ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Ф2 И ВКГТУ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА 701.01-01-1-

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Қазақстан Республикасының
Білім және ғылым
министрлігі
Д.Серікбаев атындағы
ШҚМТУ
Стр. 1 из 9
Министерство
образования и науки
Республики Казахстан
ВКГТУ
им. Д.Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
декан ФМиТ
____________М.Дудкин
______________ 2014 г.
РЕНТГЕНДІК ДИФРАКЦИЯЛЫҚ ТАЛДАУ
Силлабус
РЕНТГЕНО-ДИФРАКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
Силлабус
Специальность: 5В072300 – Техническая фиизка
Форма обучения: очная
Курс: 3
Семестр: 6
Кол-во кредитов: 2
Кол-во часов: 90
Лекции: 15
Практические занятия: 15
СРСП: 15
СРС: 45
Экзамен: 6 семестр
Өскемен
Усть-Каменогорск
2014
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Стр. 2 из 9
Силлабус разработан на кафедре «Техническая физика» на основании
Государственного общеобязательного стандарта образования ГОСО РК
5.03.001-2006 для студентов специальности 5В072300 – Техническая физика
Обсуждено на заседании кафедры «Техническая физика»
Зав. кафедрой
С.Плотников
Протокол №____ от ____________________г.
Одобрено учебно-методическим советом ФМиТ
Председатель
И.О.Ф.
Протокол №____ от______________________г.
Разработал
Должность
Б.Кабланбеков
Нормоконтролер
И.О.Ф.
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Стр. 3 из 9
СВЕДЕНИЯ О ПРЕПОДАВАТЕЛЕ И КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Кафедра «Техническая физика», факультет машиностроения и транспорта (ауд. Г-1-306)
Преподаватель, ведущий занятия: Кабланбеков Болат Мукаметкалиевич, кандидат
физико-математических наук, доцент.
Телефон рабочий: 540-043
Аудиторные часы и время для консультаций: по расписанию занятий и графику работы
преподавателя.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1
Описание изучаемой дисциплины
Основная часть курса посвящена дифракционным методам исследования,
основанным на рассеянии рентгеновских лучей, электронных и нейтронных пучков. Это
соответствует сложившейся практике структурных исследований (более 90% всех
структурных исследований в мире проводятся дифракционными методами). Кроме того,
разделы курса посвящены основам гамма-резонансной спектроскопии, методам,
связанным с изучением тонкого края рентгеновского поглощения, основам использования
синхротронного излучения для исследования структуры, основным понятиям ядерного,
магнитного и электронного парамагнитного резонансов.
1.2
Цели и задачи изучения дисциплины
Цель курса – ознакомление магистрантов с современным состоянием
экспериментальных методов исследования структуры конденсированного состояния
вещества.
Задачи дисциплины:
Раскрыть физическую сущность основных представлений, законов, теорий
классической и современной методики структурного анализа в их внутренней взаимосвязи
и целостности, так как для будущего инженера важно не столько описание широкого
круга физических явлений, сколько усвоение основ структурного анализа, границ их
применимости, позволяющее эффективно использовать их в конкретных ситуациях.
Дать магистрантам современные специальные знания с учетом последних научных
достижений в области изучения структурного анализа, включая механизмы дифракции
рентгеновских лучей, электронов, протонов, нейтронов и т.д.
Формировать у магистрантов умение оценивать степень достоверности результатов,
полученных с помощью экспериментальных или теоретических методов исследования.
1.3 Результаты изучения дисциплины
Знания по данной дисциплине необходимы магистрантам для формирования
представлений о современной физической картине мира и научного мировоззрения; для
изучения последующих общеинженерных и специальных дисциплин; для применения
фундаментальных законов физики, методов физического исследования и достижений
физики в профессиональной деятельности.
