МИНОБРНАУКИ РОССИИ

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

Электронная микроскопия структуры твердого тела

рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедрой	Кафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки	03.06.01. Физика и астрономия
Направленность	Физика конденсированного состояния вещества
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	5 ЗЕТ
Учебный план	03_06_01_Физ_конд_-234-2020

Часов по учебному плану	180
в том числе:
аудиторные занятия	36
самостоятельная работа	117
контроль	27

Виды контроля по семестрам
экзамены:	4

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр)	2 (4)		Итого
Недель	20		Итого
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	36	36	36	36
Сам. работа	117	117	117	117
Часы на контроль	27	27	27	27
Итого	180	180	180	180

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников Владимир Александрович

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

Рабочая программа дисциплины
Электронная микроскопия структуры 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 30.07.2014 г. № 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.	Представление характерных структурно-аналитических задач, решаемых методами электронной дифракции, просвечивающей электронной и сканирующей микроскопии и обучение слушателей навыкам постановки таких задач, и самостоятельного анализа структурного состояния фаз и материалов с использованием электронно-микроскопических данных и пакетов программ Mathcad, CaRIne Crystallograhy, ATOMS.

1.1.

Представление характерных структурно-аналитических задач, решаемых методами электронной дифракции, просвечивающей электронной и сканирующей микроскопии и обучение слушателей навыкам постановки таких задач, и самостоятельного анализа структурного состояния фаз и материалов с использованием электронно-микроскопических данных и пакетов программ Mathcad, CaRIne Crystallograhy, ATOMS.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.02

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

УК-1	способностью к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
ОПК-1	способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий
ПК-1	способность владеть: фундаментальными разделами физики, новейшими достижениями физики, теоретическим и экспериментальным аппаратом исследования физических явлений и процессов, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии с профилем программы подготовки аспирантов)
ПК-3	умение выбирать методы и средства решения задач, проводить, методами системного анализа, анализ фундаментальных свойств различных физических процессов и аппаратуры, построенной на их основе, грамотно планировать и осуществлять эксперимент
ПК-6	способность владеть современными компьютерными технологиями моделирования физических процессов и использовать знания в области информационных технологий, современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	физические принципы, лежащие в основе каждого из методов исследования твердых тел
3.2.	Уметь:
3.2.1.	ориентироваться в современных методах исследования конденсированной материи
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	знаниями о границах практического применения методов и их сопоставление

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1.
1.1.	Введение. Ионно-полевая микроскопия	Лекции	4	4	ОПК-1, ПК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.2.	Просвечивающая микроскопия	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.3.	Сканирующая электронная микроскопия. Сканирующая силовая микроскопия	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.4.	Магнитно-силовая микроскопия	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.5.	Микроскопия на основе ЯМР. Микроскопия на основе квантовых магнетометров	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.6.	Сканирующая акустическая микроскопия. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.7.	Электронная оже-спектроскопия. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-3, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.8.	Спектроскопия характеристических электронных потерь	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.9.	Термодесорбция. Электронно-стимулированная десорбция	Лекции	4	4	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.10.	Введение. Ионно-полевая микроскопия	Сам. работа	4	13	ПК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.11.	Просвечивающая микроскопия	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.12.	Сканирующая электронная микроскопия. Сканирующая силовая микроскопия	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.13.	Магнитно-силовая микроскопия	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.14.	Микроскопия на основе ЯМР. Микроскопия на основе квантовых магнетометров	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.15.	Сканирующая акустическая микроскопия. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.16.	Электронная оже-спектроскопия. Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.17.	Спектроскопия характеристических электронных потерь	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2
1.18.	Термодесорбция. Электронно-стимулированная десорбция	Сам. работа	4	13	ПК-1, ПК-6, УК-1	Л1.2, Л1.3, Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

