Fizika laboratórium - Fizikus MSc, kutatófizikus szakirány
Fizika laboratórium - Fizikus MSc, nanotechnológia és anyagtudomány szakirány
A kutatófizikus és a nanotechnológia és anyagtudomány specializáció laboratóriumi gyakorlatait közösen szervezzük, így mindkét specializációra vonatkozó információk ezen oldalon találhatók.
Tárgy adatok (2019 ősz)
- A tanév első foglalkozása: szeptember 9., hétfő 8:30-14:00, F épület III. lépcsőház, II. emelet 13.
- Tárgykód: BMETE11MF02 (kutatófizikus specializáció), BMETE11MF46 (Nanotechnológia és anyagtudomány specializáció)
- Tárgyfelelős: Dr. Halbritter András egyetemi tanár
- Követelmény: 0/0/6/F/6
- Nyelv: magyar
- Jelenléti követelmények: A legalább elégséges félévközi jegy megszerzésének szükséges feltétele valamennyi programozási és mérésvezérlési feladat illetve valamennyi laboratóriumi mérés teljesítése. Indokolt hiányzás esetén két pótmérési lehetőséget biztosítunk.
- Félévközi számonkérések: A mérésvezérlési feladatokról, illetve a laboratóriumi mérésekről készült jegyzőkönyvek készítése, illetve a mérés közbeni munkát dokumentáló mérési napló másolatának leadása.
- A félév végi osztályzat: a mérésvezérlési feladatokról és a laboratóriumi mérésekről készült jegyzőkönyvek és mérési naplók értékelése alapján, az órai munkát is figyelembe véve.
- Konzultációk: előzetes egyeztetés alapján
Mérési feladatok
Az első két foglalkozás során a számítógépes mérésvezérlés alapjait gyakoroljuk be. A számítógépes programozás Microsoft Visual Studio C# környezetben történik. Ezen két foglalkozás során röviden átvesszük az alábbiakat:
- Grafikus felület kezelése, adatok írása a képernyőre, és begépelt adatok beolvasása.
- Adatok írása/olvasása fájlba/fájlból.
- Kommunikáció mérőműszerekkel soros, USB és GPIB porton keresztül.
- Grafikonok készítése
- National Instruments MyDAQ adatgyűjtő kártya használata, hullámforma kiadása és beolvasása.
A következő három foglalkozás keretében modern fizikai jelenségeket vizsgálunk (magashőmérsékleti szupravezető fázisátalakulása (SZUPRAVEZETÉS), atomerő mikroszkópokban is használt kvarcszenzor vizsgálata (KVARCSZENZOR), atomi méretű nanovezetékek szakadása (ATOMI KONTAKTUS)). A méréseket önállóan készített programokkal végezzük, a foglalkozás fontos részét képezi a saját mérésvezérlő program elkészítése.
Az első öt foglalkozást közösen tartjuk a kutatófizikus és a nanotechnológia és anyagtudomány specializáció hallgatóinak az F3213 teremben, hétfőnként 8:30-14:00-ig. (Elhúzódó mérés esetén is a méréseket legkésőbb 15:00-ig be kell fejezni órarendi ütközés miatt).
A félév második felében kutatólaboratóriumokban végzünk el három komplex mérési feladatot. A kutatófizikus hallgatók elektronspin rezonanciát (ESR), magmágneses rezonanciát (NMR) és magnetooptikai Kerr-effektust (MOKE) tanulmányoznak. A nanotechnológia és anyagtudomány szakirány hallgatói elektrokémiai rétegleválasztás és felületanalitika (FELÜLETFIZIKA 1-2), illetve pásztázó alagútmikroszkópia (STM) témákban végeznek méréseket. Kérjük, hogy a laboratóriumi mérések napjára senki ne szervezzen más programot, hiszen a mérés sikeres befejezése néha az egész napot (>8 óra) igénybe veszi. A labóratóriumi mérések helyei:
- NMR: BME, F épület I. lépcsőház, alagsor - Nagyterű ESR és NRM laboratórium
- ESR: L épület földszint (bejárat az F épülettel szemben, a Bertalan Lajos úti kerítés felé haladva)
- MOKE: F épület I. lépcsőház, alagsor - Magnetooptikai spektroszkópia laboratórium
- STM: BME, F épület I. lépcsőház, alagsor - Nanokontaktusok laboratórium
- FELÜLETFIZIKA 1-2: F épület III. lépcsőház magasföldszint 4. (Atomfizika Tsz.), felületfizika laboratórium.
