Курс: Физико-химические основы приборостроения

Тематический план

Физико-химические основы приборостроения
А. И. Власов
Физико-химические основы приборостроения : учеб. пособие / А. И. Власов, В. П. Жалнин, К.В. Селиванов – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2024. – 611 с. : ил. (Библиотека «Приборостроение», Том. 11 ).
ISBN 978-5-7038-3493-0
ISBN 978-5-7038-3509-8
Учебное пособие по дисциплине «Физико-химические основы приборостроения» содержит нормативную базу дисциплины, рекомендации по организации и проведению лекций, практических занятий, семинаров, лабораторных работ и деловых игр, перечень учебных видео- и аудиоматериалов, слайдов, типовых плакатов и другие дидактические материалы для работы профессорско-преподавательского состава и студентов по данной дисциплине.
Соответствует стандартам WorldSkills по компетенции «Производство и инженерные технологии», а также минимуму содержания и уровню подготовки студентов по направлениям «Информатика и вычислительная техника» и «Приборостроение». Будет полезно всем, занимающимся вопросами приборостроения и созданием цифровых систем.
Электронная версия учебного пособия имеют свободный доступ — их можно читать, загружать, копировать, распространять, печатать и ссылаться на их полные или частичные тексты с указанием авторства без каких-либо ограничений. Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
1. Конспект лекций
Цель курса — изучение физико-химических основ приборостроения.
Программа разработана в соответствии с основной профессиональной образовательной программой (ОПОП) и учебным планом МГТУ им. Н.Э. Баумана, составленными на основе самостоятельно устанавливаемого образовательного стандарта (СУОС) по направлению подготовки 12.03.01 «Приборостроение».
Задачи курса:
− формирование теоретических и практических навыков в области физико- химических основ приборостроения;
− изучение физико-химических явлений, сопровождающих операции технологического процесса;
− освоение методик выполнения базовых технологических процессов;
− изучение особенностей устройства и применения технологического оборудования;
− освоение методик контроля технологических параметров и параметров формируемых структур.
При освоении курса планируется формирование компетенций, предусмотренных ОПОП на основе СУОС по направлению подготовки 12.03.01 «Приборостроение» (уровень бакалавриата).
В конце каждой лекции приведены тесты для контроля знаний студентов, состоящие из вопросов и ответов на них, из которых следует выбрать один правильный.
Методологически дисциплина построена на основе наиболее приемлемого соотношения теоретических и прикладных вопросов с обязательным участием студентов в самостоятельном исследовании в виде практических или лабораторных работ.
Теоретические основы изложены таким образом, чтобы показать общие принципы основных технологических методов, их особенности, достоинства и недостатки. Содержание соответствующих тем разделов направлено на усиление роли фундаментальных знаний в теоретической и профессиональной подготовке будущего Инженера, что способствует формированию у студента фундаментальных системных знаний и развивает его творческие.
- 1.1. Классификация, формирование и исследование функциональных структур в приборостроении Файл
  
  Цель лекции: ознакомление с курсом, изучение видов функциональных структур в приборостроении.
  Тесты к лекции 1.
- 1.2. Основные технологические процессы в приборостроении Файл
  
  Цель лекции: изучение основных технологических процессов в приборостроении и их характеристик.
  Тесты к лекции 2.
- 1.3. Методы формообразования в приборостроении Файл
  
  Цель лекции: изучение основных методов формообразования в приборостроении.
  Тесты к лекции 3.
- 1.4 Изготовление деталей из пластмасс и порошковых материалов Файл
  
  Цель лекции: изучение основных методов изготовления деталей из пластмасс и порошковых материалов в приборостроении.
  Тесты к лекции 4.
- 1.5 Методы очистки и модификации поверхности Файл
  
  Цель лекции: изучение основных методов очистки и модификации поверхности.
  Тесты к лекции 5.
- 1.6. Световая микроскопия Файл
  
  Цель лекции: изучение основных методов световой микроскопии.
  Тесты к лекции 6.
- 1.7. Отсчетные измерительные устройства Файл
  
