Онлайн программа повышения квалификации

Синхротронное и нейтронное излучение в физике конденсированных сред и материаловедении


Курс реализуется институтом Лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ совместно с Международным научно-методическим центром НИЯУ МИФИ в рамках реализации мероприятий "Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019 - 2027 годы " в рамках проекта «Методы синхротронной и нейтронной диагностики материалов ядерной, термоядерной энергетики и сверхпроводящих материалов»
Онлайн программа повышения квалификации

Синхротронное и нейтронное излучение в физике конденсированных сред и материаловедении


Курс реализуется институтом Лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ совместно с Международным научно-методическим центром НИЯУ МИФИ в рамках реализации мероприятий "Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019 - 2027 годы " в рамках проекта «Методы синхротронной и нейтронной диагностики материалов ядерной, термоядерной энергетики и сверхпроводящих материалов»

О программе

Современное развитие физики конденсированного состояния и наук о материалах трудно себе представить без использования уникальных инструментов – синхротронного и нейтронного излучений, позволяющих исследователям заглянуть глубоко внутрь вещества на атомарном уровне.
В рамках курса Вы узнаете о ведущих центрах синхротронного излучения (СИ) и нейтронов в мире и в России, рассмотрите возможности получения уникальной информации о самых различных материалах с помощью наиболее информативных методов использования СИ и нейтронов, таких как малоугловое рассеяние, рентгеновская и нейтронная дифракция, рентгеновская и нейтронная спектроскопия и др.
Вас научат как повысить эффективность собственных исследований, выбрав наиболее эффективную методику использования СИ или нейтронов и создать проект для получения пучкового времени в ведущих центрах синхротронных и нейтронных исследований.

О программе

Современное развитие физики конденсированного состояния и наук о материалах трудно себе представить без использования уникальных инструментов – синхротронного и нейтронного излучений, позволяющих исследователям заглянуть глубоко внутрь вещества на атомарном уровне.
В рамках курса Вы узнаете о ведущих центрах синхротронного излучения (СИ) и нейтронов в мире и в России, рассмотрите возможности получения уникальной информации о самых различных материалах с помощью наиболее информативных методов использования СИ и нейтронов, таких как малоугловое рассеяние, рентгеновская и нейтронная дифракция, рентгеновская и нейтронная спектроскопия и др.
Вас научат как повысить эффективность собственных исследований, выбрав наиболее эффективную методику использования СИ или нейтронов и создать проект для получения пучкового времени в ведущих центрах синхротронных и нейтронных исследований.
В результате прохождения курса
Применять прикладные программные комплексы, используемые в области синхротронных и нейтроных методов исследования
Ознакомиться с процедурой оформления заявки на использование пучкового времени в мировых и отечественных синхротронных центров
Выбирать и готовить специальные образцы материалов для проведения рентгеноструктурного анализа различными методами
Выбирать наиболее эффективные исследования конкретных материалов с использованием синхротронного излучения
Обратите внимание: после авторизации на сайте dpo.mephi.ru Вам необходимо записаться на курс в разделе "Каталог курсов", прикрепив подписанное заявление на зачисление. Для зачисления на программу необходимо также предоставить СНИЛС

Преимущества программы

Обучение проводится бесплатно для научно-педагогических работников, магистров, аспирантов, административного персонала.
Все слушатели, прошедшие обучение, получат удостоверение о повышении квалификации НИЯУ МИФИ объемом 72 ак. часа
Все обучение проходит в онлайн формате от ведущих профессоров НИЯУ МИФИ.
Авторы курса
Менушенков Алексей
Павлович
доктор физ-мат. наук, профессор, автор более 150 научных работ в базах данных WS и Scopus по исследованию материалов методами синхротронного излучения
Исаенкова Маргарита
Геннадиевна
доктор физ-мат. наук, профессор, автор более 140 работ в базе данных WS и Scopus, лауреат премии Бочвара за 2020 год
Кузнецов Алексей Владимирович
канд. физ.-мат. наук, доцент
Джепаров Фридрих Саламонович
доктор физ.-мат. наук, профессор
Львов Дмитрий Владимирович
канд. физ.-мат. наук, доцент
Авторы курса
Менушенков Алексей
Павлович
доктор физ-мат. наук, профессор, автор более 150 научных работ в базах данных WS и Scopus по исследованию материалов методами синхротронного излучения
Исаенкова Маргарита
Геннадиевна
доктор физ-мат. наук, профессор, автор более 140 работ в базе данных WS и Scopus, лауреат премии Бочвара за 2020 год
Кузнецов Алексей Владимирович
канд. физ.-мат. наук, доцент
Джепаров Фридрих Саламонович
доктор физ.-мат. наук, профессор
Львов Дмитрий Владимирович
канд. физ.-мат. наук, доцент

