Научно-исследовательская работа в семестре

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИФВТ
___________ А.Н. Яковлев
«____»_____________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА В СЕМЕСТРЕ»
Направление (специальность) ООП: 12.04.02 «Оптотехника»
Профили подготовки: «Фотонные технологии и материалы»
«Светотехника и источники света»
Квалификация: магистр.
Базовый учебный план приема 2014 г.
Курс 1,2, семестр 1,2,3
Количество кредитов 18
Код дисциплины: М2.1
Виды учебной
деятельности
Лекции, ч
Практические занятия, ч
Лабораторные занятия, ч
Аудиторные занятия, ч
Самостоятельная работа,
ч
ИТОГО, ч
ОФ
0
0
0
0
648
648
Вид промежуточной аттестации: зачет в 1,2,3 семестрах
Обеспечивающее подразделение: кафедра «Лазерной и световой
техники»
Заведующий кафедрой _____________
Яковлев А.Н.
Руководитель ООП
_____________
Корепанов В.И..
Преподаватель
______________ Зыков И.Ю..
2014 г.
1. Цели освоения дисциплины
Целью учебной дисциплины является:
в области обучения – формирование специальных знаний, умений,
навыков расчета и проектирования, а также компетенций в сфере
оптотехники, оптических и светотехнических технологий и проведения
научных исследований под руководством сотрудников кафедры или
привлеченных лиц из числа квалифицированных специалистов в
области оптотехники и светотехники.;
в области воспитания – научить эффективно работать
индивидуально и в команде, применять умения и навыки для
профессионального, личностного развития;
в области развития – подготовка магистрантов к дальнейшему
освоению новых профессиональных знаний и умений, самообучению,
непрерывному профессиональному самосовершенствованию.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Научно-исследовательская работа магистров»
относится к циклу дисциплин М3 Практика и научно-исследовательская
работа. Оптимальным пререквизитом к дисциплине является
бакалаврская подготовка по направлению 200400 Оптотехника.
3. Результаты освоения дисциплины
1. Выработка навыков проведения самостоятельных научных
исследований;
2. Овладение методологией научного поиска;
3. Более глубокое усвоение теоретических знаний;
4. Выполнение задания в соответствии с темой магистерской
диссертации и соответствующем календарным графиком;
5. Приобретение навыков работы в коллективных исследованиях;
6. Воспитание требовательности к себе, аккуратности и точности при
выполнении задания, научной объективности;
В процессе освоения дисциплины, в зависимости от конкретной
тематики работы, у студентов могут развиваются
компетенции,
соответствующие следующим результатам обучения по ООП :
1.Профессиональные:
Р1 Применять глубокие естественнонаучные, математические и
научно-технические знания фундаментальных основ оптики, основ
светотехники, взаимодействия излучения с веществом, принципы и
методы оптических исследований, проектирование осветительных
установок, достаточные для решения научных и технических задач
Р2 Обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию, передовой отечественный и зарубежный
опыт в области светотехнической, оптической и лазерной техники,
оптического
материаловедения,
проектирование
осветительных
установок
Р3 Применять полученные знания для решения научноисследовательских задач, возникающих при разработке и внедрении
новых технологий в области свето- и оптотехники.
Р4 Проводить фундаментальные и прикладные исследования по
созданию новых средств светотехнических и оптических исследований,
обработки материалов излучением, новой измерительной свето- и
оптической техники и технологий; получать необходимую информацию
об объектах с использованием современных методов и средств
исследований, технических приемов, автоматизации и обработки
данных
Р5 Уметь планировать и проводить аналитические, имитационные и
экспериментальные исследования по своей специализации с
использованием новейших достижения науки и техники, передового
отечественного и зарубежного опыта в области знаний,
соответствующей выполняемой работе, уметь критически оценивать
полученные теоретические и экспериментальные данные и делать
выводы; пользоваться современными технологиями и средствами при
оформлении отчетов, рефератов, статей
Р6 Уметь интегрировать знания различных способов измерений и
обработки материалов, решать задачи, требующие абстрактного
мышления и оригинальности анализа, пользоваться математическим
аппаратом, численными методами, типовыми и специализированными
программными продуктами, ориентирован-ными на решение научных,
проектных и технологических задач оптотехники
2.Универсальные:
Р7 Проявлять
творческий подход
при решении конкретных
научных, технологических и опытно-конструкторских задач в области
свето- и оптотехники, использовать основы изобретательства, правовые
основы интеллектуальной собственности.
