Физические основы получения информации

Раздел I. Оптическая спектроскопия

1. Метрологические понятия: поток излучения, энергетическая светимость, энергетическая яркость, спектральная энергетическая яркость и единицы их измерения.

2. Спектральные приборы.

2.1. Блок-схема спектральной установки.

2.2. Показатели назначения спектральной установки.

2.3. Аппаратная функция спектрального прибора.

2.4. Общие характеристики щелевых приборов: светосила, дисперсия линейная и угловая, аппаратная функция, предельное разрешение, нормальная щель. Выбор параметров осветительной системы.

2.5. Особенности дифракционных приборов: профилированная решетка, разрешающая способность и рабочий диапазон прибора.

2.6. Интерферометр Фабри-Перо. Аппаратная функция идеального интерферометра и его рабочий диапазон. Светосила интерференционных приборов.

2.7. Фурье-спектрометр. Связь спектра и функции корреляции. Принцип действия и аппаратная функция (разрешающая способность) и рабочий диапазон Фурье-спектрометра. Преимущества и области применения Фурье-спектроскопии.

2.8. Спектроскопия сверхвысокого разрешения. Фотогетеродинирование и принцип корреляционной спектроскопии.

Раздел II. Получения информации в ядерно-физических экспериментах

1. Пассивный и активный (предусматривающий контролируемое воздействие на изучаемый объект) ядерно-физические эксперименты.

1.1. Структурные схемы экспериментов.

1.2. Описание взаимодействий. Сечения взаимодействий.

1.3. Законы сохранения.

1.4. Примеры пассивного и активного экспериментов: (из других областей науки) спектральный анализ и изучение формы астероидов по регистрируемой "тени" от них на Земле в свете покрываемой астероидом звезды.

2. Опыты Резерфорда по рассеянию α-излучения.

2.1. Источник зондирующих частиц и детектор в опытах Резерфорда.

2.2. Описание взаимодействий. Дифференциальное сечение. Формула Резерфорда.

2.3. Результаты опытов и основные выводы из них.

3. Источники зондирующих частиц.

3.1. "Естественные" источники - изотопные источники и космические лучи.

3.3. Типы и характеристики зондирующих частиц.

3.4. Происхождение космических лучей и их роль во Вселенной.

3.4. Нейтронные и нейтринные источники.

4. Источники зондирующих частиц - ускорители.

4.1. Соотношения неопределенностей, связь между энергией зондирующих частиц и размером зондируемой области.

4.2. Некоторые основные сведения о принципах работы и конструкции ускорителей заряженных частиц. Линейные ускорители и бетатроны. Линейные резонансные ускорители Видероэ и Альвареца. Понятие об автофазировке и фокусировке пучка частиц. Циклические ускорители. Циклотрон Лоуренса.

4.3. Релятивистские эффекты и их влияние на конструкцию ускорителей - от циклотрона к синхрофазотрону.

4.4. "КПД" ускорителя. Ускорители на встречных пучках.

4.5. Ускорительные центры в мире. Применение ускорителей в областях науки и техники, не связанных с изучением микромира.

5. Детекторы заряженных частиц.

5.1. Счетчики и трековые детекторы - общие сведения о типах и принципах работы.

5.2. Счетчики Гейгера - конструкция, принципы работы.

5.3. Сцинтилляционные счетчики - конструкция, принципы работы.

5.4. Камера Вильсона - конструкция, принципы работы.

Раздел III. Энергоанализ заряженных частиц

1. Применение методов анализа заряженных частиц по энергии.

1.1. Исследование поверхности твердого тела (электронная оже-спектроскопия, ионизационная электронная спектроскопия, фотоэлектронная спектроскопия, ионная оже-спектроскопия и ионная нейтрализационная спектроскопия).

1.2. Изучение неупругих электронно-атомных столкновений и др.

2. Основные параметры энергоанализаторов.

2.1. Структурная схема спектрометра заряженных частиц. Режимы работы энергоанализатора. Основные параметры энергоанализаторов (дисперсия по энергии, аппаратная функция, разрешение, разрешающая способность (разрешающая сила), телесный угол, светосила, светимость и пропускание).

2.2. Экспериментальное определение аппаратной функции спектрометра и разрешающей способности, нахождение коэффициента связи (калибровка спектрометра).

2.3. Удельная дисперсия как критерий для сравнения энергоанализаторов.

3. Электростатические энергоанализаторы.

3.1. Энергоанализатор с однородным тормозящим полем. Связь между током коллектора и функцией распределения частиц по энергии. Влияние конечности диаметра входного отверстия и начальной расходимости пучка на разрешающую способность прибора. Способы повышения разрешающей способности анализатора. Подавление вторичной электронной эмиссии и отраженных частиц. Понятие о сферическом конденсаторе с тормозящим полем.

3.2. Конденсатор Юза-Рожанского (цилиндрический дефлектор). Движение электронов в поле анализатора. Фокусировка первого порядка по направлению. Дисперсия. Разрешающая способность; факторы, ограничивающие разрешающую способность прибора. Светосила. Расчет потенциалов обкладок конденсатора. Схема спектрометра для исследования неупругих процессов при электронно-атомных столкновениях на основе конденсаторов Юза-Рожанского.

Раздел IV. Принципы хранения информации на жестких магнитных дисках

1. Принципы магнитной записи на жесткий диск.

1.1. Физическая структура жесткого диска.

1.2. Типы интерфейсов жестких дисков.

1.3. Эволюция магнитных носителей и магнитных головок.

1.4. Принцип магнитой записи электрических сигналов. Коэрцетивная сила. Магнитные домены. Эффект самопроизвольного размагничивания.

2. Пути повышения плотности записи.

2.1. Линейная плотность записи. Плотность дорожек.

2.2. Продольная и поперечная запись.

2.3. Влияние расстояния от магнитной головки до поверхности.

2.4. Влияние эффекта размагничивания и тепловой энергии частиц на линейную плотность записи.

Литература

1. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 1976.
2. Светосильные спектральные приборы / Под ред. К.И.Тарасова. М.: Наука, 1988.
3. Луизова Л.А. Оптические методы диагностики плазмы: Учебное пособие. Петрозаводск: Изд. ПетрГУ. 2003. 148 с.
4. Козлов И.Г. Современные проблемы электронной спектроскопии. М.: Атомиздат, 1978. 248 с.
5. Афанасьев В.П., Явор С.Я. Электростатические энергоанализаторы для пучков заряженных частиц. М.: Наука, 1978. 224 с.
6. Козлов И.Г. Методы энергетического анализа электронных потоков. М.: Атомиздат, 1971.