A fennmaradó hetekben nem tartunk foglalkozásokat.
Mérésleírások, és egyéb, mérésekhez kapcsolódó hasznos információk
- Számítógépes mérésvezérlés (SZG)
- További hasznos információk a számítógépes mérésvezérléshez - a Mérési adatgyűjtés és feldolgozás tárgy anyaga. A gyakorló feladatokat az órán be kell mutatni, vagy időtúllépés esetén egy héten belül emailben elküldeni a gyakorlatvezetőnek. Otthoni munkához szükséges a Visual Studio, aminek a Community Edition változata a Microsoft honlapjáról letölthető. A mérésekhez segítséget nyújtó példaprogram letölthető itt .
- Kommunikáció a mérőműszerekkel:
- Adatfájlok az órai munkához:
- Mérésvezérlési feladatok:
- Laboratóriumi mérések:
- Magmágneses rezonancia (NMR)
- Elektronspin rezonancia (ESR)
- Magnetooptikai Kerr Effektus (MOKE, angolul)
- Pásztázó alagútmikroszkóp összeállítása és vizsgálata (STM, angolul)
- Elektrokémiai rétegleválasztás (FELÜLETFIZIKA 1) és Felületanalitikai mérések SIMS és XPS módszerrel (FELÜLETFIZIKA 2)
- Segédanyagok:
|
SRS 830 lock-in |
|
Siglent SDG1025 függvénygenerátor |
|
Good Will Instek GDM 8246 digitális multiméter |
|
NI MyDAQ adatgyűjtő kártya |
Visual Studio telepítés
A géptermi számítógépeken a Visual Studio 2017-es verziója van telepítve. Célszerű az otthoni munkához is ezt a verziót telepíteni, amit az alábbi linkről lehet letölteni:
https://visualstudio.microsoft.com/vs/older-downloads/
Telepítendő: Visual Studio Community 2017, .NET workloaddal.
Laborvezetők (2019)
- SZG - Magyarkuti András,
- SZUPRAVEZETÉS - Kovács Krausz Zoltán,
- KVARCSZENZOR - Magyarkuti András,
- ATOMI KONTAKTUSOK - Molnár Dániel,
- ESR - Nagy Károly
és Fehér Titusz
- NMR - Simon Ferenc
és Csősz Gábor
- MOKE - Szász Krisztián
és Felix Schilberth
- STM - Török Tímea Nóra
- FELÜLETFIZIKA 1-2 - Kiss Gábor
és Dobos Gábor
Időbeosztás (2019)
Jelölések:
| Kód | Név |
|---|---|
| H1 | Balázs Péter |
| H2 | Budai Ákos |
| H3 | Földvári Dominic |
| H4 | Kovács Panna |
| H5 | Sulyok Bendegúz |
| H6 | Szabó Zsolt |
| H7 | Szombathy Dominik |
| H8 | Tamás Gábor |
| H9 | Badeeb Leila |
| H10 | Balogh Nóra |
| H11 | Bató Lilia |
| H12 | Kalmár Tamás |
| H13 | Csikai Dávid |
Számítógépes mérésvezérlés órák
| 09.szept | mindenkinek |
| 16.szept | mindenkinek |
Mérésvezérlési feladatok ("kis mérések")
| Szupra1 | Szupra2 | Szupra3 | MCBJ1 | MCBJ2 | MCBJ3 | LockIn1 | LockIn2 | LockIn3 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 09.23. | H2, H10  |
H5, H13 |
H1, H9 |
H4, H12 (javítás) |
H3, H11 |
H6, H8 |
H7
| ||
| 09.30. | H1, H12 |
H4, H9 |
H6 (pótmérés) |
H3, H8 |
H7, H11 |
H2, H13 |
H5, H10 |
||
| 10.07. | H3, H7 |
H8, H11 |
H2 (pótmérés) , H6 (pótmérés) |
H10, H13 |
H5 |
H1, H4 |
H9, H12 |
Laboratóriumi mérések
| STM | Felületfizika 1 | Felületfizika 2 | MOKE | ESR | NMR | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 28.okt | H11, H12 | H1, H2 | H3, H4 | H5, H6 | ||
| 04.nov | H9, H13 | H11, H12 | ||||
| 11.nov | H10 | H9, H13 | H7, H8 | H1, H6 | H2, H3 | |
| 18.nov | H10 | |||||