Расписание занятий

Программа реализуется в формате десяти вебинаров
с 9 марта по 22 апреля
(объем программы: 72 ак. часа).
17:00 – 20:30

9 марта 2022
17:00 – 20:30

9 марта 2022
Занятие 1: Конденсированное состояние вещества. Кристаллическая структура
Строение атома: внешняя и внутренние оболочки, их характерные энергии, зависимость энергий и размеров атома от порядкового номера в периодической системе. Формирование конденсированного состояния: энергиясвязи, типы связей, ближний и дальний порядок, локальная структура, аморфное и кристаллическое. Трансляционная инвариантность. Кристаллическая решетка, базис, кристаллическая структура, простые и сложные структуры. Параметры решетки, координационные сферы. Симметрия решетки, элементы симметрии, решетки Бравэ. Основные структуры и их параметры: ПК, ОЦК, ГЦК, ГПУ, алмаз. Обратная решетка, связь параметров прямой и обратной решеток, зона Бриллюэна. Направления в кристалле и в обратной решетке. Анизотропия физических свойств. Кристаллические плоскости, индексы Миллера.
17:00 – 20:30

16 марта 2022
17:00 – 20:30

16 марта 2022
Занятие 2: Электронная структура. Основы магнетизма и сверхпроводимости. Низкоэнергетические возбуждения
Диэлектрики, металлы, полупроводники. Понятие энергетической зоны, критерий металлического состояния. Электронные состояния и их заполнение, энергия Ферми, поверхность Ферми, плотность электронных состояний. Зоны s, p и d состояний. Работа выхода, глубина зоны.
Электронная структура полупроводников. Легирование. Электронные и дырочные состояния. Полупроводниковые структуры. Электрохимический потенциал. Гетероструктуры. Магнитные свойства атома. Кристаллическое поле, магнитные свойства ионов. Обменное взаимодействие и магнитный порядок. Ферромагнетики, антиферромагнетики, ферримагнетики. Магнитные структуры. Сверхпроводящее состояние. Высокотемпературные сверхпроводники. Концепция квазичастиц. Колебания решетки. Фононы и фононные ветви. Квазичастицы электроны и дырки, экситонные состояния. Магнитные возбуждения, магнонные ветви. Спектры расщепления уровней магнитных ионов кристаллическим полем.
17:00 – 20:30

23 марта 2022
17:00 – 20:30

23 марта 2022
Занятие 3: Физика рентгеновских лучей и взаимодействие рентгеновских лучей с веществом. Современная рентгеновская техника и способы регистрации
Физика рентгеновских лучей. Волновые свойства рентгеновских лучей: преломление и отражение. Корпускулярные свойства рентгеновских лучей: упругое и неупругое рассеяние. Непрерывный и характеристический рентгеновские спектры. Коэффициенты ослабления рентгеновских лучей. Рассеяние рентгеновских лучей, электронов и нейтронов. Томсоновское – рассеяние на покоящемся электроне. Рэлеевское – рассеяние на атомах и молекулах. Неупругое комптоновское рассеяние. Обратный комптон-эффект. Поляризационный множитель. Атомный множитель. Аномальное рассеяние рентгеновских лучей. Особенности рассеяния мессбауэровских гамма-квантов. Источники рентгеновского излучения и его использование в методах исследования конденсированных систем. Монохроматоры, фильтры, рентгеновская оптика. Методы регистрации рентгеновских лучей.
17:00 – 20:30

