Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях

Аннотация рабочей программы

 дисциплины  «Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях»

Дисциплина «Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях» является частью цикла специальных дисциплин по направлению подготовки «Химия», профиль «Химия твердого тела». Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук Национального исследовательского университета Новосибирский государственный университет кафедрой химии твердого тела.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с использованием синхротронного излучения в научных исследованиях, а также с проблематикой проведения структурных исследований в химии твердого тела..

Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-2, ОК-14, ОК-16, ОК-17, ОК-19, ОК-28 профессиональных компетенций ПК2, ПК-9, ПК-11, ПК-18, ПК-31, ПК-32, ПК-36 выпускника.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции, самостоятельная работа студента.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: промежуточный контроль в форме дифзачета. Формы рубежного контроля определяются решениями Ученого совета, действующими в течение текущего учебного года.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетная единица, 32 академических часа. Программой дисциплины предусмотрены 20 часов лекционных занятий, 10 часов самостоятельной работы студентов. Остальное время – контроль в форме дифференцированного зачета.

 


1. Цели освоения дисциплины

Курс ставит своей целью усвоение студентами понятий и навыков , связанных с применением синхротронного излучения для проведения структурных исследований необходимых при проведении исследований в области химии твердого тела, материаловедения и смежных с ними дисциплин.

В первой части, данный курс знакомит студентов, уже обладающих представлением об основных методах рентгеноструктурного анализа, с синхротронным излучение: историей его открытия, основными свойствами и источниками его получения. Значительное внимание уделяется вспомогательным устройствам устанавливаемым на каналах синхротронного излучения: монохроматорам, коллиматорам, аттенюаторам, мониторам положения пучка излучения. Дальнейшим шагом становится знакомство с различными системами детектирования синхротронного излучения: ионизационными камерами, сцинтиляционными, полупроводниковыми, одно- и двух-координатными детекторами.

Во второй части рассматриваются различные методы и методики рентгеноструктурного анализа, применяемые в исследованиях с использованием синхротронного излучения. К ним относятся дифрактометрия высокого разрешения , аномальное и диффузное рассеяние, дифрактометрия с высоким временным разрешением, энергодисперсионная дифрактометрия. Параллельно с изучением методик даются примеры использования данных методик для проведения исследований в области химии твердого тела.

Часть лекционно-пратических занятий проводится на базе Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения на излучении из накопителя ВЭПП-3. Первоначально проводится знакомство с устройством накопителя и его основными элементами, методами безопасного проведения работ в бункере СИ. В дальнейшем слушатели курса проводят практические исследования на экспериментальных станциях «Прецизионной дифрактометрии», «Дифракционного кино» и «Дифрактометрии на жестком излучении».

 

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях» является частью цикла специальных дисциплин по направлению подготовки «химия», профиль «химия твердого тела».

Дисциплина «Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях» опирается на следующие дисциплины данной ООП:

  • Математика;
  • Физика;
  • Химия твердого тела;

Результаты освоения дисциплины «Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях» используются в следующих дисциплинах данной ООП:

  • Институтская практика.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Использование синхротронного излучения в дифракционных исследованиях»:

  • общекультурные компетенции: ОК-2, ОК-14, ОК-16, ОК-17, ОК-19, ОК-28;
  • профессиональные компетенции: ПК2, ПК-9, ПК-11, ПК-18, ПК-31, ПК-32, ПК-36.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

  • знать основные свойства синхротронного излучения, источники его получения, различные системы детектирования синхротронного излучения, основные типы вспомогательных устройств синхротронной станции, методы и методики рентгеноструктурного анализа, применяемые в исследованиях с использованием синхротронного излучения;
  • уметь анализировать химическую информацию, определяя задачи, которые можно решить с помощью методов с использованием синхротронного излучения;
  • владеть навыками обработки данных, полученных на экспериментальных станциях Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения.

4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетная единица, 32 академических часа.

№ п/п

Раздел дисциплины

Семестр

Неделя  семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость

 (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости
(по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Лекция

Лабор. работа

Самост. работа

 

Зачет

1.1

Синхротронное излучение (СИ) и его место в спектре электромагнитных излучений. История открытия. Источники СИ. Свойства СИ Оборудование каналов и экспериментальных станций СИ.

8

1

2

1

1.2

Детекторы для регистрации СИ. Ионизационные камеры сцинтилляционные, пропорциональные, полупроводниковые детекторы. Однокоординатные и двухкоординатные детекторы СИ.

8

2

2

1

1.3

Методы исследования структуры с использованием СИ. Монокристальная, энергодисперсионная дифрактометрия. Дифрактометрия высокого пространственного и временного разрешения.

8

3

2

1

1.4

Аномальное рассеяние, диффузное рассеяние кристаллами. Рассеяние на неупорядоченных структурах. Примеры задач решаемых с использование данных методов.

8

4

2

1

1.5

Дифрактометрия в особых условиях. Высокое давление, Высокие и низкие температуры. Контролируемые газовые среды. Конструкция различных устройств для проведения исследований в особых условиях.

8

5

2

1

2.1

Знакомство с Сибирским центром синхротронного излучения и накопителем ВЭПП-3. Инструктаж по способам  безопастного проведения работ в центре СИ.

8

6

2

1

2.2

Занятие на станциях прецизионной дифрактометрии.

8

7

2

1

2.3

Занятие на станции дифракционного кино.

8

8

2

1

2.4

Занятие на станции дифрактометрии в области жесткого излучения.

8

9

2

1

2.5

Занятие на станции микроскопии и томографии.

8

10

2

1

8

11

2

Дифференцированный зачет

20

 

10

 

2

 

5. Образовательные технологии

Занятия проводятся в лекционной форме с элементами интерактивного обучения, обучения на основе опыта. Часть лекционно-пратических занятий проводится на базе Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения на излучении из накопителя ВЭПП-3. В дополнение к традиционным лекционным формам студентам предоставляется возможность провести самостоятельные исследования на экспериментальных станциях «Прецизионной дифрактометрии», «Дифракционного кино» и «Дифрактометрии на жестком излучении», при этом используются индивидуальные формы обучения.

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

Рекомендуемый режим работы: лекционно-практические занятия – 2 часа в неделю; самостоятельные занятия с обязательной и дополнительной литературой, а также по обработке данных, полученных на экспериментальных станциях Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения – 1 час в неделю.

Промежуточная аттестация по итогам освоения дисциплины проводится в виде дифференцированного зачета. Вопросы к зачету отражаю основные темы курса, перечисленные в таблице выше.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ (под редакцией Л.А.Асланова) Издательство М.: Физматлит -2007.

б) дополнительная литература:

  1. Кунц К., Синхротронное излучение. Пер. с англ., М., «Мир», 1981 г.
  2.  Михайлин В.В., Тернов И.М. Синхротронное излучение. М.: Знание, 1988. 64 с.

 

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

  • Ноутбук, медиа-проектор, экран.
  • Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Химия» и профилю подготовки «Химия твердого тела».

Автор:                                                                            Анчаров Алексей Игоревич

к.х.н., ассистент ФЕН НГУ

с.н.с. ИХТТМ СО РАН