Р10 Самостоятельно учиться и повышать квалификацию в течение
всего периода профессиональной деятельности.
Р11 Эффективно работать индивидуально и в качестве члена команды
по
междисциплинарной
тематике,
руководить
командой,
консультировать по вопросам научной и технологической деятельности
в области оптических исследований материалов, обработки материалов
излучением
4. Структура и содержание дисциплины
ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ УИРС
1.
Подготовительный этап (для магистрантов, пришедших из других
ВУЗов и других специальностей) 1 семестр, начало:
Студенты знакомятся с научными направлениями кафедры,
слушают обзорные лекции по научным направлениям работы
лабораторий кафедры Лазерной и световой техники. Изучают
элементную базу оптико-электронных приборов, применяемых в
оптических, лазерных, корпускулярно-фотонных технологиях,
методы и средства проектирования освещения и конструирования
оптических приборов.
Этап проходит в форме ознакомительных экскурсий в лаборатории
кафедры Лазерной и световой техники, знакомство с
направлениями исследований и разработок, осуществляемых в
лабораториях кафедры лазерной и световой техники. По
результатам
ознакомительных
мероприятий
магистранты
выбирают направление учебной исследовательской деятельности.
В рамках определенной темы, магистранты принимают участие в
экспериментальных исследованиях, проектных разработках с
целью получения первичных профессиональных навыков, изучают
литературу по теме работы. Зачет выставляется на основе отчета
по НИРМ, отзыва руководителя лаборатории, где магистрант
принимал участие в исследовательских работах. Студенты,
окончившие бакалавриат на кафедре ЛИСТ при продолжении
работы в рамках своей темы могут сразу переходить ко второму
этапу.
2.
Экспериментальный (1,2 семестр):
Проходит в лабораториях кафедры по избранному
направлению
научно-исследовательской
деятельности.
Магистранты
занимаются разработкой тематики на более
глубоком научно-техническом уровне, планируют и выполняют
эксперименты,
решают
проектно-конструкторские
задачи,
продолжают изучать современное состояние проблемы, используя
фонт НТБ, мировые электронные ресурсы. Магистранты
выступают с результатами своих исследований и разработок на
студенческих конференциях.
Зачет выставляется на основе, публикаций тезисов докладов,
отчета по НИРМ, отзыва руководителя.
Этап выполнения работы (3 семестр):
Магистранты продолжают развивать тематику работы.
Допускается смена научного направления. В процессе работы
магистрант изучает методики, программные продукты, решает
исследовательские, проектные, конструкторские задачи в области
оптического материаловедения, лазерных технологий, расчета
оптических систем, проектирования осветительных установок,
светового дизайна и т.д.
Этапы проходят в лабораториях кафедры по избранному
направлению научно-исследовательской деятельности.
Магистрант должен пройти собеседование с научным
руководителем, с которым уточняется программа, индивидуальное
задание, план-график работ, студенту дается консультация по сбору
литературы
и
дополнительного
материала
для
научноисследовательской работы в лаборатории, определяется рабочее место.
Магистранту поясняется, что он должен в период работы подготовится
к выступлению с докладом на семинарах, научной студенческой
конференции, систематизировать материал для оформления дисертации.
Руководитель проводит инструктаж по технике безопасности при
выполняемых работах и о правилах поведения в лаборатории.
Вся исследовательская работа выполняется магистрантом в
лаборатории во время, свободное от занятий.
Во время занятий, введенных в расписание как «НИРМ»
проводятся общие, групповые семинары под руководством
ответственного преподавателя.
Каждый магистрант обязан выступить на семинаре не менее 1 раза
в семестр: с обоснованием (текущими результатами) работы и с
результатами работы в целом.
Кроме того, магистрантам рекомендуется:
а)
выступлениям
на
студенческих
конференциях
общекафедрального, университетского и всероссийского уровней;
3.
б) по рекомендации кафедры представлять свои работы на
конкурсы научных работ университетского и всероссийского уровня.
Зачет выставляется на основе, публикаций тезисов докладов,
результатов выступления на семинарах, отчета по НИРМ, отзыва
руководителя.
5. Образовательные технологии
Специфика сочетания методов и форм организации обучения
отражается в матрице (см. табл. 2).
Таблица 2.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
Лекц.
Методы
IT-методы
Работа в команде
Case-study
Игра
Методы проблемного
обучения
Обучение
на основе опыта
Опережающая
самостоятельная
работа
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский
метод
Междисциплинарное
обучение
Лаб.
раб.