В результате изучения курса студент должен приобрести знания общефизического
характера, способствующие формированию его физического мышления; получить
специальные знания, необходимые для исследовательских и прикладных работ в области
материаловедения, физики и технологии; приобрести навыки исследования в области
структурного анализа
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Стр. 4 из 9
1.3
Пререквизиты
Для изучения курса «Рентгено-дифракционный анализ» студентам необходимы знания
следующих дисциплин:
Разделы общего курса физики;
Высшая математика;
Векторная алгебра;
Аналитическая геометрия интегральное и дифференциальное исчисление;
Теория вероятностей;
Вычислительная техника и информатика;
Философия;
Кристаллография.
1.5 Постреквизиты
Физика конденсированного состояния;
Физические основы РФА;
Электронно-микроскопический анализ.
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекционные занятия
Тема 1. Основная задача структурного анализа. Дифракция плоских волн на
объекте в кинематическом приближении. Дифракционный структурный анализ
как преобразование Фурье. Фазовая проблема.
1
Тема 2. Фурье-образ кристалла. Пространство объекта и обратное пространство
(пространство Фурье). Влияние симметрии функции на ее фурье-образ. Фурьеобраз объекта, состоящего из нескольких частей.
1
Тема 3. Фурье-образ линейной цепочки рассеивающих центров. Интенсивность
дифракционного спектра излучения, рассеянного конечным кристаллом.
1
Тема 4. Геометрия дифракционной картины кристалла. Уравнения Лауэ.
Формула Вульфа-Брэга. Дифракционная картина поликристалла.
1
Тема 5. Влияние поглощения на интенсивность рассеяния излучения
монокристаллами. Лауэвское рассеяние, брэговское отражение. Влияние
искажений кристаллической решетки на интенсивность дифракционной
картины.
1
Тема
6.
Три
дифракционных
метода
структурного
анализа:
рентгенографический, нейтронографический и электронографический.
1
Основная литература
Наименование темы, ее содержание
Трудоемкость, ч.
Рекомендуемая
литература
2.1 Тематический план
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Стр. 5 из 9
Тема 7. Методы и аппаратура структурных исследований. Классификация
экспериментальных методов дифракционных структурных исследований.
1
Тема 8. Метод Дебая-Шерера. Получение электронограмм и нейтронограмм.
Требования к аппаратуре для структурных исследований при высоких и низких
температурах, высоких давлениях
1
Тема 9. Автоматизация эксперимента и применение ЭВМ для обработки
результатов эксперимента и моделирования структур и дифракционных
спектров кристаллов. Основные применения дифракционных методов
структурного анализа в естественных науках и технике.
Тема 10. Основные представления о ядерном гамма-резонансе (эффекте
Мессбауэра). Механизмы взаимодействия гамма-квантов с веществом.
1
Тема 11. Принцип работы установок, использующих эффект Мессбауэра (ЯГРспектрометров). Требования к источникам и поглотителям гамма-квантов.
1
Тема 12. Основные представления о резонансных методах исследования
структуры материалов. Ядерный магнитный резонанс, ядерный квадрупольный
резонанс, электронный парамагнитный резонанс.
1
Тема 13. Новейшие методы изучения структуры материалов. Синхронное
излучение (СИ). Экспериментальные возможности, появляющиеся при
применении СИ.
1
Тема 14. Изучение тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения
(EXAFS-метод) - связь с ближним порядком в аморфных материалах.
Экспериментальные особенности.
1
Тема 15. Приборы и установки НИИ «IRGETAS» ВКГТУ им. Д. Серикбаева
(Усть-Каменогорск)
1) Растровый электронный микроскоп японской фирмы «JEOL» (JSM – 6390LV)
с приставкой EDS; 2) Дифрактометр рентгеновсикй X’Pert PRO; 3)
Электронный просвечивающий микроскоп японской фирмы JEOL «JEM-2100»;
4) Растровый электронный микроскоп с микроанализатором РЭММА-200; 5)
Модернизированная установка «Спарк» - исследование химического состава
пленок методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа.
1
Семинарские (практические) занятия
Тема 1. Условия Вульфа-Брэгга. Лауэграмма.
Тема 2. Рентгеноструктурный анализ.
Тема 3. Симметрия поверхности и двумерные решетки Браве.
Тема 4.Дифракционные методы исследования структуры кристаллов.
