Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Nowoczesne metody pomiarowe
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-2-041-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. Kapusta Czesław (kapusta@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. Gondek Łukasz (lgondek@agh.edu.pl)
prof. dr hab. Kapusta Czesław (kapusta@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student potrafi zorganizować prace małego zespołu w celu realizacji projektu badawczego. FT2A_K03, FT2A_K04 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
M_K002 Student dostrzega powiązania między nauką a przemysłem. FT2A_K06 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills
M_U001 W oparciu o wiedzę teoretyczną oraz materiały wskazane przez prowadzącego student potrafi przeprowadzić/zanalizować eksperyment. FT2A_U06, FT2A_U02, FT2A_U05 Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Korzystając z instrukcji student potrafi właściwie użyć zaawansowanych urządzeń pomiarowych. FT2A_U13 Execution of laboratory classes
M_U003 Student potrafi wykorzystać aparat matematyczny do analizy uzyskanych wyników. Student wie, w jaki sposób przygotować merytoryczne sprawozdanie z przeprowadzonych badań. FT2A_U10, FT2A_U09 Activity during classes,
Report,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student zna teoretyczny opis zjawisk, które będą badane w ramach wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych. FT2A_W02, FT2A_W01 Activity during classes,
Report,
Participation in a discussion
M_W002 Student rozumie zastosowaną metodologię pomiaru oraz formalizm pozwalający na analizę uzyskanych wyników. FT2A_W11, FT2A_W12 Activity during classes,
Report,
Participation in a discussion
M_W003 Student dostrzega znaczenie badań podstawowych dla rozwoju nowych technologii. FT2A_W11, FT2A_W09, FT2A_W10 Activity during classes,
Participation in a discussion
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi zorganizować prace małego zespołu w celu realizacji projektu badawczego. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student dostrzega powiązania między nauką a przemysłem. - - - - + - - - - - -
Skills
M_U001 W oparciu o wiedzę teoretyczną oraz materiały wskazane przez prowadzącego student potrafi przeprowadzić/zanalizować eksperyment. - - + - - - - - - - -
M_U002 Korzystając z instrukcji student potrafi właściwie użyć zaawansowanych urządzeń pomiarowych. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi wykorzystać aparat matematyczny do analizy uzyskanych wyników. Student wie, w jaki sposób przygotować merytoryczne sprawozdanie z przeprowadzonych badań. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna teoretyczny opis zjawisk, które będą badane w ramach wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych. + - - - + - - - - - -
M_W002 Student rozumie zastosowaną metodologię pomiaru oraz formalizm pozwalający na analizę uzyskanych wyników. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student dostrzega znaczenie badań podstawowych dla rozwoju nowych technologii. + - - - + - - - - - -
Module content
Lectures:
Zagadnienia poruszane na wykładzie:

  1. Spektroskopia XANES, przykłady zastosowań;
  2. Spektroskopia EXAFS, przykłady zastosowań;
  3. Spektroskopia X-MCD, przykłady zastosowań;
  4. Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, przykłady zastosowań;
  5. Skaningowa mikroskopia sił atomowych i mikroskopia tunelowa;
  6. Dyfrakcja neutronów w badaniach materiałowych;
  7. Obrazowanie neutronowe w technice i biofizyce.

Laboratory classes:
  1. Analiza ilościowa zbiorników na wodór metodami obrazowania neutronowego

    Zajęcia mają na celu wykonanie analizy ilościowej danych uzyskanych za pomocą radiografii i tomografii neutronowej. Studenci poznają możliwe zastosowania metody obrazowania neutronowego, ze szczególnym naciskiem na problemy magazynowania wodoru w układach metalicznych. Wykonanie projektu zakłada wyznaczenie rozkładu wodoru zaabsorbowanego przez materiał aktywnym znajdujący się wewnątrz zasobnika na wodór.
    Efekty kształcenia:
    -Studenci zapoznają się z technikami obrazowania (radiografia i tomografia);
    -Studenci rozumieją znaczenie i znają problemy energetyki wodorowej;
    -Zapoznanie się z oprogramowaniem do ilościowej analizy obrazów;

  2. Analiza i symulacje teoretyczne widm EXAFS

    Celem zajęć jest praktyczne opanowanie metod analizy widm EXAFS wybranych materiałów i przeprowadzenie symulacji teoretycznych tych widm, a następnie zinterpretowanie wyników. Studenci zapoznają się z możliwościami badań lokalnego rozkładu atomów/jonów w najbliższym otoczeniu danego pierwiastka w strukturze złożonych materiałów. Określają rozkład atomów/jomów i ich rodzaj w poszczególnych strefach koordynacyjnych.
    Efekty kształcenia:
    -Studenci zapoznają się z zastosowaniami spektroskopii EXAFS;
    -Studenci rozumieją podstawy fizyczne spektroskopii EXAFS i zjawiska wpływające na kształt widm;
    -Studenci potrafią określić ilość i rodzaj atomów/jonów w najbliższych strefach koordynacyjnych na podstawie widma EXAFS;

  3. Skaningowa mikroskopia sił atomowych i mikroskopia tunelowa

    Celem zajęć jest praktyczne opanowanie metod: skaningowej mikroskopii sił atomowych i skaningowej mikroskopii tunelowej. Studenci zapoznają się z możliwościami badań ukształtowania powierzchni i jej właściwości fizycznych.
    Efekty kształcenia:
    -Studenci zapoznają się z zastosowaniami AFM/STM;
    -Studenci rozumieją podstawy fizyczne AFM/STM i zjawiska determinujące rodzaj uzyskiwanych obrazów;
    -Studenci potrafią określić ukształtowanie powierzchni i jej właściwości fizyczne na podstawie wyników pomiarów AFM/STM;