  Цель лекции: изучение принципов работы отсчетных измерительных устройств.
  Тесты к лекции 7.
- 1.8. Оптические системы для инфракрасной области спектра Файл
  
  Цель лекции: изучение принципов работы оптических измерительных систем для инфракрасной области спектра.
  Тесты к лекции 8.
- 1.9. Оптические измерительные системы Файл
  
  Цель лекции: изучение принципов работы оптических измерительных систем.
  Тесты к лекции 9.
- 1.10. Методы световой микроскопии Файл
  
  Цель лекции: изучение принципов световой микроскопии.
  Тесты к лекции 10.
- 1.11. Исследование функциональных структур с помощью сканирующей зондовой микроскопии Файл
  
  Цель лекции: изучение принципов сканирующей зондовой микроскопии.
  Тесты к лекции 11.
- 1.12. Исследования функциональных структур методами электронной микроскопии Файл
  
  Цель лекции: изучение методов электронной микроскопии.
  Тесты к лекции 12.
- 1.13. Рентгеноспектральный микроанализ Файл
  
  Цель лекции: изучение методов ренгеноспектрального анализа.
  Тесты к лекции 13.
- 1.14. Травление Файл
  
  Цель лекции: изучение применения методов травления в приборостроении.
  Тесты к лекции 14.
- 1.15. Электрохимическое полирование (ЭХП) Файл
  
  Цель лекции: изучение методов электрохимического полирования.
  Тесты к лекции 15.
- 1.16. Основы вакуумной техники Файл
  
  Цель лекции: изучение особенностей применения вакуумной техники в приборостроении.
  Тесты к лекции 16.
- 1.17. Функциональные покрытия и литографические процессы Файл
  
  Цель лекции: изучение литографических процессов.
  Тесты к лекции 17.
- 1.18. Гальванопластика и гальваностегия Файл
  
  Цель лекции: изучение особенностей применения методов гальванопластики и гельваностегии в приборостроении.
  Тесты к лекции 18.
- 1.19. Электрофизические методы обработки Файл
  
  Цель лекции: изучение электрофизических методов обработки.
  Тесты к лекции 19.
- 1.20. Аддитивные технологии Файл
  
  Цель лекции: изучение особенностей применения аддитивных технологий в приборостроении.
  Тесты к лекции 20.
- 1.21. Лазерные технологии в формировании функциональных структур Файл
  
  Цель лекции: изучение принципов применения лазерных технологий для формирования функциональных структур.
  Тесты к лекции 21.
- 1.22. Электронно-лучевая обработка материалов Файл
  
  Цель лекции: изучение методов электролучевой обработки материалов.
  Тесты к лекции 22.
- 1.23. Методы и средства электронной гигиены Файл
  
  Цель лекции: изучение методов и средств электронной гигиены.
  Тесты к лекции 23.
- 1.24. Анализ перспектив развития электронной техники на основе достижений микро- нанотехнологий Файл
  
  Цель лекции: анализ дорожной карты развития микро- и нанотехнологий, перспектив развития электронной техники.
  Тесты к лекции 24.
2. Методические указания по выполнению лабораторных работ
- 2.1. Общие требования по технике безопасности при выполнении лабораторных работ Файл
- Лабораторная работа №1 "Сканирующая зондовая микроскопия" Файл
  
  Цель работы: изучение принципов работы сканирующей зондовой микро- скопии, а также конструкции прибора Nanoeducator, приобретение навыков получения и анализа изображений объектов нанометрового диапазона.
- Лабораторная работа № 2. "Подготовка и проведение СЗМ-эксперимента" Файл
  