31 марта 2022
17:00 – 20:30

31 марта 2022
Занятие 4: Кинематическая теория дифракции.Основные методы рентгеноструктурного анализа
Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом. Формула Вульфа-Брэгга. Анализ интерференционной функции. Интерференционное уравнение Лауэ. Структурный анализ как преобразование Фурье. Формула Селякова – Шерера. Геометрическая интерпретация интерференционного уравнения. Атомный и структурный множители. Множитель Лоренца. Температурный множитель. Множители поглощения и повторяемости. Первичная и вторичная экстинкция в кристаллах. Метод Лауэ. Метод Косселя. Метод вращения монокристалла. Метод порошков. Рентгеновская дифрактометрия поликристаллов. Рентгеновский фазовый анализ: качественный и количественный. Базы данных. Метод Ритвельда – метод восстановления исследуемой структуры. Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей. Исследование монокристаллов и тонких пленок. Рентгенографический анализ текстур. Классификация остаточных напряжений. Измерение макро- и микронапряжений.
17:00 – 20:30

4 апреля 2022
17:00 – 20:30

4 апреля 2022
Занятие 5: Основные свойства синхротронного излучения. Мировые центры синхротронных исследований
История развития синхротронного излучения (СИ). Основные свойства релятивистских и ультрарелятивистских электронов. Понятие релятивистского лоренц-фактора. Характер излучения ультрарелятивистских электронов в поперечном магнитном поле. Основные свойства СИ: малая расходимость, высокая яркость, высокая интенсивность, частичная когерентность. Временная структура СИ. Динамика электрона, движущегося в накопительном кольце. Спектр синхротронного излучения. Элементы и принципы устройства синхротрона. Синхротронные источники 1-го, 2-го, 3-го и 4-го поколений. Определение яркости, эмиттанса, критической длины волны синхротронных источников. Методы увеличения максимальной энергии фотонов СИ. Встраиваемые в накопительные кольца устройства: виглеры, ондуляторы и шифтеры. Ведущие мировые центры синхротронных исследований Европы, США, Японии, Китая, России. Курчатовский источник синхротронного излучения.
17:00 – 20:30

8 апреля 2022
17:00 – 20:30

8 апреля 2022
Занятие 6: Методы исследования материалов с использованием СИ. Рентгеновская спектроскопия поглощения
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Рассеяние и поглощение рентгеновского излучения. Рентгеновские методы диагностики и исследования наноструктур с использованием синхротронного излучения. Комбинированные явления неупругого и аномального рассеяния. Аномальная рентгеновская дифракция. Парная радиальная функция распределения атомов. Рентгеновское малоугловое рассеяние, рентгеновская и ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия. Основные синхротронные методы: рентгеновская спектроскопия поглощения (XANES и EXAFS). История развития. Физические основы EXAFS- спектроскопии. Вид экспериментально определяемого коэффициента поглощения рентгеновского излучения. Физические причины возникновения осциллирующей структуры коэффициента поглощения. Теория EXAFS. Определение EXAFS- функции. Типы представлений EXAFS- функции. Последовательность шагов при извлечении EXAFS- функции из экспериментального спектра. Амплитуда и фаза обратного рассеяния фотоэлектронов, зависимость от волнового вектора. Фактор Дебая-Валлера в EXAFS- спектроскопии. Методы моделирования EXAFS- функции. Извлекаемые из EXAFS- спектров параметры локальной атомной структуры.
17:00 – 20:30

11 апреля 2022
17:00 – 20:30

11 апреля 2022
Занятие 7: Рентгеновские лазеры на свободных электронах. Принципы создания проектов в синхротронные центры
Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Рассеяние и поглощение рентгеновского излучения. Рентгеновские методы диагностики и исследования наноструктур с использованием синхротронного излучения. Комбинированные явления неупругого и аномального рассеяния. Аномальная рентгеновская дифракция. Парная радиальная функция распределения атомов. Рентгеновское малоугловое рассеяние, рентгеновская и ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия. Основные синхротронные методы: рентгеновская спектроскопия поглощения (XANES и EXAFS). История развития. Физические основы EXAFS- спектроскопии. Вид экспериментально определяемого коэффициента поглощения рентгеновского излучения. Физические причины возникновения осциллирующей структуры коэффициента поглощения. Теория EXAFS. Определение EXAFS- функции. Типы представлений EXAFS- функции. Последовательность шагов при извлечении EXAFS- функции из экспериментального спектра. Амплитуда и фаза обратного рассеяния фотоэлектронов, зависимость от волнового вектора. Фактор Дебая-Валлера в EXAFS- спектроскопии. Методы моделирования EXAFS- функции. Извлекаемые из EXAFS- спектров параметры локальной атомной структуры.
17:00 – 20:30

