Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nowoczesne metody pomiarowe
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-2-041-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. Kapusta Czesław (kapusta@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr hab. Gondek Łukasz (lgondek@agh.edu.pl)
prof. dr hab. Kapusta Czesław (kapusta@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna teoretyczny opis zjawisk, które będą badane w ramach wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych. FT2A_W02, FT2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji
M_W002 Student rozumie zastosowaną metodologię pomiaru oraz formalizm pozwalający na analizę uzyskanych wyników. FT2A_W03, FT2A_W05 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji
M_W003 Student dostrzega znaczenie badań podstawowych dla rozwoju nowych technologii. FT2A_W03, FT2A_W04 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
Umiejętności
M_U001 W oparciu o wiedzę teoretyczną oraz materiały wskazane przez prowadzącego student potrafi przeprowadzić/zanalizować eksperyment. FT2A_U01, FT2A_U04, FT2A_U03 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Korzystając z instrukcji student potrafi właściwie użyć zaawansowanych urządzeń pomiarowych. FT2A_U06 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Student potrafi wykorzystać aparat matematyczny do analizy uzyskanych wyników. Student wie, w jaki sposób przygotować merytoryczne sprawozdanie z przeprowadzonych badań. FT2A_U01, FT2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi zorganizować prace małego zespołu w celu realizacji projektu badawczego. FT2A_K02, FT2A_K01 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_K002 Student dostrzega powiązania między nauką a przemysłem. FT2A_K03 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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. + - - - + - - - - - -
Umiejętności
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. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student potrafi zorganizować prace małego zespołu w celu realizacji projektu badawczego. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student dostrzega powiązania między nauką a przemysłem. - - - - + - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
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.

Ćwiczenia laboratoryjne:
  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.

Konwersatorium:
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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 180 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 45 godz
Udział w konwersatoriach 15 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 55 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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
Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak