МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ структурно-фазового состояния твердого тела

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.06.01. Физика и астрономия
НаправленностьФизика конденсированного состояния вещества
Форма обученияЗаочная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный планz03_06_01_Физика и астрономия_Физ_конд_-1-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 8
самостоятельная работа 91
контроль 9
Виды контроля по курсам
экзамены: 3

Распределение часов по курсам

Курс 3 Итого
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 4 4 4 4
Практические 4 4 4 4
Сам. работа 91 91 91 91
Часы на контроль 9 9 9 9
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, доцент, Макаров Сергей Викторович

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Рудер Давыд Давыдович

Рабочая программа дисциплины
Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ структурно-фазового состояния твердого тела

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.06.01 ФИЗИКА И АСТРОНОМИЯ (уровень подготовки кадров высшей квалификации). (приказ Минобрнауки России от 30.07.2014г. № 867)

составлена на основании учебного плана:
03.06.01 Физика и астрономия
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
Плотников Владимир Александрович


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой Плотников Владимир Александрович


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Ознакомление со структурой и основами современной физики твердого тела, включающих общие представления о строении кристаллов и аморфных веществ, методах исследования структуры и различных физических свойств твердых тел.
Формирование у студентов вводных знаний по основным разделам физики твердого тела.
Подготовку учителя по некоторым разделам физики средней школы, а также для руко- водства кружковой работой и проведения факультативных занятий.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-3 cпособность демонстрировать системное понимание в профессиональной области и получать научные результаты, удовлетворяющие установленным требованиям к содержанию диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук по направленности Физика конденсированного состояния
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные физические величины, знать их определение, смысл, способы и единицы их измерения
3.2.Уметь:
3.2.1.работать с современными приборами и оборудованием физической лаборатории
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.различными методиками физических измерений и обработки экспериментальных данных

