ПРОГРАММА Вакуумная и криогенная техникаx

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета «Высшая школа экономики»
Факультет Электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
Вакуумная и криогенная техника
для специальности 210104.65 «Микроэлектроника и твердотельная электроника»
подготовки специалиста.
Автор программы:Быков Д.В.,д.т.н., профессор, bykov@miem.edu.ru
Одобрена на заседании кафедры “Электроника и наноэлектроника»
Зав. кафедрой Петросянц К.О.
«___»____________ 2012 г
Рекомендована секцией УМС
Председатель
«___»____________ 2012 г
Утверждена УС факультета Электроники и телекоммуникаций
Ученый секретарь __________________
«___»_____________2012 г.
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями
университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы
1
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к
знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных
ассистентов и студентов специальности 210104.65 «Микроэлектроника и твердотельная
электроника» подготовки специалистов изучающих дисциплину « Вакуумная и
криогенная техника».
Программа разработана в соответствии с:
.
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ
ПОДГОТОВКИ 210100 ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОЭЛЕКТРОНИКА
(КВАЛИФИКАЦИЯ специалист")
(в ред. Приказов Минобрнауки РФ от 18.05.2011 N 1657,
от 31.05.2011 N 1975);
. Образовательной программой 210104.65 «Микролектроника и твердотельная
электроника» подготовки специалиста;
•
Рабочим учебным планом университета по специальности 210104.65
«Микроэлектроника и твердотельная электроника» подготовки специалиста;
утвержденным в 2012г.
2
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Вакуумная и криогенная техника» являются : изучение
теоретических и прикладных основ вакуумной и криогенной техники, в том числе:
научных основ вакуумной и криогенной техники, принципа действия и конструкции
устройств для получения низких давлений и температур, способов измерения низких
давлений и температур, областей применения вакуумной и криогенной техники,
3
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
•
Знать: Физические основы вакуумной и криогенной техники. Принцип действия
устройство оборудования для получения и измерения низких давления и температур.
Свойства газов и криоагентов.
•
Уметь: Производить расчеты основных характеристик вакуумных систем.
Выбирать оборудование и компаненты вакуумных и криогенных систем для достижения
задан-ных параметров давления и температуры.
•
Иметь навыки (приобрести опыт): Применения современного вакуумного и
криогенного оборудования.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции: ОК-10,
ПК- 1,2,3,18,19,20,21.
4
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Б3 Профессиональный цикл. Базовые знания курса общей физики и химии по вопросам
молекулярно-кинетической теории газов, фазовых переходов, конденсированного
состояния твердого тела, метрологии, материалов электронной техники. Необходимо
знать основные газовые законы понятие «идеального газа»,законы сорбции, растворения и
диффузии газов в твердых телах, законы термодинамики. Необходимо уметь определять
распределение молекул по скоростям, определять среднюю длину свободного пробега
молекул, кинетическую энергию молекул. Обладать способностью определять границы
применения понятия «идеальный газ». Данная дисциплина является предшествующей для
изучения физических основ электроники, основ технологии электронной компонентной
базы, вакуумной и плазменной электроники, физических основ ионно-плазменной
технологии.
5.Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Всего часов
Семестры
Аудиторные занятия(всего)
Лекции
Семинары
Лабораторные работы
Самостоятельная работа (всего)
Расчетно-графические работы
Реферат
Вид промежуточной
аттестации- зачет
Общая трудоемкость
68
51
5
5
17
33
5
5
контрольная работа,
решение задач
101
5
6. Содержание дисциплины
6.1 Содержание разделов дисциплины
6.1.1 Введение
Предмет дисциплины и ее задачи, история развития вакуумной и криогенной техники.
6.1.2 Основные сведения из молекулярно-кинетической теории.
Понятие о вакууме, распределение молекул по скоростям, энергия молекул, давление газа,
частота падения молекул на поверхность, средняя длина свободного пробега молекул,
число Кнудсена.
6.1.3 Физические процессы в вакууме.
