LU CFI darbnīcas fizikas skolotājiem 9. jūnijā
Ceturtdien, 9. jūnijā, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts (LU CFI) sadarbībā ar Latvijas elektrotehnikas un elektronikas rūpniecības asociāciju (LETERA) un Latvijas Fizikas skolotāju asociāciju (LFSA) aicina fizikas skolotājus piedalīties praktiskajās nodarbībās par fizikas pētījumiem un to lietošanu mūsdienu tehnoloģijās. Pasākuma dalībnieki iegūs apliecību par 6 stundu profesionālās pilnveides kursiem (A programma).
Norises vieta: LU CFI, Ķengaraga iela 8, Rīga.
Pieteikšanās saite: https://ej.uz/CFI_darbnicas
Pasākuma programma:
10.00 – 10.30 LU CFI kā mūsdienu pētniecības organizācija – zinātne un tehnoloģijas CFI, darba kultūra, pētījumu rezultātu izplatīšana. Prof. Andris Anspoks
10.30 – 10.45 kafijas pauze
10.45 – 12.15 darbnīcas (1. sesija)
12.15 – 12.45 pusdienas (nodrošina LETERA)
12.45 – 14.15 darbnīcas (2. sesija)
14.15 – 15.00 darba rezultātu prezentēšana, diskusijas, sasaiste ar Fizika II vidusskolas kursa saturu un ievirzi karjeras izvēlei STEM jomā.
DARBNĪCAS
pēc izvēles 2 no 6 piedāvātajām, paredzēts,
ka katrā darbnīcas sesijā piedalās 3-5 dalībnieki
Materiālu
fotoluminiscence
Cietvielu materiālu luminiscence ir vērtīga ne tikai no pielietojuma
aspekta (to pielieto gaismas avotos, diodēs, lāzeros, pretviltošanas elementos,
dozimetros u.c.), bet arī kā līdzeklis materiālu struktūras pētīšanā. Ir tādi
aktivatoru joni, kuru luminiscenci var ierosināt gan tiešā veidā (Stoksa
luminiscence), gan, izmantojot augšuppārveidotās luminiscences mehānismu, kas
ļauj neredzamo infrasarkano starojumu pārveidot redzamā gaismā. Laboratorijas
darbā tiks veikti materiālu – ar retzemju joniem aktivētu stiklu, stikla
keramiku un polikristālisku paraugu – fotoluminiscences spektru mērījumi,
luminiscences ierosināšanai izmantojot UV, redzamo gaismu un infrasarkano
starojumu. Tiks apskatīts, kā luminiscences īpašības dažādos paraugos mainās, izmainot
ierosinošā gaismas viļņa garumu un starojuma jaudu.
Absorbcijas
spektroskopija
Absorbcijas spektrs ir absorbcijas intensitātes atkarība no gaismas viļņu
frekvences vai viļņu garuma. Vispirms tiks teorētiski apskatītas gaismas
mijiedarbība ar vielu (absorbcija, caurlaidība, atstarošana) un absorbcijas
likumsakarības. Tiks apspriests, kā absorbcijas spektrālais rajons un spektra
forma ir saistīti ar pētāmās vielas elektronisko struktūru un kristāliskā režģa
defektiem. Tad ar spektrofotometra Specord 210 palīdzību tiks izmērīti optiskās
absorbcijas spektri trim cietvielu paraugiem: kristāliskam pusvadītājam,
kristāliskam dielektriķim un stiklam. Salīdzināsim un analizēsim iegūtos
spektrus un apspriedīsim, ko var secināt par pētāmo vielu elektronisko
struktūru un kristāliskā režģa defektiem
Plāno kārtiņu izgatavošanas process
Plānā kārtiņa ir vielas slānis uz nesošā materiāla, un tās biezums ir no viena monoslāņa (viena atoma vai molekulas biezumā) līdz vairākiem mikrometriem. Darba mērķis iepazīties ar magnetronās izputināšanas fizikālajiem pamatprincipiem un izgatavot metāla oksīda plāno kārtiņu. Šajā praktiskajā darbā tiks izmantota viena no fizikālo tvaiku uzklāšanas metodēm – magnetronā izputināšana – lai izgatavotu metāla oksīda plāno kārtiņu. Šo metodi plaši izmanto gan zinātniskās laboratorijās, gan industriālu pārklājumu ražošanā. Magnetrons ir ierīce ar īpaši izveidotu magnētisko lauku pie kuras ir pievienota plānās kārtiņas izejviela – mērķis. Plāno kārtiņu uzklāšana notiek elektriskās mirdzizlādes (plazmas) procesa rezultātā.