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Курс Часов Компетенции Литература
Раздел 1.
1.1. Рентгеновское излучение. Краткие исторические сведения. Источники рентгеновского излучения. Рентгеновские спектры: тормозной и характеристический Лекции 3 1 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.2. Методы регистрации и детекторы рентгеновского излучения. Краткие исторические сведения. Поглощение рентгеновских лучей в веществе. Общие характеристики детекторов рентгеновского излучения. Счетчики Гейгера. Пропорциональные счетчики. Сцинтилляционные счетчики. Полупроводниковые детекторы. Сравнение различных счетчиков и методов регистрации. Практические 3 1
1.3. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Дифракция на тонкой пластинке, формула Вульфа-Брэгга. Дифракция на пространственной решетке (на монокристалле), уравнения Лауэ. Дифракция на поликристаллическом образце. Практические 3 1
1.4. Экспериментальное осуществление дифракции рентгеновских лучей. Метод Лауэ. Метод качания и вращения образца. Рентгенгониометрические методы. Метод исследования поликристаллов (метод Дебая-Шерера). Метод малоуглового рассеяния. Рентгеновские аппараты для структурного анализа, дифрактометры, гониометры, фильтры и монохроматоры. Лекции 3 1 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.5. Анализ атомной структуры монокристаллов. Установление формы и размеров элементарной ячейки, симметрии кристалла и координат базисных атомов структуры. Прецизионные измерения параметров элементарной ячейки. Практические 3 1
1.6. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов. Получение рентгенограмм поликристаллических образцов и измерение углов скольжения. Определение межплоскостных расстояний. Лекции 3 1 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.7. Рентгенография материалов. Рентгенографические методы исследования диаграмм состояния. Определение числа и размеров кристаллитов. Углы разориентировки и размеры блоков мозаичной структуры Лекции 3 1 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.8. Рентгенофазовый анализ. Качественный и количественный фазовый анализ сплавов и гетерогенных смесей. Исследование температурных и временных изменений концентрации фаз. Практические 3 1
1.9. Рентгеновское излучение. Краткие исторические сведения. Источники рентгеновского излучения. Рентгеновские спектры: тормозной и характеристический Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.10. Методы регистрации и детекторы рентгеновского излучения. Краткие исторические сведения. Поглощение рентгеновских лучей в веществе. Общие характеристики детекторов рентгеновского излучения. Счетчики Гейгера. Пропорциональные счетчики. Сцинтилляционные счетчики. Полупроводниковые детекторы. Сравнение различных счетчиков и методов регистрации. Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.11. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Дифракция на тонкой пластинке, формула Вульфа-Брэгга. Дифракция на пространственной решетке (на монокристалле), уравнения Лауэ. Дифракция на поликристаллическом образце. Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.12. Экспериментальное осуществление дифракции рентгеновских лучей. Метод Лауэ. Метод качания и вращения образца. Рентгенгониометрические методы. Метод исследования поликристаллов (метод Дебая-Шерера). Метод малоуглового рассеяния. Рентгеновские аппараты для структурного анализа, дифрактометры, гониометры, фильтры и монохроматоры. Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.13. Анализ атомной структуры монокристаллов. Установление формы и размеров элементарной ячейки, симметрии кристалла и координат базисных атомов структуры. Прецизионные измерения параметров элементарной ячейки. Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.14. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов. Получение рентгенограмм поликристаллических образцов и измерение углов скольжения. Определение межплоскостных расстояний. Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.15. Рентгенография материалов. Рентгенографические методы исследования диаграмм состояния. Определение числа и размеров кристаллитов. Углы разориентировки и размеры блоков мозаичной структуры Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.16. Рентгенофазовый анализ. Качественный и количественный фазовый анализ сплавов и гетерогенных смесей. Исследование температурных и временных изменений концентрации фаз. Сам. работа 3 10 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3
1.17. Специальные методы рентгеноструктурного анализа. Применения рентгеноструктурного анализа для исследования аморфных материалов, частично упорядоченных объектов, полимеров, жидкостей и газов. Определение дальнего и ближнего порядков. Измерение диффузного рассеяния рентгеновских лучей для изучения тепловых колебаний в кристаллах. Исследование радиационных повреждений материалов. Сам. работа 3 11 Л1.2, Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
1. Источники рентгеновского излучения.
2. Рентгеновские спектры: тормозной и характеристический.
3. Поглощение рентгеновских лучей в веществе.
4. Общие характеристики детекторов рентгеновского излучения.
5. Счетчики Гейгера.
6. Пропорциональные счетчики.
7. Сцинтилляционные счетчики.
8. Полупроводниковые детекторы.
9. Дифракция рентгеновских лучей на тонкой пластинке, формула Вульфа-Брэгга.
10. Дифракция рентгеновских лучей на пространственной решетке (на монокристалле), уравнения Лауэ.
11. Дифракция рентгеновских лучей на поликристаллическом образце.
12. Метод исследования поликристаллов (метод Дебая-Шерера).
13. Метод малоуглового рассеяния.
14. Рентгеновские аппараты для структурного анализа, дифрактометры, гониометры, фильтры и монохроматоры.
15. Установление формы и размеров элементарной ячейки, симметрии кристалла и координат базисных атомов структуры по рентгенограмме.
16. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов.
17. Рентгенографические методы исследования диаграмм состояния.
18. Качественный и количественный фазовый анализ сплавов и гетерогенных смесей.
19. Применения рентгеноструктурного анализа для исследования аморфных материалов, частично упорядоченных объектов, полимеров, жидкостей и газов.
20. Измерение диффузного рассеяния рентгеновских лучей для изучения тепловых колебаний в кристаллах.
21. Исследование радиационных повреждений материалов.
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
1. Источники рентгеновского излучения.
2. Рентгеновские спектры: тормозной и характеристический.
3. Поглощение рентгеновских лучей в веществе.
4. Общие характеристики детекторов рентгеновского излучения.
5. Счетчики Гейгера.
6. Пропорциональные счетчики.
7. Сцинтилляционные счетчики.
8. Полупроводниковые детекторы.
9. Дифракция на рентгеновских лучей тонкой пластинке, формула Вульфа-Брэгга.
10. Дифракция рентгеновских лучей на пространственной решетке (на монокристалле), уравнения Лауэ.
11. Дифракция рентгеновских лучей на поликристаллическом образце.
12. Метод исследования поликристаллов (метод Дебая-Шерера).
13. Метод малоуглового рассеяния.
14. Рентгеновские аппараты для структурного анализа, дифрактометры, гониометры, фильтры и монохроматоры.
15. Установление формы и размеров элементарной ячейки, симметрии кристалла и координат базисных атомов структуры по рентгенограмме.
16. Рентгеноструктурный анализ поликристаллов.
17. Рентгенографические методы исследования диаграмм состояния.
18. Качественный и количественный фазовый анализ сплавов и гетерогенных смесей.
19. Применения рентгеноструктурного анализа для исследования аморфных материалов, частично упорядоченных объектов, полимеров, жидкостей и газов.
20. Измерение диффузного рассеяния рентгеновских лучей для изучения тепловых колебаний в кристаллах.
21. Исследование радиационных повреждений материалов.
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
см. приложение (ФОС)