1. Связь между симметрией и структурой объемных (трёхмерных) и поверхностных кристаллических материалов. Роль чистоты поверхности твердых тел
2. Конструкция ионно-полевых микроскопов. Влияние остаточных газов на разрешающую способность ионно-полевого микроскопа.
3. Принцип работы просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Основные характеристики; достоинства и недостатки. Пробподготовка.
4. Принцип работы растрового электронного микроскопа. Основные характеристики; достоинства и недостатки. Пробподготовка.
5. Принцип работы сканирующего электронного микроскопа. Основные характеристики; достоинства и недостатки. Пробподготовка. Примеры изображений
6. Принцип работы сканирующего силового микроскопа. Основные характеристики; достоинства и недостатки. Пробподготовка. Примеры изображений.
7. Принцип работы магнитно-силового микроскопа. Основные характеристики; достоинства и недостатки. Пробподготовка. Примеры изображений.
8. Принцип работы микроскопа на основе ЯМР. Основные характеристики; достоинства и недостатки.
9. Сканирующая акустическая микроскопия (SAM). Сканирующая лазерная акустическая микроскопия (SLAM).Атомно-силовая акустическая микроскопия (AFAM).
10. Оже-эффект. Ожэ-спектроскопия. Основные характеристики; достоинства и недостатки.
11. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов. Основные характеристики; достоинства и недостатки. Примеры изображений.
12. Термодесорбционная спектроскопия. Основные характеристики; достоинства и недостатки. Примеры изображений.
13. Возникновение тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения (EXAFS).
14. Неупругое рассеяние нейтронов. Циклотронный резонанс.
15. Итоговая форма контроля

5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)

1. Методов изучения поверхности и объемного твердого тела.
2. Ионно-полевая микроскопия.
3. Просвечивающая микроскопия.
4. Сканирующая электронная микроскопия.
5. Сканирующая силовая микроскопия.
6. Магнитно-силовая микроскопия.
7. Микроскопия на основе ЯМР.
8. Микроскопия на основе квантовых магнетометров.
9. Сканирующая акустическая микроскопия.
10. Электронная оже-спектроскопия.
11. Спектроскопия характеристических электронных потерь.
12. Тонкая структура рентгеновских спектров поглощения.
13. Неупругое рассеяние нейтронов. Циклотронный резонанс.

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	Вознесенский, Э.Ф., Шарифуллин Ф.С., Абдуллин И.Ш.	Методы структурных исследований материалов. Методы микроскопии [Электронный ресурс]: учебное пособие	Казань : Издательство КНИТУ, 2014	biblioclub.ru
Л1.2	Кузнецов Н.Т., Новоторцев В.М., Жабрев В.А., Марголин В.И.	Основы нанотехнологии [Электронный ресурс]: учебник	М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014	biblioclub.ru
Л1.3	Вознесенский Э.Ф., Шарифуллин Ф.С., Абдуллин И.Ш.	Методы структурных исследований материалов. Методы микроскопии [Электронный ресурс]: учебное пособие	Казань : КНИТУ, 2014	http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=428294
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1	Газенаур Е.Г., Кузьмина Л.В., Крашенинин В.И.	Методы исследования материалов [Электронный ресурс]: учебное пособие	Кемерово : Кемеровский государственный университет, 2013	http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=232447
Л2.2	Гусев, А.И.	Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии [Электронный ресурс]: монография	М.: Физматлит, 2009	http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=68859
Л2.3	пер. К.И. Домкин.	Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий: методы и применение [Электронный ресурс]: монография	М.: БИНОМ, 2014	http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=214308
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	http://biblioclub.ru/index.php?page=main_ub_red
Э2	http://www.e-library.ru
Э3	http://e.lanbook.com
Э4	https://biblio-online.ru
Э5	http://znanium.com
Э6	http://ru.wikipedia.org/wiki/Сканирующий_туннельный_микроскоп
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 Microsoft Windows AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека Статьи из российских научных журналов. Адрес библиотеки: http://elibrary.ru/defaultx.asp www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека www.e.lanbook.com www.elibrary.ru www.intuit.ru/ Образовательный сайт AUGER - http://irmt.ru/index.php/experbase/auger RFES http://irmt.ru/index.php/experbase/rfes SAM http://www.mikroskopia.ru/info/26.html http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3680.html http://vestnik.osu.ru/2007_12/28.pdf TEM http://irmt.ru/index.php/experbase/tem

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория	Назначение	Оборудование
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)
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

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

см. приложение (ФОС)