Внутреннее трение, теплопроводность газов, диффузия газов, тепловая транспирация,
режимы течения газов, поток газов, объемная скорость течения, проводимость вакуумных
систем, основное уравнение вакуумной техники.
6.1.4 Газы на поверхности и в объеме твердых тел.
Сорбция газов, испарение и конденсация, растворимость и диффузия газов в твердых
телах.
6.1.5 Получение вакуума.
Общая характеристика вакуумных насосов, насосы объемных насосов, молекулярные,
пароструйные, геттерные, геттерно-ионные и криогенные насосы.
6.1.6 Измерение вакуума и течеискание.
Механические и гидростатические преобразователи, тепловые, ионизационные и
магнитные преобразователи, магнитные, резонансные и времяпролетные газоанализаторы,
течеискатели.
6.1.7 Конструкционные элементы вакуумных систем. Вакуумные установки.
Материалы вакуумных систем, вакуумные соединения, камеры и трубопроводы, запорнорегулирующая аппаратура, вводы в вакуум, типы вакуумных установок.
6.1.8 Общие принципы получения низких температур.
Температура и энтропия, температурные шкалы, общий принцип охлаждения.
6.1.9 Низкотемпературные процессы и циклы.
Изоэнтропное расширение, дросселирование сжатого газа, процесс выхлопа; циклы с
простым дросселированием ,с дросселированием и промежуточным охлаждением, с
расширением газа в детандере и дросселированием.
6.1.10 Газовые холодильные машины. Микрокриогенные системы.
ГХМ «Филлипс», тепловые насосы, детандер с регенератором, микрокриогенные
системы.
6.1.11 Разделение смесей и ожижение газов.
Низкотемпературное разделение смесей газов, получение и свойства жидкого азота,
водорода, неона и гелия.
6.1.12 Получение сверхнизких температур.
Адиабатное и ядерное размагничивание, растворение гелия-3 в гелии-4, намагничивание
сверхпроводников.
6.1.13 Измерение низких температур.
Типы термометров. Термометры газовые, металлические, п/п термометры сопротивления,
термопары.
6.1.14 Конструкционные элементы криогенной техники.
Материалы криогенных систем, тепловая изоляция, сосуды для хранения и
транспортировки криогенных жидкостей, криостаты.
6.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами.
№
п/п
Наименование
обеспечиваемых
дисциплин
№№ разделов данной
дисциплины,
Необходимых для изучения
обеспечиваемых дисциплин
1
3
2
4
3
8
4
5
6
13
14
1
Методы исследования материалов и
структур электроники
2
Техника физического эксперимента
5
6
10
11
3
Вакуумная и плазменная электроника
2
3
4
7
Физические основы ионно-плазменной
технологии
4
2
3
4
5
6
11
6.Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
1
2
3
4
6.1.5
6.1.5
6.1.5
6.1.6
Механический вытеснительный насос
Диффузионный пароструйный насос
Магниторазрядный насос
Измерение парциальных давлений
Трудоемкость
(часы/зачетные
единицы)
4.5/0.25
4.5/0.25
4.5/0.25
4.5/0.25
7.Примерная тематика курсовых проектов (работ) нет
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература «Вакуумная техника», Розанов Л.Н. , М., Высшая школа,2007;
«Криогенная техника», Микулин Е.И., Машиностроение, 1969.
б) дополнительная литература «Вакуумная технология»,Шешин Е.Л., Интелект,2009,
«Криогенная техника и технология», Беляков В.П., Энергоиздат, 1982.
в)программное обеспечение «проектирование вакуумных систем», МИЭМ,2000
г) базы данных, информационно- справочные и поисковые системы rvs.insoft.ru; “
Вакуумная техника», справочник, Машиностроение,2009.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины: лаборатория вакуумной техники.
10. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины : теоретические
основы вакуумной и криогенной техники, метрология, информационные технологии,
физика. , Защита лабораторных работ, решение задач..
Автор программы
проф. Д..В. Быков
Эксперты:
_________
___________