15 апреля 2022
17:00 – 20:30

15 апреля 2022
Занятие 8: Общие положения теории рассеяния нейтронов. Основные методы вычисления дифференциального сечения рассеяния нейтронов. Псевдомагнитное взаимодействие нейтронов с ядрами. Дифракция нейтронов. Изотопическая и спиновая некогерентность
Рассеяние нейтронов; амплитуда и длина рассеяния. Сечение рассеяния и захвата нейтронов; полное сечение. Оптическая теорема. Фазовая теория рассеяния и ее применение к рассеянию нейтронов на ядрах. Борновское приближение. Квазипотенциал Ферми. Эйкональное приближение. Нейтронооптический потенциал.Теория рассеяния нейтронов на ядах с ненулевым спином. Амплитуда магнитного рассеяния. Когерентность ядерного и магнитного рассеяния на атомах.Дифракция нейтронов. Преломление нейтронов на границе раздела сред. Малоугловое рассеяние нейтронов на неоднородностях вещества. Кинематическая дифракция нейтронов на трехмерной решетке. Изотопическая и спиновая некогерентность.
17:00 – 20:30

18 апреля 2022
17:00 – 20:30

18 апреля 2022
Занятие 9: Преломление нейтронов на границе раздела сред. Малоугловое рассеяние нейтронов на неоднородностях вещества. Основные узлы нейтронных установок. Источники нейтронов. Нейтронные монохроматоры и поляризаторы. Детекторы нейтронов
Теория преломления и отражения нейтронных волн на границе раздела сред, вычисление коэффициента преломления. Теория малоуглового рассеяния на ансамбле наночастиц в случаях однократного и многократного рассеяния. Стационарные и импульсные реакторы, нейтронные генераторы, генерация нейтронов на ускорителях. Коллимация пучков тепловых нейтронов: принципы создания коллиматоров. Способы поляризации тепловых нейтронов. Метод дифракции на ферромагнитных кристаллах. Метод полного отражения от намагниченных ферромагнитных зеркал. Монохроматизация тепловых нейтронов с помощью монокристаллов. Методы монохроматизации, использующие корпускулярные свойства нейтронов.
17:00 – 20:30

22 апреля 2022
17:00 – 20:30

22 апреля 2022
Занятие 10: Основные нейтронные эксперименты по изучению микроструктуры. Принципы структурной нейтронографии и нейтронной спектроскопии. Методика малоуглового и ультрамалоуглового рассеяния тепловых нейтронов. Метод бета-ЯМР спектроскопии
Основные принципы нейтронографических исследований. Установки с постоянной длиной волны: одно-и двухкристальные дифрактометры. Дифракционные исследования на установках с непрерывным спектром нейтронов: метод белого пучка; метод времени пролета. Методика измерения неупругого рассеяния медленных нейтронов. Принципы построения малоугловых установок. Малоугловые дифрактометры: техника точечной коллимации и позиционно-чувствительной регистрации рассеянных нейтронов. Двухкристальный дифрактометр, особенности двухкристальной методики. Блок-схема бета-ЯМР спектрометра и физические основы ее работы: одно чудо (несохранение четности в слабых взаимодействиях) и три блестящих изобретения (поляризатор нейтронов, спин-флиппер, адиабатическая транспортировка нейтронов без потерь поляризации). Примеры исследования спиновой динамики в неупорядоченных средах.
Обратите внимание: после авторизации на сайте dpo.mephi.ru Вам необходимо записаться на курс в разделе "Каталог курсов", прикрепив подписанное заявление на зачисление. Для зачисления на программу необходимо также предоставить СНИЛС
Поделитесь с коллегами!
Расскажите коллегам об этом курсе!
Свяжитесь с нами по любым вопросом с помощью телефона или почты, мы всегда рады общению и сотрудничеству
E-mail: ismc@mephi.ru