  Цель работы: изучение основ сканирующей зондовой микроскопии, изучение конструкции и принципов работы прибора NanoEducator, получение первого СЗМ-изображения, получение навыков обработки и представления экспериментальных результатов.
- Лабораторная работа № 3. "Визуализация структур с помощью СЗМ" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области обработки и количественного анализа СЗМ-изображений.
- Лабораторная работа № 4. "Обработка и количественный анализ СЗМ-изображений" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области обработки и количественного анализа СЗМ-изображений.
- Лабораторная работа № 5. "Изготовление зондов и исследование влияния их характеристик на результаты сканирования" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области обработки и количественного анализа СЗМ-изображений.
- Лабораторная работа № 6. "Световая микроскопия эллипсометрия" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области подготовки и исследования оптических параметров и толщин оптически прозрачных и полу- прозрачных слоев многослойных структур на двухканальном эллипсометре «Эльф» (www.nanotech.ru)
- Лабораторная работа № 7. "Световая микроскопия спектрометрия" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области подготовки и исследования оптических параметров прозрачных и полупрозрачных слоев на спектрометре высокого разрешения OceanOptics HR-4000.
- Лабораторная работа №8. "Анализ результатов измерений спектров отражения и пропускания" Файл
  
  Цель работы: по измеренным величинам провести анализ погрешностей по представленным методикам
- Лабораторная работа №9. "Экспериментальное исследование светового поля источника видимого излучения" Файл
  
  Цель работы: провести экспериментальное исследование светового поля источника видимого излучения при помощи фотометра.
- Лабораторная работа №10. "Дисперсия. Наблюдение спектров" Файл
  
  Цель работы: ознакомиться с назначением, характеристиками и устройством монохроматора. Произвести его градуировку. Применить градуировку монохроматора для определения длин волн источников света.
- Лабораторная работа № 11. "Электронная микроскопия" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области подготовки и исследования различных образцов на РЭМ Zeiss Ultra 55 (www.zeiss.ru).
- Лабораторная работа № 12. "Растровая микроскопия" Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области подготовки и исследования различных образцов на рентгеноспектральном микроанализаторе, являющимся дополнительным оборудованием для РЭМ Zeiss Ultra 55.
- Лабораторная работа № 13. "Основы растровой электронной микроскопии" Файл
  
  Цель работы: изучение основ растровой электронной микроскопии, изучение конструкции и принципов работы прибора Zeiss Ultra 55, получение первого РЭМ-изображения, получение навыков обработки и представления экспериментальных результатов
- Лабораторная работа № 14. "Проведение измерений на растровом электронном микроскопе" Файл
  
  Цель работы: провести измерение образцов, подготовленных в лабораторной работе № 1 для исследования на растровом электронном микроскопе Zeiss Ultra 55.
- Лабораторная работа № 15. "Анализ результатов измерений растровой электронной микроскопии" Файл
  
  Цель работы: по измеренным величинам провести анализ погрешностей по представленным методикам.
- Лабораторная работа № 16. Рентгеноспектральный микроанализ Файл
  
  Цель работы: получить практические навыки в области подготовки и исследования различных образцов на рентгеноспектральном микроанализаторе, являющимся дополнительным оборудованием для РЭМ Zeiss Ultra 55.
- Лабораторная работа № 17. "Анализ результатов измерений рентгеноспектрального микроанализа" Файл
  
  Цель работы: по полученным в предыдущей лабораторной работе спектрам провести анализ погрешностей по представленным методикам.
- Лабораторная работа № 18. "Оптическая микроскопия" Файл
  
  Цель работы: Изучение особенностей оптической микроскопии при анализе различных видов образцов.
- Лабораторная работа №19. "Ультразвуковая очистка образцов, контроль чистоты очистки" Файл
  
  Цель работы: Изучение физико-химических принципов отчистки поверхностей.
- Лабораторная работа №20 "Формирование вакуумной среды и измерение ее параметров" Файл
  
  Цель работы: изучение основных методов и средств получения и измерения вакуумной технологической среды для реализации высоковакуумных технологических процессов
- Лабораторная работа №20 "Формирование вакуумной среды и измерение ее параметров" Файл
  
  Цель работы: изучение основных методов и средств получения и измерения вакуумной технологической среды для реализации высоковакуумных технологических процессов
3. Нормативная документация
- Примерная базовая программа дисциплины Файл

Тематический план

Физико-химические основы приборостроения

1. Конспект лекций

2. Методические указания по выполнению лабораторных работ

3. Нормативная документация