Преподаватель: Моргун Леонид Александрович
Кафедра: физики и технологии наноструктур (образовательная программа «Физика сверхпроводимости и квантовых материалов»)
Аннотация
Данный курс является вводным курсом к практической деятельности студента в рамках лаборатории Центра высокотемпературной сверхпроводимости и квантовых материалов, а также к его научно-исследовательской работе. В ходе прохождения этой дисциплины у обучающегося будут развиваться навыки планирования и подготовки научного эксперимента, навыки экспериментальной работы, а также обработки и представления получаемых экспериментальных результатов. После прохождения данного курса студенты будут подготовлены к выполнению дипломных работ, требующих экспериментальную работу, связанную с фабрикацией и исследованием наноструктур и наноматериалов.
Программа
1. Физические свойства 4He и 3He.
P-T диаграммы квантовых жидкостей 4He и 3He. Физические основы методов охлаждения путем понижения давления паров. Ожижение гелия. Свойства жидкого гелия. Сверхтекучесть
2. Методы измерений намагниченности. Основные свойства сверхпроводников (электрические и магнитные).
Методы измерений намагниченности (вращательный магнитометр, вибрационный магнитометр, кантилевер, на основе эффекта Холла, на основе эффект Керра). Методы измерений магнитного поля. Магнитометр с вращающимися катушками. Холловский магнитометр. ЯМР-магнитометр. Основные свойства сверхпроводников (электрические и магнитные). Термодинамика сверхпроводников. Методы измерений магнитных свойств сверхпроводящих образцов. Квантование магнитного потока.
3. Форвакуумные насосы. Высоковакуумные насосы. Вакууметры.
Форвакуумные насосы (пластинчато-роторный, спиральный, мембранный, Рутса). Высоковакуумные насосы (турбомолекулярный, титановый сублимационный, ионно-разрядный). Вакууметры: мембранный, Бурдона, тензо и пьезометрический. Вакууметр термопарный, ионизационный, Пирани.
4. Методы получения высоких давлений.
Мультипликатор давления, гидравлический пресс. Гидростатическая камера давлений. Камера с алмазными наковальнями для создания сверхвысоких давлений. Способы измерений давления (сопротивление манганина, температура сверхпроводящего перехода Sn, люминесценция рубина). Применение алмазных камер.
5. Фотоэлектронная спектроскопия.
Фотоэлектронная спектроскопия с угловым разрешением (ARPES). X-ray фотоэлектронная спектроскопия (XPS). Физические основы фотоэффекта. Микроканальная пластина. ARPES c разрешением по спину. ARPES с временным разрешением. Источники УФ излучения. Источники рентгеновского излучения.
6. Методы анализа состава материалов.
Методы анализа локального элементного анализа (EDS, WDS). Методы анализа фазового состава материалов (XRD). Рентгеновские методы анализа (XPS, EBCD).
Перечень рекомендуемой литературы
Основная литература
- Методы получения и измерения низких и сверхнизких температур, ФТИНТ, 1987
- Г. Вентура, Л. Ризегари, Искусство криогеники. Низкотемпературная техника в физическом эксперименте, промышленных и аэрокосмических приложениях. — Долгопрудный Интеллект, 2011
- О. В. Лоунасмаа, Принципы и методы получения температур ниже 1К. — М. Мир, 1977
Дополнительная литература
- Г.К. Уайт, Экспериментальная техника в физике низких температур. — М. ФизматЛит, 1961
- David Betts, “An introduction to millikelvin technology” — Cambridge Univ. Press, 1989