Rentgenstaru difrakcija kristālisku vielu analīzei
Katru kristālisko vielu var definēt ar vienu unikālu elementāršūnu, kas periodiski atkārtojas. Elementāršūnu raksturo simetrija un tās starpatomu attālumi, kurus var aprēķināt no difrakcijas ainas. Tā kā atoma izmērs ir ļoti mazs, tad tiek izmantots salīdzināma izmēra starojums – vizbiežāk Cu anoda rentgenstarojums. Eksperimentālā iekārta ir uzstādīta tā, lai krītošais un atstarotais rentgenstarojums būtu vienādā leņķī. Ja starp atstarotajiem rentgenstariem notiek konstruktīva interference, detektorā tiek konstatēts signāls. Līdz ar to, katrs leņķis, kurā notiek konstruktīva interference, atbilst konkrētam starpatomu attālumam, to nosaka Brega likums. Ar rentgenstaru difrakciju iespējams identificēt kristālisku vielu un noteikt tās struktūru. Laboratorijas darbā tiks: apgūti ģeometrijas principi, kas rezultējas difrakcijā; nomērītas 2-3 ikdienā bieži izmantotas kristāliskas vielas; aplūkots kubiskas elementāršūnas gadījums; aprēķināti starpatomu izmēri no eksperimentā iegūtas difrakcijas ainas.
Skenējošais elektronu mikroskops
Cilvēka acis ir pielāgojušās pazīt pasauli sev apkārt, izmantojot redzamās gaismas un matērijas mijiedarbības – tā varam vizuāli pēc krāsas novērtēt, vai ir nogatavojies auglis, vai materiāls ir elektrību vadošs, pēc virsmas tekstūras novērtēt materiāla raupjumu, bieži vien arī daudzas citas sasaistītas materiālu īpašības. Salīdzinot ar gaismu, elektronu viļņu garums ir daudz mazāks, turklāt to var ērti pielāgot pēc vajadzības. Tāpēc eletronus izmanto mikroskopijā, lai ieraudzītu nanometra un mazāka izmēra objektus. Bet tāpat kā ar acīm, mēs varam novērtēt vairākas vizuālās komponentes vienlaicīgi, arī ar elektroniem vienlaicīgi vai secīgi var novērtēt ne tikai analizējamās vielas virsmas reljefu, bet arī tās ķīmisko sastāvu un salīdzinājumu ar cita veida klātesošiem savienojumiem. Laboratorijas darbā tiks apskatīts: nosacījumi, kam jāizpildās, lai varētu vielu pētīt ar elektroniem un iegūtu kvalitatīvu attēlu; kā atšķiras skenējošās elektronu mikroskopijas attēli, ja tiek mainītas elektronu kūļa parametri; kā ar elektroniem noteikt vielā esošos ķīmiskos elementus un vai to iespējams novērtēt arī vizuāli.
Rentgenstaru fluorescences mikroanalīze vielu ķīmisko elementu satura analīzei
Rentgenstaru spektru var ērti izmērīt, izmantojot silīcija kristāla detektoru. Rentgenstaru fotons absorbējoties detektora kristālā rada daudzus (>100) mazas enerģijas(~1eV) lādiņnesējus – elektronus un caurumus. Tie rada strāvas impulsu, kura lielums ir proporcionāls lādiņnesēju skaitam un tos radījušā fotona enerģijai. Šādu impulsu statistika dod rentgenstaru spektru. Laboratorijas darbā tiks: apgūti rentgenstaru fluorescences analīzes fizikālie principi; Iezīmētas šīs metodes praktisko pielietojumu iespējas un robežas: analizējamo elementu diapazons, mazu koncentrāciju jutības slieksnis, kvantitatīvas analīzes precizitāte, telpiskā izšķiršana, analīzes efektīvais dziļums; ar Ametek Eagle III spektrometru izdarīta elementu analizē dažādiem, tai skaitā arī darba dalībnieku sagādātiem, savienojumiem un metālu sakausējumiem.
Pieteikšanās saite: https://ej.uz/CFI_darbnicas