Техника физического эксперимента

Программу составил профессор, д.ф.-м.н. В.В.Кведер

Аннотация
Курс посвящен методам физического эксперимента широко применяемым в современной физике твердого тела. Рассматриваются вопросы постановки эксперимента, методы автоматизации и компьютеризации, методы измерения и анализа электрических сигналов, создание и измерение магнитных полей, оптическая спектроскопия, зондовая спектроскопия, СВЧ-техника, магнитометрические методы, емкостная спектроскопия, калориметрические методы, методы регистрации малых смещений и пр. Для работы в экспериментальной физике твердого тела необходимо знание многих других методов, а также некоторых общеметодических вещей, таких как методы обработки результатов, планирование и автоматизация эксперимента и т.д.

ПРОГРАММА КУРСА

1. Введение. Задачи и методы экспериментальной физики, планирование и постановка эксперимента. Методы автоматизация эксперимента и использование компьютеров в эксперименте. Методы статистической обработки и фильтрации экспериментальных данных. Компьютерная обработка экспериментальных данных и сравнение с теоретическими зависимостями. Типовые fit-алгоритмы. Методы выделения сигнала из шума, модуляционные и резонансные методы, Фурье-спектроскопия, корреляции и автокорреляции.

2. Методы измерения и анализа электрических сигналов. Box-car и Lock-in техника. Создание и измерение низких температур, техника работы при низких температурах. Создание и измерение магнитных полей.

4. Оптические методы измерений. Техника измерений (источники излучения, приемники, спектральные приборы, методы регистрации). Измерения поглощения, КР, люминесценции, фотопроводимости, фотостимулированного поглощение. Примеры анализа оптических спектров реальных полупроводниковых кристаллов. Переходы зона-зона, зона - уровень, уровень-уровень. Измерение времен жизни возбужденных состояний.

5. Сканирующая зондовая спектроскопия: оптическая спектроскопия ближнего поля, атомно-силовая и туннельная микроскопия.

6. СВЧ-техника (генераторы, резонаторы, волноводные элементы). СВЧ-спектроскопия: измерение импеданса, ЭПР, циклотронный резонанс, электродипольный резонанс. Нелинейные эффекты и методы их регистрации.

7. Спин-зависимые эффекты и методы их измерений. Нетрадиционные методы регистрации ЭПР и ЦР: спин-зависимая проводимость, фотопроводимость, оптическая регистрация ЭПР и ЦР.

8. Магнитометрия: методы измерения магнитной восприимчивости и магнитного момента (магнитные весы, вибрационные магнитометры, зондовые и магнитооптические методы с пространственным разрешением и т.д.).

9. Емкостные методы измерений. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках, C-V спектроскопия.

10. Калориметрические методы. Методы измерений и применение калориметрии.

11. Методы регистрации малых смещений. Оптические, туннельные и емкостные методы. Примеры использования этой техники для различных физических экспериментов.

12. Планирование и конструирование эксперимента. Выбор методов измерения и их анализ с точки зрения чувствительности, защиты от помех и шума. Некоторые примеры.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Приборы и методы физического металловедения, под редакцией Ф.Вейнберга, Мир, Москва, 1973

2. Ч.Уэрт, Р.Томсон Физика твердого тела, Мир, Москва, 1969

3. Г.С.Жданов Физика твердого тела, МГУ, Москва,1962