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Oggetto:
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Metodologie di caratterizzazione dei materiali con laboratorio

Oggetto:

Material characterization methods

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
MFN1266
Docenti
Alessandro Lo Giudice (Titolare del corso)
Alessandro Re (Titolare del corso)
Corso di studi
Scienza e Tecnologia dei Materiali
Anno
2° anno
Periodo didattico
Annuale
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
8
SSD dell'attività didattica
FIS/01 - fisica sperimentale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Frequenza alle lezioni facoltativa. Frequenza al laboratorio obbligatoria
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Matematica
Fisica 1 con laboratorio
Fisica 2 con laboratorio
Chimica Fisica II
Per la frequenza del laboratorio è necessario conoscere i protocolli di misura e la strumentazione, illustrate nelle lezioni propedeutiche.
Propedeutico a
Corsi del terzo anno
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti alcuni concetti fondamentali della fisica atomica e nucleare, al fine di fornire le basi per una adeguata comprensione di alcune tecniche e della relativa strumentazione per la caratterizzazione fisica dei materiali.

L'insegnamento offre altresì agli studenti la possibilità di effettuare misurazioni volte alla caratterizzazione dei materiali introdotte nelle lezioni frontali e di analizzare i dati sperimentali con strumenti informatici dedicati

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: Obiettivi formativi invariati

The teaching is aimed to introduce the basic concepts of atomic and nuclear physics, in order to provide the fundamentals to understand some important experimental methodologies and the relevant instrumentation for the physical characterization of materials.

The teaching gives the students the opportunity to use advanced instrumentation for material characterization, whose methodologies are introduced in preliminary lectures, and to analyze experimental data with suitable informatics tools.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione:

- conoscenza adeguata dell'interazione di particelle e radiazione con la materia;
- comprensione dei principi alla base di alcune tecniche sperimentali utilizzate per la caratterizzazione dei materiali e conoscenza delle loro caratteristiche principali, delle loro potenzialità e dei loro limiti;
- comprensione delle modalità di funzionamento di strumentazione di laboratorio e delle relative tecniche sperimentali per la caratterizzazione dei materiali;
- acquisizione del metodo sperimentale per effettuare correttamente misurazioni e di metodologie di analisi dei dati per trarre dalle misure le informazioni necessarie per la caratterizzazione dei materiali.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

- capacità di padroneggiare le peculiarità di ciascuna tecnica di caratterizzazione studiata, sapendo suggerire quale sia la tecnica migliore per risolvere una specifica problematica;
- capacità di valutare gli ordini di grandezza e di svolgere calcoli elementari riguardanti le proprietà dei materiali;
- capacità di effettuare misure di laboratorio con l'utilizzo di strumentazione moderna seguendo un adeguato protocollo sperimentale;
- capacità di interpretare i dati sperimentali attraverso una corretta trattazione statistica;
- capacità di redigere un resoconto scientifico in modo chiaro utilizzando una notazione scientifica corretta.

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png  DIDATTICA ALTERNATIVA: Risultati dell'apprendimento attesi - invariati

Knowledge and understanding:

- knowledge of the basic concepts regarding interaction between particles and radiation with materials;
- understanding of the concept at the base of some experimental techniques for the characterization of materials and knowledge of their main characteristics, their potentialities and limitations;
- understanding of the functionalities of laboratory equipment and of relevant experimental techniques for the characterization of materials;
- knowledge of an experimental methodology to correctly carry out measurements and data acquisition/analysis in order to extract parameters characterizing materials.

Applying knowledge and understanding:

- ability to understand and manage the peculiarities of each studied technique, suggesting which is the best one to solve a specific problem;
- ability to evaluate the order of magnitude of the physical observables, to perform basic calculations and to solve simple problems relevant the properties of materials;
- ability to take experimental measurements, using modern instrumentation and adopting a suitable experimental protocol;
- ability to interpret the experimental data using a correct statistical data analysis;
- ability to write a clear scientific report, using correct scientific terminology.

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Modalità di insegnamento

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: 

Il corso è erogato in modalità a distanza per tutto il periodo di chiusura delle strutture didattiche dell'Università in relazione al DM "#IoRestoaCasa" con:

Materiale didattico pubblicato principalmente su Moodle e su Campusnet: lezioni asincrone (registrate); incontri periodici  settimanali tramite meeting Webex e successiva disponibilita' su Moodle della videoriunione

  • Comunicazione con gli studenti: email per domande di carattere personale

The course is structured in lectures (52 h) and laboratory activities (24 h/student, at the end of the course).

The participation to the frontal lectures is not compulsory.
The participation to the the laboratory is  mandatory for at least 70% of the time devoted to laboratory activities.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento si articolerà in tre valutazioni:

Valutazione delle attività di laboratorio
tale valutazione è volta a verificare la capacità dello studente ad utilizzare con procedure appropriate la strumentazione di laboratorio per la caratterizzazione dei materiali. Lo strumento di verifica è un rapporto tecnico delle attività svolte in laboratorio, redatto da ogni gruppo di lavoro. La relazione dovrà essere consegnata (in formato elettronico) entro una settimana dal termine delle attività di laboratorio. Eventuali ritardi saranno penalizzati in sede di valutazione. La valutazione sarà effettuata tenendo conto dell'uso corretto della notazione scientifica, del protocollo di misura e dell'adeguata analisi statistica dei dati. La valutazione finale sarà comune a tutti i membri del gruppo e avrà una validità di 24 mesi.

