Техника физического эксперимента (практикум)

к.ф.-м.н. А. Ф. Шевчун

Аннотация

Практикум включает ряд задач, выполнение которых позволит студентам освоить некоторые важные методики, использующиеся в экспериментальной физике твердого тела. Сюда включено ознакомление с пакетом автоматизации, наиболее часто применяемым в лабораториях, а также задачи, позволяющие студентам освоить основы низкотемпературного эксперимента, методики создания высокого давления, работы с низкоразмерными полупроводниковыми структурами.

Программа курса

1. Изучение интерфейса программы обработки данных. Основные элементы таблицы. Построение графиков и их особенности. Изучение интерфейса программы численного моделирования. Типы данных. Написание простых программ.


2. Принципы автоматизации эксперимента. Основные элементы программы автоматизации. Измерение времени выполнения одной операции. Работа с разными типами данных. Построение графиков, сохранение данных в файл. Сбор данных в компьютер с использованием мультиметра. Статистическая обработка данных, Фурье-анализ.


3. Ручной мультиметр. Лабораторный мультиметр. Источники питания. Генератор. Усилители – усилитель прямого усиления и синхронный детектор. Плата АЦП-ЦАП. Схемы двухточечного измерения сопротивления и четырехточечного измерения сопротивления. Внутренние сопротивления приборов и их влияние на измеряемые величины. Схема измерения малыми токами.


4. Ознакомление с основными методами создания и измерения высокого давления.
   
   Исследование влияния гидростатического давления на точку Кюри ферромагнетика. Ознакомление с основными методами создания и измерения давления, калибровка манганинового датчика давления в диапазоне 0-2.5 кбар.
   
   Снятие зависимости смещения температуры Кюри сплава Fe- Ni от величины всестороннего давления.


5. Освоение методов получения низких температур и с работой криостата с откачкой паров жидкого гелия. Изучение второго звука в жидком гелии. Ознакомление с основами криогенной техники, жидкий гелий, первичная температурная шкала. Физические характеристики болометров (сверхпроводящих пленок). Калибровка термометра и болометра.
   
   Исследование температурной зависимости скорости второго звука. Второй звук в сверхтекучем гелии. Свойства резонатора, определение скорости волны по положению резонансов. Исследование температурной зависимости скорости второго звука.


6. Освоение правил работы с криостатом со сверхпроводящим соленоидом. Освоение правил работы с криостатом и сверхпроводящим соленоидом; монтаж образца. Собрать устаноку и подключить приборы к компьютеру для работы.
   
   Наблюдение квантового эффекта Холла в гетероструктуре на основе GaAs. Наблюдение квантового эффекта Холла в гетероструктуре на основе GaAs. Запись диагональной и холловской компонент магнитосопротивления гетероструктуры на основе GaAs в функции магнитного поля при низкой температуре; обработка полученных результатов: вычисление концентрации и подвижности двумерных электронов.