Тема 5. Метод вращения монокристалла.
Тема 6. Метод поликристалла.
Тема 7. Эффект Мессбауера.
Тема 8. Синхронное излучение.
Тема 9. Понятие тонкой структуры.
Тема 10. Дифрактометры серии «ДРОН»
Тема 11. Электронный микроскоп ЭМ-200
Самостоятельная работа студента под руководством преподавателя
Тема 1. Основные этапы развития структурного анализа.
1
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
2
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Стр. 6 из 9
Тема 2. Фурье-образы атомного ядра, электронной плотности атома,
элементарной ячейки кристалла, решетки Браве.
Тема 3. Интерференционная функция пространственной решетки.
Тема 4. Фурье-образы сложных решеток Бравэ. Законы погасаний.
Тема 5. Особенности рассеяния электромагнитных волн свободными и
валентными электронами. Сечение рассеяния атома. Сравнительный анализ
возможностей различных методов структурного анализа.
Тема 6. Метод Лауэ. Метод вращения монокристалла.
Тема 7. Фотоэлектрический эффект, внутренняя конверсия, неупругие
процессы. Резонансное поглощение гамма-квантов веществом.
Тема 8. Применение гамма-спектроскопии для измерения изомерного сдвига
энергетических уровней ядра, взаимодействия квадрупольного момента ядра с
градиентом электрического поля на ядре, взаимодействия магнитного момента
ядра с магнитным полем на ядре.
Тема 9. Применение методов структурного анализа для исследования
макроскопических периодических систем. Малоугловое рассеяние.
Тема 10. Ознакомление с методикой проведения экзамена. Ликвидация
задолженностей, допуск к экзамену
2
2
2
2
1
1
1
1
1
2.3 Задания для самостоятельной работы (СРС)
Тема
1. Ряды Фурье. ДСА как
преобразование Фурье.
2. Интенсивность главных
максимумов и диффузного фона.
Общие погасания. Лауэвские
классы и рентгеновские
пространственные группы.
3. Интенсивность отражения для
мозаичного кристалла.
Характеристика излучений,
используемых в СА.
4. Основы кристаллографии.
Кристаллографические оси и
направления. Индексы Миллера.
Тиы симметрии и сингонии.
Структура ОЦК-, ГЦК- и ГПУрешеток.
5. Метод поликристалла.
6. Рентгеновская дифрактометрия.
7. Электронография и
нейтронография.
Цель и
содержание
задания
Рекомендуе
мая
литература
[3.1.1,
3.2.6]
[3.2.6,
3.1.3]
[3.1.1,
3.2.6]
[3.1.5.,
3.1.2,
3.2.10]
[3.1.1,
3.2.6,
3.2.3]
[3.1.1,
3.1.3]
[3.1.6,
3.2.10]
Продолжительность
выполнения
Форма
контрол
я
Срок
сдачи
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Система менеджмента качества
Стр. 7 из 9
2.4 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине*
Академический период обучения, неделя
Вид контроля
Посещаемость
1
2
3
4
5 6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
*
*
*
*
* *
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Конспекты лекций
*
Устный опрос
*
Рубежное тестирование
Всего
3
*
*
*
* *
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
3.1 Основная литература
3.1.1. Жданов Г.С., Ильюшин А.С., Никитина С.В. Дифракционный и резонансный
структурный анализ. М.: Наука, 1980.
3.1.2. Найш В.Е. Теория симметрии кристаллов. Свердловск: УрГУ, 1986.
3.1.3. Васильев Е.К., Нахмансон М.С. Качественный рентгенофазный анализ.
Новосибирскотделение, 1986.: Наука, Сиб.
3.1.4. Крамер-Агеев Е.А., Лавренчик В.Н., Самосадный В.Т., Протасов В.П.
Экспериментальные методы нейтронных исследований. М.: Энергоатомиздат, 1990.
3.2 Дополнительная литература
3.2.1. Порай-Кошиц М.А. Основы структурного анализа химических соединений. М.:
Высшая школа, 1982.
3.2.2. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высш.школа, 1984.
