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Oggetto:
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Laboratorio di fisica della materia -- Material Physics Laboratory

Oggetto:

Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica
MFN0827
Docenti
Prof. Ettore Vittone (Titolare del corso)
Prof. Ferruccio Balestra (Titolare del corso)
Corso di studi
008510-101 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Nucleare e Subnucleare e Biomedica
008510-103 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica dell'Ambiente e delle Tecnologie Avanzate
008510-102 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica Biomedica
008510-104 Laurea Magistrale in Fisica ind. Fisica delle Tecnologie Avanzate
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo periodo didattico
Tipologia
C=Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Oggetto:

Sommario insegnamento

Oggetto:

Obiettivi formativi

Fornire agli studenti le nozioni fondamentali di fisica del vuoto e di tecniche per la fabbricazione del vuoto e per la misurazione delle basse pressioni. Il corso offre altresì agli studenti la possibilità di effettuare misurazioni di spettroscopia ottica, termoluminescenza, spettroscopia di fotoemissione, fotoconduttiva, interferometria in luce bianca o con altre tecniche disponibili in laboratorio e introdotte nelle lezioni frontali, di analizzare i dati sperimentali con strumenti informatici dedicati e di trarre dalle misure le informazioni necessarie per la caratterizzazione dei materiali analizzati

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Fornire agli studenti le nozioni fondamentali per la comprensione dei fenomeni fisici alla base di alcune tecniche delle più diffuse tecniche sperimentali per la caratterizzazione di materiali e dispositivi a stato solido.

Oggetto:

Programma

Introduzione alle tecniche di fabbricazione del vuoto.Principi di funzionamento di alcuni sistemi di pompaggio per basso, alto ed ultra alto vuoto. Trasduttori di pressione.A seconda dalla disponibilità della strumentazione, il corso prevede l’introduzione a due o tre delle tecniche seguenti:

Introduzione alle misure di foto conducibilità; tecnica lock-ine/o Caratterizzazione elettrica (e ottica) di diodi, transistor e LED.e/o Caratterizzazione ottica dei materiali solidi. Misurazioni di Trasmittanza e Riflettanza.Analisi degli interferogrammi in luce bianca per la determinazione dello spessore ottico di film sottili. e/o Introduzione alla spettroscopia Raman, di fotoluminescenza e/o fotoacustica.e/o Principi della tecnica XPS (x-ray photoemission spectroscopy). Descrizione dell’apparato Sperimentale e delle misure da effettuare in laboratorio per l’acquisizione di spettri di fotoemissione da campioni metallici. e/o Introduzione alla microscopia elettronica a scansione ed alle tecniche spettroscopiche connesse (EDS).e/o Introduzione alla microscopia a forza atomica. Taratura del microscopio e acquisizione di immagini morfologichee/o Introduzione alla termoluminescenza; descrizione dell’apparato di misura e delle misure da effettuare in laboratorio per l’acquisizione di curve di termoluminescenza da campioni di LiF e/o diamante.Introduzione alle esperienze in laboratorio e al software per l’analisi dati Esercitazioni  in laboratorio sulle tecniche introdotte nelle lezioni frontali.

Programma:

  1. Ven. 28.09.2012; h. 14-16, Aula D - Introduzione al corso; spettroscopia ed interferometria ottica
  2. Lun. 01.10.2012;h. 14-16, Aula D - Misura di trasmittanza e riflettanza di film sottili e film spessi
  3. Mar. 02.10.2012;h. 14-16, Aula D -  Prof. E. Vittone: Apparato sperimentale per l'interferometria in luce bianca: metodi di analisi dell'interferogramma.
  4. Ven. 05.10.2012;h. 14-16, Aula Castagnoli - Prof. F. Balestra: 
    Introduzione al vuoto. Definizione. Utilizzo. Teoria cinetica. Eq. gas perfetti. Distribuzione Maxwelliana velocità . Pressione e temperatura. Urto intermolecolare.Urto sulle pareti.Libero cammino medio. Regime molecolare.
  5. Lun. 08.10.2012;h. 14-16, Aula D - Prof. F. Balestra: Eq per gas reali. Viscosità. Conducibilità termica. coefficiente accomodamento. Diffusione. Fenomeno evaporazione e condensazione.
  6. Mar. 09.10.2012; h. 14-16, Aula D - Prof. F. Balestra: Interazione gas-superficie: adsorbimento;desorbimento. Flusso di gas in canalizzazioni: flusso volumetrico e massivo. Concetto di conduttanza ed impedenza. Parallelo e serie. Regimi di flusso: viscoso,transitorio,molecolare. Numero di Reynolds e di Knudsen. Conduttanza di un tubo lungo in regime laminare. Conduttanza di apertura grande e piccola, in regime molecolare.
  7. Ven. 12.10.2012; h. 14-16, Aula D - - Prof. F. Balestra: Conduttanza cilindro, corto e lungo, in regime molecolare. Costituenti di un sistema da vuoto. Equazione del pompaggio. Velocità pompaggio, velocità effettiva. Soluzione equazione nel caso di perdite nulle; caso di perdite non nulle; caso di pressione non costante S(p). Metodo per la misura della velocità di pompaggio. Produzione del vuoto: tipi di pompe. Pompe meccaniche a paletta;root;turbomolecolari.
  8. Lun. 15.10.2012; h. 14-16, Aula D - Prof. F. Balestra: Pompe a diffusione. Pompe getter e ione getter. Pompe ad adsorbimento . Pompe criogeniche. Misura del vuoto:principali tipi di vacuometri. Vacuometri Bourdon . Vacuometri capacitivi. Vacuometri a conducibilità termica. Vacuometri a ionizzazione.
  9. Mar. 16.10.2012; h. 14-16, Aula D - Prof. E. Vittone: introduzione alla spettroscopia di fotomemissione indotta da raggi x (XPS)
  10. Ven. 19.05.2012; h. 14-16, Aula D - Prof. E. Vittone: strumentazione per XPS.
  11. Lun. 22.10.2012; h. 14-16, Aula D -  Dr. Ettore Bernardi: Introduzione alla microscopia a forza atomica
  12. Mar. 23.10.2012; h. 14-16, Aula D - Dr. Ettore Bernardi: Le tecniche di microscopia a forza atomica

Mercoledì 28.11.2012, h. 9.30
Visita al Centro Ricerche Fiat (CRF)
Strada Torino, 50 - 10043 Orbassano (TO)
http://www.crf.it/it-IT/Pagine/default.aspx

Introduction to vacuum technique; main pumping systems and low pressure gauges.Depending on the availability of the laboratory instrumentation, two of the following arguments will be considered Introduction to photoconductivity measurements and principles of the lock-in techniqueAnd/or Introduction to the electro-optical characterization techniques of diodes, transistor and LED.And/or Optical characterization of semiconductor materials and thin films: transmittance and reflectance measurements; white light interferometry for the determination of the optical thickness of amorphous thin films.And/or Introduction to Raman, photoluminescence and/or photoacoustic technique.And/or introduction to the X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS) for the physico-chemical characterization of surfaces. Introduction to the electron microscopy and related spectroscopic techniques.e/o Introduction to the atomic force microscopy.e/o Introduction to the thermoluminescence technique; interpretation and analysis of glow curves. Introduction to the laboratory activities, to the experimental set-ups, to the analysis software.Laboratory activities on the measurements described during the lessons.

Testi consigliati e bibliografia

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[1] B. Ferrario, Introduzione alla tecnologia del vuoto, Patron Ed. 1999

 

Le dispense e copia delle slides proiettate a lezione sono disponibili alla voce "materiale didattico".



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Note

Nessuna propedeuticità obbligatoria. Per le esperienze in laboratorio la frequenza è obbligatoria. Al termine dell'attività in laboratorio, gli studenti, suddivisi in gruppi, dovranno consegnare una relazione scritta sull'attività svolta.

LE RELAZIONI DOVRANNO ESSERE CONSEGNATE ENTRO IL 07.12.2012.

L'esame consisterà nella valutazione (per 15/30) della relazione di gruppo ed in un colloquio individuale.


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Ultimo aggiornamento: 25/06/2013 15:31
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