М., МГУ, 1991, с.56.
19. Перспективные материалы. Структура и методы исследования Учеб. пособие / Под ред. Д. Л. Меерсона. – Тольятти: ТГУ, МИСиС, 2006. – 536 с.
20. Введение в физику поверхности. – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. – 256 с.
21. , Введение в физику поверхности. –М.: Наука, 2006. – 490 с.
22. П. Хирш, А. Хови и др. Электронная микроскопия тонких кристаллов. – Москва, Мир
Электронные ресурсы
23. Нанотехнологическое сообщество [Электронный ресурс]: www. nanometer. ru
24. Интернет-журнал о нанотехнологиях. [Электронный ресурс]: http://nanodigest. ru/
25. Нанотехнологии. Научно-информационный портал по нанотехнологиям [Электронный ресурс]: http://nano-info. ru/
26. Нанотехнологии: сегодня и будущее. [Электронный ресурс]: http://www. nanoevolution. ru/cat/nanomedicina/
10. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
Дисциплина «Дифракционные, спектроскопические и зондовые методы исследования материалов» полностью обеспечена материально-техническими средствами. Лекции читаются в специализированной аудитории, оснащенной компьютерной техникой. Лабораторный занятия проводятся в «Нано-Центре» НИ ТПУ, оснащенном всеми необходимыми приборами (рентгеновский дифрактометр «XRD-7000S»; электронный дифракционный микроскоп просвечивающего типа «JEM-2100F»; сканирующий (растровый) электронный микроскоп «JSM-7500FA»; прибор для ионного утонения образцов Ion Slicer), а также в компьютерном классе, оснащенном интернет ресурсами и необходимыми компьютерными программами для анализа литературных данных и оформления тестов по текущему материалу.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки:
Материаловедение и технологии материалов.
Программа одобрена на заседании
Учебно-методического семинара кафедры НМНТ ИФВТ
(протокол № ____ от «31» августа 2010 г.).
Автор: профессор, д. ф.-м. н. _____________
Рецензенты: доцент, к. т.н. _________В. В. Ан
доцент, к. х.н._________