Valutazione della prova scritta
tale valutazione è volta a verificare la conoscenza dei fenomeni fisici alla base delle principali tecniche di caratterizzazione dei materiali e delle loro peculiarità. La prova scritta consiste in alcune domande ed esercizi a risposta chiusa o aperta (con numero limitato di righe) e la sua durata è di 2 ore. Non sarà consentito portare alla prova scritta libri o appunti. La valutazione della prova scritta consisterà in un giudizio che, se almeno sufficiente, consentirà l'accesso alla prova orale nella stessa sessione d'esame o al massimo nella prima successiva.

Valutazione della prova orale
tale valutazione è volta a discutere ed approfondire quanto emerso dalla prova scritta, oltre a spaziare su tutto il programma del corso. Particolare attenzione sarà prestata alla capacità di proporre criticamente le tecniche più opportune per rispondere a domande relative a specifici problemi. Inoltre sarà verificata la capacità di esporre le tecniche sperimentali ed i modelli interpretativi delle attività svolte in laboratorio. Per accedere alla prova orale è necessario aver superato nella stessa sessione (o al massimo nella precedente) una prova scritta ed aver ottenuto una valutazione di almeno 18/30 delle attività di laboratorio.

Il voto finale sarà la media delle valutazioni (espresse in trentesimi) proposte dai due docenti.

Il calendario delle sessioni d'esame è riportato nella piattaforma ESSE3. 
Sessioni straordinarie possono essere richieste solo da studenti in prossimità di discutere la tesi e aventi questo come ultimo esame.

The exam is structured in three parts:

Laboratory reports:
This exam is aimed to verify the student abilities to properly use the instrumentation and data analysis techniques for the material characterization. The laboratory groups will have to realize a group-based laboratory report (in electronic format) and deliver it to the teacher within one week from the conclusion of the laboratory sessions. Any delay will be penalized in the assessment. The assessment will be based on the correct use of the scientific notation, the experimental protocol and the statistical data analysis. The assessment is relevant to all the group members and its validity is 24 months.

Written Exam:
The exam is aimed to verify the knowledge of the student about the physical phenomena on which the main material characterization techniques are based and about their peculiarities. The exam consists in some questions and exercises with close or open answers (limited number of lines) and its duration is 2 hours. Students will not be allowed to carry books or notes. The assessment of the written exam, if at least "sufficient", will allow to access the oral exam in the same session or  in the following one.

Oral Exam:
This exam is aimed to discuss and go deeper on the topics of the written exam and on all the course program. Particular attention will be paid to the ability to critically propose the most appropriate techniques to answer questions related to specific problems. Moreover it verifies the ability to properly show the experimental techniques and the interpretative models of the laboratory activities. Only students with a sufficient evaluation of their laboratory reports (>18/30) and of the written exam will be admitted to the oral exam.

The final mark will result from the average of the marks proposed by the two teachers.

The calendar of exams sessions is shown on the ESSE3 website.
Extraordinary sessions
can be granted to students only if they are close to their thesis dissertation, and if they don't have any courses left to follow and only one exam left to undertake.

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Programma

Argomenti trattati nelle lezioni frontali:
- Caratteristiche e proprietà dei materiali
- Panoramica delle tecniche di caratterizzazione dei materiali
- Interazione di particelle e radiazione con la materia
- Approfondimento di una selezione di tecniche basate su fasci di elettroni, ioni, neutroni e fotoni; decadimenti e radioattività; radiazione di corpo nero
- Sistemi a vuoto

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA:Programma Teorico - invariato

Attività in laboratorio:
le attività in laboratorio sono organizzate in 6 sessioni da 4 ore. Gli studenti iscritti all'insegnamento si distribuiranno in gruppo di circa 4 membri. Ogni gruppo eseguirà le seguenti esperienze:
- Tecniche di fabbricazione e di misura delle basse pressioni
- Spettroscopia di raggi x
- Spettroscopia ottica e colorimetria
- Verifica della legge di Stefan Boltzmann
- Diffrazione ottica

upload_upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png DIDATTICA ALTERNATIVA: Programma di Laboratorio - Rivisto per lezioni / esercitazioni online.

Frontal lectures:
- Characteristics and properties of materials
- Overview of material characterization techniques
- Particle and radiation interaction with matter
- Deepening of a selection of techniques based on electrons, ions, neutrons and photons beams; decays and radioactivity; black body radiation
- Vacuum systems

Experimental activities:
the laboratory activities are organized in 6 sessions of 4 hours each.
Each student group will follow the activities listed below:
- Vacuum techniques
- x-ray spectroscopy
- Optical spectroscopy and colorimetry
- Stefan-Boltzmann law
- Optical diffraction

Testi consigliati e bibliografia

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Dispense fornite dal docente e disponibili alla voce "Materiale Didattico".

Lecture notes



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Orario lezioni

Lezioni: dal 30/09/2019 al 12/06/2020

Nota: Per l'orario dettagliato consultare la pagina "Orario Lezioni"

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Ultimo aggiornamento: 29/06/2020 12:22