Пр. зан./
Сем.,

Тр*.,
Мк**
СРС
КП






* - Тренинг, ** - Мастер-класс
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
Приводится характеристика всех видов и форм самостоятельной
работы студентов, включая текущую и творческую/исследовательскую
деятельность магистрантов:
6.1 Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний
-
-
-
студента, развитие практических умений:
подготовка к занятиям;
обзор литературы и источников информации по индивидуально
заданной проблеме курса
(рекомендуется в случае
недостаточного усвоения материала);
опережающая самостоятельная работа;
изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку
(используется для тем, не вошедших из-за недостатка времени в
практический курс, но имеющих непосредственное отношение к
данной дисциплине);
подготовка к зачётам.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная
работа (ТСР):
- поиск, анализ, структурирование информации,
- Подготовка материалов для написания магистерской
диссертации..
Содержание
самостоятельной
работы
студентов
по
дисциплине
В соответствии с заданием научного руководителя и содержанием
темы НИРМ. Характерные направления НИРМ и примеры тем
приведены в приложении.
6.2.
3. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
- по согласованию с руководителем.
6.3
Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы проводится по
результатам выступления на семинарах, а также на основании оценки
научного руководителя.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Конспекты
лекций,
Internet-ресурсы
и
литература,
рекомендованная руководителем магистранта и лекторами по
дисциплинам
профессиональной
подготовки,
инструкции
к
оборудованию, информация, собранная при выполнении ВКР бакалавра.
6.4
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки
качества освоения дисциплины
Индивидуальные вопросы по темам выпускных
квалификационных работ (Определяются руководителем магистранта).
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Качество освоения дисциплины оценивается согласно кредитнорейтинговой системе организации учебного процесса в Институте
неразрушающего контроля.
Рейтинг-план рассчитывается из 100 баллов на текущую
успеваемость. Студент, выполнивший обязательные пункты рейтингплана и набравший по итогам текущей успеваемости не менее 51 балла,
допускается к зачету.
Промежуточная аттестация (в конце каждого семестра)
предусматривает зачет. Оценка по результатам зачета выставляется по
100-балльной и по 5-балльной системе.
Защита отчета проходит на семинарском занятии на кафедре в
форме устного выступления. По результатам устных выступлений и
отчетов выставляется зачет. В восьмом семестре в качестве отчёта
засчитывается материал ВКР, с отзывом и оценкой руководителя.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
 основная и дополнительная литература: конспекты лекций и
литература, рекомендованная руководителем ВКР и лекторами по
спецдисциплинам;
 программное обеспечение для проектирования освещения, расчета
оптических систем, моделирования распространения излучения в
рассеивающих средах, программное обеспечение для обработки
данных наземного лазерного сканирования, САПР «Солидворкс»;
 Internet-ресурсы:
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№
Наименование учебно-научной лаборатории с перечнем
п/п
оборудования.
1 1. Лаборатория лазерной техники и технологий
(руководитель профессор, д.ф.м.н. Ципилев В.П.)
г. Томск, пр. Ленина, 43 а (корпус ТПУ № 2), ауд. 032

уникальный учебно-исследовательский лазерный стенд на основе мощного
импульсного (энергия импульса до 20 Дж, длительность 10-8-10-3 с, мощность





до 109 Вт, яркость пучка до 1016 Вт/см2ср) неодимового лазера, проекционной
оптической схемы острой фокусировки пучка (до 10 мкм), снабженной
«пилотным» лучем гелий-неонового лазера ЛГ-36,
и шестиканального
регистрирующего комплекса с временным разрешением не хуже 10 нс,
поверочную оптическую и электронную аппаратуру, включающую
осциллографы фирмы Tektronix серии TDS-2014 и TDS-2022, фотомодули
фирмы
Hamamatsu Н 6780-04 и Н 5783-01, акустические датчики,
коаксиальные фотоэлементы и измерители энергии лазерного пучка,
монохроматоры УМ-2, спектрофотометры СФ-28, генераторы электрических
импульсов наносекундной длительности Г5-56;
уникальный учебно-исследовательский лазерный стенд на основе мощного
импульсного (энергия импульса до 200 Дж, длительность 10-5-10-2 с, мощность
до 105 Вт, яркость пучка до 109 Вт/см2ср) неодимового лазера, оптической
схемы формирования лазерного пучка, снабженной «пилотным» лучем гелийнеонового лазера и регистрирующей аппаратуры, включающей калориметры
ИКТ-1Н, фотодетекторы (коаксиальные элементы ФЭК 19, ФЭУ 63, 84/6, 97,
106) и осциллографы С8-17, С8-14, скоростные фоторегистраторы ФЭР-7 и
СКС- ;
технологическую лазерную установку на основе СО2-лазера непрерывного
действия марки ИЛГН-704 с зеркальной системой транспортировки и
фокусировки пучка, снабженную «пилотным» лучем гелий-неонового лазера и
измерителем мощности ОСИ-СМ;
технологическую лазерную установку на основе твердотельного лазера
непрерывного действия марки ЛТИ -103 мощностью 250 Вт с оптоволоконным
манипулятором транспортировки и фокусировки лазерного пучка, снабженную
«пилотным» лучем гелий-неонового лазера и измерителем мощности ОСИ-СМ;
гелий-неоновые, полупроводниковые и твердотельные технологические
мини-лазеры (макеты);
три оптических скамьи ОСК-2ЦЛ с полным комплектом оборудования для
проведения оптических измерений.