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Мазалова В.Л., Кравцова А.Н., Солдатов А.В. Нанокластеры: рентгеноспектральные исследования и компьютерное моделирование [Электронный ресурс]: монография М.: Физматлит, 2012 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=275555
Л1.2 Куприянов М.Ф., Рудская А.Г., Кофанова Н.Б. и др. Современные методы структурного анализа веществ [Электронный ресурс]: учебник Издательство Южного федерального университета, 2009 biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Пивоваров С.С. Физические основы теории оптической и рентгеновской спектроскопии [Электронный ресурс]: учебное пособие СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет, 2016 biblioclub.ru
Л2.2 Томилин В.И., Томилина Н.П., Бахтина В.А. Физическое материаловедение [Электронный ресурс]: учебное пособие Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2012 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=229343
Л2.3 Гуртов, В.А., Осауленко Р.Н. Физика твердого тела для инженеров [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Техносфера, 2012 biblioclub.ru
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Интернет-портал "Университетская библиотека онлайн" biblioclub.ru
Э2 ЭБС "Лань" e.lanbook.com
Э3 ЭБС "Юрайт" www.biblio-online.ru
Э4 Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ структурно-фазового состояния твердого тела portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office
MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint
Adobe Photoshop
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Google Chrome
CourseLab 2.7
Microsoft Windows
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека
www.e.lanbook.com
www.elibrary.ru
www.intuit.ru/ Образовательный сайт
www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
Открытая физика (часть I) http://physics.ru/courses/op25part1/content/content.html#.V80iwVuLTcs
Открытая физика (часть II) http://physics.ru/courses/op25part2/content/content.html#.V80jOVuLTcs

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032
002К лаборатория физического материаловедения - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. лазер ЛТИ502; лазер ЛТН-103; лазерная установка HTS 300; микроскоп металлографический Метам РВ-23; микроскоп НЕОФОТ -32; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД; насадка для микроскопа VEC-535 цветная в/к ПЗС-матрица 1/1,8" 1700ТВ лин 1,0Iuх; ноутбук Acer TM424WXMi Cel-M(380) 1,6GHz/14,1" WXGA/512Mb/60Gb/DVD-RW/LAN/Wlan b; оптико-электронная система (сканирующий зондовый микроскоп) Солвер Некст; проектор: Epson EMP-TW10H (V11H164040); системный блок Celeron 1000/128/FDD/HDD; системный блок P IV - 1800 Celeron/ 256 Mb/60 Gb/AGP 32/CD/Net/SB/SPK; термостат; установка "Дрон-3"; блок БВЦ 97-04; блок БГА-2-97; блок БПВ2-90; блок Д3У2-91; блок питания БНН-43; блок УВЦ-2-95; вакуумный пост универсальный ВУП-5; компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; микрокомпьютер Tandy 1000HX; монитор 15" RoverScan 115GS 0.28 TCO95; монитор 15" Samsung 550 S.28; монитор 17" Philips TFT; ноутбук ASUS BU401LG 14"HD,Ci7-4500U, 8192Mb,1Tb,GT730M-2Gb,WiFi, BT, Cam, W8Pro; ноутбук Asus K50IN (2,2GHz/4Gb/320Gb/DVD-RW/Bluetooth/факс-модем/веб камера; преобразователь акустической эмиссии; прибор АМА-0,2ф1; принтер HP LJ 1150; самописец 62201; система магнетронного напыления МАГ-2000; системный блок Celeron 733 INTEL; системный блок P - IV 3000MHz/Плата ЛА-2USB/АЦП ЛА-н150-14PCI; сканер HP SJ 6300; сканер ч/б; спектрофонометр 6ф-20; усилитель напряжения сигналов преобразователей акустической эмиссии; учебные наглядные пособия: "Лабораторные работы по физическому материаловедению"; "Специальный физический практикум по сканирующей зондовой микроскопии"" "Специальный физический практикум. Акустическая эмиссия в физике конденсированного состояния"
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

см. приложение (ФОС)