Obiettivi formativi
Il Corso si propone di approfondire alcune conoscenze in merito alla strumentazione più frequentemente utilizzata in un laboratorio sperimentale. Si porrà maggiormente attenzione all’acquisizione di buone competenze pratiche che possano permettere allo studente di progettare semplici esperimenti e di gestirne con padronanza lo svolgimento, l’acquisizione dati e la loro elaborazione ed interpretazione.
Prerequisiti
Conoscenze che gli studenti dovrebbero aver acquisito nel corso di laurea triennale.
Contenuti dell'insegnamento
Come progettare un esperimento. Strumenti di laboratorio: sorgenti di eccitazione (in particolare sorgenti luminose e fascio elettronico), rivelatori (fototubo moltiplicatore, fotodiodo, contatore a gas, contatore a scintillazione, CCD, .), accessori (monocromatore, filtri, lock-in .). Il rumore e il suo spettro, ottimizzazione del rapporto S/N, filtraggio. Tecniche spettroscopiche.
Esperienze di laboratorio:
- spettroscopia in emissione (calibrazione del monocromatore, taratura della catena di misura, spettri di varie lampade e mappa di emissione di un LED.)
- luminescenza risolta in tempo (varie sorgenti luminose, oscilloscopi con interfaccia a PC, fototubo moltiplicatore, fotodiodo)
- misura di resistività e densità di portatori in semiconduttori e semisolanti (metodo van der Pauw, effetto Hall, misura di altissime resistività e problemi connessi)
- caratterizzazione di un cella fotovoltaica (caratteristica tensione-corrente al buio, spettro in fotocorrente, risposta elettrica con simulatore solare)
- Fototubo moltiplicatore (analisi del rumore in funzione della tensione di alimentazione, rivelazione di sorgente luminosa e ottimizzazione del rapporto segnale/rumore)
- Rivelatore a scintillazione (interfacciamento con elettronica di acquisizione, spettro di rumore, acquisizione da sorgenti radioattive e statistica di decadimento)
Programma esteso
Gli studenti affronteranno poi, in gruppi, la progettazione e realizzazione di alcune esperienze tra le seguenti:
- spettroscopia in emissione e assorbimento (calibrazione del monocromatore, taratura della catena di misura, spettri di varie lampade e mappa di emissione di un LED.)
- luminescenza risolta in tempo (varie sorgenti luminose, oscilloscopi con interfaccia a PC, fototubo moltiplicatore, fotodiodo)
- misura di resistività e densità di portatori in semiconduttori e semisolanti (metodo van der Pauw, effetto Hall, misura di altissime resistività e problemi connessi)
- fotoconduciblità, caratterizzazione di un cella fotovoltaica (caratteristica tensione-corrente al buio, spettro in fotocorrente, risposta elettrica con simulatore solare)
- Fototubo moltiplicatore (analisi del rumore in funzione della tensione di alimentazione, rivelazione di sorgente luminosa e ottimizzazione del rapporto segnale/rumore)
- Rivelazione di alte raggi X e gamma (rivelatori, interfacciamento con elettronica di acquisizione, spettro di rumore, acquisizione da sorgenti radioattive e statistica di decadimento)
Bibliografia
Dispense. Articoli da riviste.
Metodi didattici
Si terranno alcune lezioni frontali iniziali per presentare e discutere dei principali elementi indispensabili alla realizzazione di un’esperienza di laboratorio, e delle caratteristiche e delle limitazioni delle strumentazioni più utilizzate. Verrà fatta una rassegna, ovviamente non esaustiva, delle principali tecniche spettroscopiche.
Modalità verifica apprendimento
La prova finale verrà effettuata con prova pratica. Ad ogni studente verranno forniti gli strumenti necessari ad effettuare una breve misura analoga a quelle effettuate durante il corso. Lo studente dovrà dimostrare di saper usare la strumentazione e stenderà una sintetica relazione sulla misura svolta, sulla base della quale avrà un breve colloquio conclusivo con il docente.
Altre informazioni
Si darà agli studenti la possibilità di effettuare/ripetere le esperienze di laboratorio curriculari anche fuori dagli orari previsti nello svolgimento normale del corso. Nel caso di studenti lavoratori si provvederà a concordare un orario personalizzato.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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