2. Лаборатория импульсной спектроскопии
(руководитель профессор, д.ф.м.н. Корепанов В.И.)
г. Томск, пр. Ленина, 2 (корпус ТПУ № 10), ауд. 036

импульсные спектрометры для исследования быстропротекающих
процессов в твердых телах и газах при возбуждении наносекундными
электронными пучками с варьируемой плотностью мощности в
диапазоне 106 Вт/см2 – 1010 Вт/см2. Наносекундные электронные пучки с
такими параметрами позволяют реализовать неразрушающие и
разрушающие методы контроля параметров вещества, в том числе и
оптические спектральные: люминесцентный, абсорбционный и атомноспектральный.
Низкие температуры обеспечиваются микрокриогенной системой
МСМР-11ОН-3,2/20. В состав спектрометра входят: азотный лазер ЛГИ21: λ=337 нм, Е=1 мДж, τ = 4 нс, f=100 Гц; рубиновый и неодимовый
лазеры: λ= 694 нм; 1064 нм; Е=0.2 Дж, τ = 20 нс; спектральные лампы
типа ЛСП-1; фотодетекторы (ФЭУ 63, 118, 97, 106), осциллографы С812, С8-14, TDS-2022, монохроматоры МДР-23, МДР-12, МУМ;
спектрографы ИСП-30, ИСП-51; генераторы электрических импульсов
наносекундной длительности Г5-56.
3. Лаборатория лазерного сканирования
(руководитель доцент, к.ф.м.н. Яковлев А.Н.)
г. Томск, пр. Ленина, 2а, стр. 11 (корпус ТПУ № 11а) ауд. 14
 Лазерные сканеры различных модификаций.
4. Лаборатория физэлектроники быстропротекающих процессов
(руководитель профессор, д.ф.м.н. Штанько В.Ф.)
г. Томск, ул. Тимакова, 12 (корпус ТПУ № 16б), ауд. 238
 импульсный оптический спектрометр для измерений спектров
поглощения и свечения с наносекундным временным разрешением. В
лаборатории ведутся работы по исследованию импульсной
катодолюминесценции полупроводников группы А2В6, возбуждаемой
сильноточным электронным пучком.
5. Лаборатория прикладных лазерных технологий
(руководитель доцент, к.ф.м.н. Зыков И.Ю.)
г. Томск, ул. Тимакова, 12 (корпус ТПУ № 16в), ауд. 247
Оборудование поставлено ООО «Лазерным центром» в 2011 г.





Лазерный гравер «МиниМаркер М-10»
Лазерный гравер «МиниМаркер 2 М-20»
Лазерный сварочный аппарат «Блэклайт»
Лазерный гравер-резак «Спиди 300»
Лазерный прецизионный резак RX-20
6. Лаборатория оптических и световых измерений
(Зав. лаб. Денисов И.П.)
г. Томск, ул. Тимакова, 12, корпус ТПУ № 16в, ауд. 248
 Шаровой фотометр фирмы "TUNGSRAM".
 Универсальный линейный фотометр "ФС-М".
 Лейкометр фирмы "Карл Цейс, Йена".
 Интерферометр ИТР-2.
 Гониометр ГС-5 (погрешность угловых измерений 1).
 Измерительные стенды на базе монохроматоров УМ-2 и МУМ.
 Спектрофометр СФ-46.
 Спектрофотометр СФ-18.
 Оптическая скамья ОСК-2Ц.
 Полярископ-поляриметр ПКС-250М.
7. Лаборатория световой архитектуры и дизайна
(руководитель доцент, к.ф.м.н. Толкачева К.П.)