  4. Analiza i symulacje teoretyczne widm XANES

    Zajęcia mają na celu praktyczne opanowanie metod analizy widm XANES wybranych materiałów i przeprowadzenie symulacji teoretycznych tych widm, a następnie zinterpretowanie wyników. Studenci zapoznają się z możliwościami badań stopnia utlenienia i symetrii lokalnego otoczenia pierwiastków w strukturze złożonych materiałów. Określają walencyjność badanego pierwiastka i rodzaj zajmowanego przez niego miejsca strukturalnego.
    Efekty kształcenia:
    -Studenci zapoznają się z zastosowaniami spektroskopii XANES;
    -Studenci rozumieją podstawy fizyczne spektroskopii XANES i zjawiska wpływające na kształt widm;
    -Studenci potrafią określić walencyjność i rodzaj miejsca strukturalnego pierwiastka na podstawie jego widma XANES;

  5. Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego

    Zajęcia mają na celu praktyczne opanowanie metod przeprowadzania pomiarów linii rezonansowych oraz czasów relaksacji spin-spin i spin-sieć, a także przeprowadzenie pomiarów i zinterpretowanie ich wyników dla wybranych materiałów. Studenci zapoznają się z podstawami metody NMR i zjawiskami wpływającymi na kształt linii rezonansowej i wielkość czasów relaksacji. Określają właściwości materiałów na podstawie analizy zmierzonych wielkości.
    Efekty kształcenia:
    -Studenci zapoznają się z zastosowaniami spektroskopii NMR;
    -Studenci rozumieją podstawy fizyczne spektroskopii NMR oraz zjawiska wpływające na kształt widm i wielkość czasów relaksacji;
    -Studenci potrafią określić właściwości materiałów na podstawie analizy i interpretacji wyników pomiarów NMR;

  6. Interpretacja neutronogramów materiałów magnetycznych

    Celem zajęć jest zaznajomienie studenta z możliwościami, jakie niesie dyfrakcja neutronów. Mianowicie, oprócz klasycznej dyfrakcji strukturalnej analizować można rozkład refleksów pochodzących od uporządkowanych struktur magnetycznych, co pozwala na ich wyznaczenie. Studenci za pomocą zaawansowanej funkcjonalności pakietu FullProf wyznaczą strukturę krystaliczną i magnetyczną dla wybranych materiałów. Wyniki obliczeń zostaną poddane wizualizacji przy pomocy odpowiednich pakietów.
    Efekty kształcenia:
    -Studenci rozróżniają typy struktur magnetycznych (w tym niekolinearne i modulowane);
    -Studenci potrafią wyznaczyć strukturę magnetyczną;
    -Studenci potrafią przeanalizować symetrię i jej wpływ na wartości odpowiednich całek wymiany.

Conversation seminar:
Konwersatorium dotyczące nowoczesnych metod pomiarowych

Celem konwersatorium jest umożliwienie wolnej dyskusji zagadnień poruszanych na wykładzie. W ramach jednych zajęć dwoje studentów będzie przygotowywać krótkie wystąpienia dotyczące danej metody pomiarowej oraz jej znaczenia dla rozwoju technologicznego. Po nich otwarta będzie dyskusja, gdzie na podstawie informacji zaczerpniętych z różnych źródeł studenci będą wymieniali swoje przemyślenia.
Efekty kształcenia:
-Studenci rozbudują swoją wiedzę praktyczną dotyczącą metod pomiarowych i ich zastosowań;
-Studenci poznają znaczenie badań dla rozwoju techniki;
-Studenci potrafią korzystać z różnych źródeł informacji oraz zaprezentować swoje zdanie na wybrane tematy.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 180 h
Module ECTS credits 7 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in laboratory classes 45 h
Participation in conversation seminars 15 h
Preparation for classes 20 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 55 h
Contact hours 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest średnią ocen uzyskanych z zajęć laboratoryjnych oraz oceny za udział w konwersatorium.
Ocena za każde ćwiczenie (OC) jest obliczana jako:
OC = 0.5*OD + 0.5*OS
gdzie:
OD – ocena merytorycznej dyskusji dot. zagadnień teoretycznych i praktycznych;
OS – ocena za sprawozdanie.

Prerequisites and additional requirements:

Pożądana jest znajomość podstaw fizyki ciała stałego w zakresie modułów:
JFT-1-505-s
JFT-1-609-s

Recommended literature and teaching resources:

Zakres wykładu obejmuje wszystkie niezbędne informacje praktyczne i teoretyczne, jednakże jako uzupełnienie proponowane są następujące pozycje:

  1. R.W. Kelsall et al. “Nanotechnologie” PWN
  2. J. Baruchel et al. “Neutron and synchrotron radiation for condensed matter studies. Vol. 2, Applications to solid state physics and chemistry” Springer
  3. A. Oleś “Metody doświadczalne fizyki ciała stałego” WNT
  4. G. Bunker “INTRODUCTION TO XAFS – A Practical Guide to X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy”, Cambridge University Press 2010
  5. J.P.Hornak “The Basics of NMR” http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr
  6. A. Morrish “Fizyczne podstawy magnetyzmu” PWN
Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None