3.2.3. Шафрановский И.И., Алявдин В.Ф. Краткий курс кристаллографии. М.:
Высш.школа, 1987.
3.2.4. Липсон Г., Стипл Г. Интерпретация порошковых рентгенограмм. М.: Мир, 1972.
3.2.5. Алсанов Л.А.Инструментальные методы рентгеноструктурного анализа. М.: МГУ,
1983.
3.2.6. Крушатина Н.А. Применение методов электронографии к определению атомной
структуры кристаллов. Свердловск: УрГУ, 1985.
3.2.7. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.:
ГИФМЛ, 1961.
3.2.8. Вертхейм Г. Эффект Мессбауэра: Принципы и применения. М.: Мир, 1966.2
3.2.9. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н., Скаков Ю. А. Рентгенографический и
электронографический анализ. М.: Металлургия, 1971. С. 7 -25, 54 - 69.
3.2.10. Пинес Б. Я. Лекции по рентгеноструктурному анализу. Харьков: Изд-во ХГУ, 1967.
С. 255 - 265.
3.2.11. Уманский Я. С. Рентгенография металлов. М.: Металлургия, 1967. С. 7 - 27, 52 - 61,
168 - 176.
3.2.12. Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. М.:
ГИФМЛ. 1961.
3.2.13. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия./ Под ред.
Уманского Я. С. и др. М.: Металлургия, 1982.
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Система менеджмента качества
Стр. 8 из 9
4 ОЦЕНКА ЗНАНИЙ
4.1 Требования преподавателя
Требования преподавателя:
- посещение лекционных и практических занятий по расписанию является
обязательным,
- присутствие на занятиях проверяется в начале занятий. В случае опоздания студент
должен бесшумно войти в аудиторию и включиться в работу, а в перерыве объяснить
преподавателю причину опоздания,
- два опоздания на занятия приравниваются к одному пропуску занятия,
- оцениваемые в баллах работы следует сдавать в установленные сроки. за
несвоевременную сдачу работ количество баллов снижается. Студенты, не сдавшие все
задания, к экзамену не допускаются,
- повторное прохождение магистрантом рубежного контроля, в случае получения
неудовлетворительной оценки, не допускается,
- студенты, получившие средний рейтинг Рср = (Р1 + Р2)/2 менее 50%, к экзамену не
допускаются,
- в течение занятий мобильные телефоны должны быть отключены,
- студент обязан приходить на занятия в деловой одежде.
4.2 Критерии оценки
Оценка всех видов заданий осуществляется по 100-балльной системе.
Текущий контроль проводится на каждой неделе и включает контроль посещения
лекций, практических занятий и выполнение самостоятельной работы.
Рубежный контроль знаний проводится на 7 и 15 неделях семестра в форме
тестирования. Рейтинг складывается, исходя из следующих видов контроля:
Вид контроля, удельный вес, %
Аттестационный
период
Рейтинг 1
Рейтинг 2
Кон
Посе
спек
щае
ты
мост
лек
ь
ций
15
15
15
15
Устный
опрос
Тестовый
опрос
Рубежное
тестирова
ние
Всег
о
15
15
15
15
40
40
100
100
Экзамен по дисциплине проходит во время экзаменационной сессии в форме
тестирования.
Итоговая оценка знаний студента по дисциплине включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
È  0,6
Ð1  Ð2
 0,4Ý ,
2
(1)
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д.СЕРИКБАЕВА
Система менеджмента качества
Ф2 И ВКГТУ
701.01-01-12012
Силлабус
(программа обучения по дисциплине)
Стр. 9 из 9
где Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов
соответственно;
Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Оценка
по
буквенной
системе
А
А–
В+
В
В–
С+
С
С–
D+
D
F
Цифровой
эквивалент
баллов
Процентное
содержание, %
4,0
3,67
3,33
3,0
2,67
2,33
2,0
1,67
1,33
1,0
0
95–100
90–94
85–89
80–84
75–79
70–74
65–69
60–64
55–59
50–54
0–49
Оценка
по традиционной
системе
отлично
хорошо
удовлетворительно
неудовлетворительно