г. Томск, ул. Тимакова, 12 (корпус ТПУ № 16в), ауд. 250
 Компьютеры с программным обеспечением (Графическая станция) – 8 шт.
8. Лаборатория импульсной оптической спектрометрии
(руководитель доцент, к.ф.м.н. Полисадова Е.Ф.)
г. Томск, ул. Тимакова, 12 (корпус ТПУ № 16б), ауд. 124
 установка для исследования быстропротекающих оптических явлений,
инициированных в материалах короткими импульсами ускоренных
электронов, рентгеновского и лазерного излучения, позволяющая
проводить
регистрацию
наведенного
импульсным
облучением
оптического поглощения в прозрачных и порошкообразных материалах с
наносекундным временным разрешением.
 сильноточный ускоритель электронов и набор твердотельных и газовых
лазеров для облучения образцов материалов, и импульсный оптический
спектрофотометр.
 Лабораторные комплексы для исследования оптических свойств
материалов.
9. Испытательная светотехническая лаборатория
Руководитель лаборатории — Яковлев А.Н.
Адрес лаборатории — ул. Красноармейская, 99а (ОАО «НИИПП»)
 Автоматизированный спектрофотометр СФ-256 УВИ с приставкой зеркального
и диффузного отражения (190–1100 нм)
 Автоматизированный монохроматор МДР-204 с рабочими эталоннами
источников излучения
 Спектрограф AvaSpec-2048 фирмы Avantes с универсальным ПО AvaSoft-Full
 Яркометр Konica Minolta LS-100
Яркометр Konica Minolta CS-200
 Осциллограф Tektronix DPO-3034
 Источник питания переменного тока APS-9301
 Источник питания постоянного тока GPD-73303S
 Источник питания постоянного тока GPR3520HD
 источник-измеритель постоянного тока Keithley-2420C
 вольтметр универсальный цифровой В7-78/1
10. Технологии модификации материалов ИФПМ СО РАН
(руководитель профессор, д.ф.м.н. Гриценко Б.П.)





Ускоритель ионов – ДИАНА-2;
Машина для испытаний на трение и износ;
Машина для испытаний при усталостном нагружении;
Электронный просвечивающий микроскоп;
Микротвердомер и др.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в
соответствии с требованиями ФГОС по направлению 200400
«Оптотехника» и профилям подготовки «Фотонные технологии и
материалы» и «Светотехника и источники света»
Программа одобрена на заседании
кафедры Лазерной и световой техники
Института физики высоких технологий
(протокол № 172 от 23. 06. 2014 г.).
Автор: Зыков И.Ю.
Рецензент(ы) __________________________
Приложение.
Направления НИРМ и примеры тем.
- Конструирование источников света, световых приборов и
осветительных установок.
- Трехмерное моделирование на основе данных наземного лазерного
сканирования.
- Физика процессов взаимодействия лазерных и электронных пучков с
прозрачными диэлектриками и полупроводниками.
- Лазерная обработка металлических и неметаллических материалов.
Примеры тем магистерских дисертаций:
Применение лазерного сканирования для вычисления объемов.
Автономные светодиодные светознаки для дорожной
разметки.
Исследование импульсной люминесценции гетероструктур на
основе нитрида галлия.
Исследование импульсной люминесценции гетероструктур на
основе нитрида галлия.
Изучение возможности изготовления миниатюрных штампов с
помощью лазерных технологических установок.
Экспериментальное исследование порогов оптического пробоя
и разрушения энергетических материалов на длине волны лазерного
излучения 354,7 нм.
Исследование люминесценции тонкопленочных светодиодных
гетероструктур GaN/InGaN нанесенных на сапфировые подложки
Обработка алгоритма программного обеспечения для
измерительного смотрового комплекса.
Кинетические характеристики процесса взрывного разложения
энергетических материалов при взаимодействии с лазерным
импульсным излучением.
Исследование спектрально-кинетических характеристик
импульсной люминесценции кристаллов ZnSe с примесями.
Исследование технических и экономических факторов для
перехода на светодиодное наружное освещение .
Разработка дизайн проекта уличного светодиодного
светильника большой мощности (100-200 Вт).
Интерпретация 3D моделей объектов интерьера и архитектуры
для целей планирования освещения и светотехнического анализа
осветительных установок .
Разработка осветительной установки и методик расчета
фотометрических характеристик излучения для выращивания
водорослей для промышленного применения.
Исследование технических и экономических факторов для
перехода на светодиодное наружное освещение.