A lap 2016. augusztus 25., 15:27-kori változata

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 (2016 ősz)

• A tanév első foglalkozása: szeptember 5., hétfő 8:30-14:00, F épület III. lépcsőház, II. emelet 13.
• Tárgykód: BMETE11MF02 (kutatófizikus specializáció), BMETE11MF02 (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. Ezután három foglalkozáson keresztül egy-egy konkrét műszer vezérlését sajátítjuk el ('digitális multiméter (DMM), hőmérsékletszabályozó, lock-in erősítő (L-in), digitális oszcilloszkóp (Scope)), majd az adott műszer, és a hozzá önállóan készített vezérlőprogram segítségével egy-egy fizikai jelenséget tanulmányozunk (magashőmérsékleti szupravezető fázisátalakulása, tömegmérés kvarcoszcillátorral, atomi méretű nanovezetékek szakadása). Ezen öt foglalkozást közösen tartjuk a kutatófizikus és a nanotechnológia és anyagtudomány specializáció hallgatóinak az F3213 teremben, hétfőnként 8:30-14:00-ig.

A félév második felében kutatólaboratóriumokban végzünk méréseket. A kutatófizikus hallgatók magmágneses rezonanciát (NMR), elektronspin rezonanciát (ESR), és magnetooptikai Kerr-effektust (MOKE) tanulmányoznak, mindhárom mérés legalább 8 óra időtartamot vesz igénybe. A nanotechnológia és anyagtudomány szakirány hallgatói elektrokémiai rétegleválasztás, felületanalitika, és pásztázó alagútmikroszkópia témákban végeznek egy-egy mérést, illetve negyedik mérésként választanak egyet az NMR, ESR és MOKE mérések közül. Mind a négy mérés legalább 6 óra időtartamot vesz igénybe. Kérjük, hogy a laboratóriumi mérések napjára senki ne szervezzen más programot, hiszen a mérés sikeres befejezése néha az előirányzottnál több időt vesz igénybe. A labóratóriumi mérések helyei:

• NMR: BME, F épület I. lépcsőház, alagsor - Nagyterű ESR és NRM laboratórium
• STM: BME, F épület I. lépcsőház, alagsor - Nanokontaktusok laboratórium
• MOKE: F épület I. lépcsőház, alagsor - Magnetooptikai spektroszkópia laboratórium
• ESR: L épület földszint (bejárat az F épülettel szemben, a Bertalan Lajos úti kerítés felé haladva)
• Rétegleválasztás és felületanalitika: F épület III. lépcsőház magasföldszint, felületfizika laboratórium.

A fennmaradó hetekben nem tartunk foglalkozásokat.

• 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 az Express változata a Microsoft honlapjáról letölthető. Az ábrázoláshoz otthoni munka esetén használható a Measurement Studio próbaváltozata, vagy a ZedGraph. Utóbbi használatához szintén támpontot nyújtanak a Mérési adatgyűjtés és feldolgozás tárgy oldalán található segédanyagok. A mérésekhez segítséget nyújtó példaprogram letölthető itt .
  • Adatfájlok az órai munkához:
    • XY data
    • input data
• Mérésvezérlési feladatok:
  • PID szabályzás, DMM programozás, high TC minta fázisátalakulása (DMM)
  • Lock-in programozás, kvarcszenzor vizsgálata (L-in)
  • Oszcilloszkóp programozás, atomi méretű kontaktusok (Scope) (kibővítve)
• Laboratóriumi mérések:
  • Magmágneses rezonancia (NMR)
  • Magnetooptika Kerr Effektus (MOKE)
  • Elektronspin rezonancia (ESR)

Segédlet a műszerekkel való kommunikáció teszteléséhez

Laborvezetők

• Szg - Magyarkuti András,
• Scope - Sánta Botond,
• L-in - Halbritter András,
• DMM - Kovács Krausz Zoltán
• NMR - Iván Dávid
• MOKE - Szász Krisztián
• ESR - Nagy Károly
• STM - Sánta Botond,
• Rétegleválasztás - Kiss Gábor
• Felületanalitika - Kiss Gábor

Műszerleírások

	SRS 830 lock-in Kezelési útmutató A lock-in működési elve
	Agilent 33220A függvénygenerátor Kezelési útmutató
	TDS 500 oszcilloszkóp Kezelési útmutató TDS 500 programozása
	Keithley 2001 multiméter Kezelési útmutató
	LakeShore 331 hőmérsékletszabályozó Kezelési útmutató A PID szabályzás elve, PID recept A PID értékek kézi beállítása

Időbeosztás

Jelölések:

Számítógépes mérésvezérlés órák

Mérésvezérlési feladatok ("kis mérések")

Laboratóriumi mérések

Eredmények (2015)

MSc_labor_2015_jegyek.pdf

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.: dmm_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 kondenzált anyagok fizikája modul speciális laboratóriumának kísérletei során 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. A szoftver-ismeretek alkalmazásnál talán még fontosabb a kísérleti eredményeket bemutató ábrák szerkesztése: egy jó ábra hatékonyabban közli az információt, mint bármely szöveg.