| 25.nov | H11 | H3, H5 | H2, H7 | H4, H8 | ||
| 2.dec | H9, H10 | |||||
| 9.dec | H12, H13 | H4, H6 | H5, H8 | H1, H7 |
Eredmények (2019)
Elvárások a jegyzőkönyvvel kapcsolatban
A mérési jegyzőkönyveket szerkesztett formában, email csatolmányként kell beküldeni a címre, és egyben az adott mérést vezető oktató email címére véglegesre szerkesztett pdf formában. A fájl neve tartalmazza a feladat megnevezését és a készítők vezetéknevét, mindezeket aláhúzás jellel elválasztva, kisbetűkkel és ékezet nélkül írva, pl.: stm_nemeth_kovacs.pdf . A beadási határidő a mérést követő hétvége, vasárnap este 24 óra. (Technikai nehézség esetén következő nap délelőtt 9 óráig leadható a jegyzőkönyv kinyomtatva az adott mérés vezetőjének, vagy a Fizika Tanszék titkárságán). A jegyzőkönyvek beérkezését a laborbeosztási táblázaton igazoljuk vissza (
). A félév során egy alkalommal megengedett a jegyzőkönyv maximum egy hét késéssel történő leadása (ebbe bele számít a programozási feladatok késedelmes leadása is). Minden további késedelmes leadás esetén a jegyzőköny pontszámából (maximum 100 pont) egy héten belüli késés esetén 15 pont, több mint egy hetes késés esetén pedig 30 pont levonásra kerül.
Útmutató a jegyzőkönyv elkészítéséhez:
A tárgy keretében egy kutatólaboratóriumban folyó munkához hasonló feladatok, problémák jelennek meg. A kérdésfeltevés mindig jelenségorientált, a feladatok a közelmúlt központi kutatási területeihez kapcsolódnak. Az írott jegyzet sok segítséget nyújt, a kísérletek megvalósításhoz mégis nagyfokú önállóság kell. A rendelkezésre álló eszközpark lehetőséget biztosít a saját, eredeti elképzelések kipróbálására is.
A jegyzőköny szerepe - ezen a szinten - eltér a korábban megszokottaktól: nem egy munkafolyamat dokumentálása, hanem sokkal inkább egy önálló kutatási eredmény bemutatása. Ebben a kurzusban közelíteni lehet az eredmények "tudományos közlemény"-ként való prezentálásához. Egy rövid cikk szokásos szerzete:
- problémafelvetés, előzmények, célkitűzés
- rövid előrejelzés az elért eredményekről (hogy érdemes-e tovább olvasni)
- vizsgált rendszer, kísérleti technika
- mérési eredmények tárgyszerű bemutatása, a fontos megfigyelések kiemelésével
- a kísérletek értelmezése, adatok kiértékelése (összehasonlítás irodalmi adatokkal)
- következtetések
Mellékletben célszerű csatolni az elvégzett munka egyéb dokumentumait, ami egy "tudományos közlemény"-be nem foglalható. Ilyen pl. a mérésvezérlő program saját fejlesztésű része, bonyolultabb kapcsolási rajz, stb.
A számítástechnikai lehetőségek kihasználásával (viszonylag kis ráfordítással) nyomdai színvonalú anyag készíthető. Napjainkban a folyóiratok elektronikus formában kérik a közlemények beküldését, s megfelelő támogatást nyújtanak az általuk előírt formai követelmények teljesítéséhez - ezek használhatók akár a jegyzőkönyv megírásához is. Kiemelten fontos a kísérleti eredményeket bemutató ábrák szerkesztése is: egy jó ábra hatékonyabban közli az információt, mint bármely szöveg.
