Программа Физика вакуума

2017-12-28СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Программа Физика вакуума", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "физика вакуума" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "Программа Физика вакуума"

Текст из документа "Программа Физика вакуума"

Название дисциплины

Кафедра

«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор —

проректор по учебной работе

МГТУ им. Н.Э. Баумана

________ Б.В. Падалкин «___» _____________ 2012 г.

Регистрационный номер

Программа учебной дисциплины

Физика вакуума

Авторы программы:

Профессор В.П. Михайлов

Ассистент А.М. Базиненков

Кафедра МТ-11, «Электронные технологии в машиностроении»

Виды учебной работы

Объем в часах по семестрам

Всего

01 семестр

17 недель

Лекции

51

51

Семинары

17

17

Лабораторные работы

17

17

Практические занятия

Самостоятельная работа

68

68

Итого в часах

153

153

Итого в зачетных единицах*):

5

5

Проверка знаний:

Экзамен

Наименование направления

Шифр направления

Электроника и наноэлектроника

210100


Москва, 2012 г.


1. Цель изучения дисциплины


Цель изучения дисциплины - приобретение базовых знаний о физических процессах в вакууме, как основной технологической среде, подготовка специалистов к участию в проектировании, разработке, изготовлении и наладке вакуумных систем для технологического и исследовательского оборудования, изучение средств получения и измерения вакуума, элементов вакуумных систем, приобретение практических навыков получения вакуума и измерения основных параметров вакуумной среды.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина входит в профессиональный цикл ООП бакалавриата.

Изучение дисциплины предполагает предварительное освоение следующих дисциплин учебного плана:

  • Иностранный язык (модуль «Профессиональная и научная терминология»).

  • Математический анализ (модуль «Дифференциальное исчисление функций одного переменного»).

  • Аналитическая геометрия (модули «Векторная алгебра», «Матрицы и системы линейных алгебраических уравнений»).

  • Интегралы и дифференциальные уравнения.

  • Линейная алгебра и функции многих переменных.

  • Информатика.

  • Физика (модули «Физические основы термодинамики», «Электричество и магнетизм», «Электромагнитные волны и оптика», «Основы квантовой теории», «Физика твердого тела».

  • Химия (модули «Строение вещества», «Общие закономерности протекания химических процессов», «Химические и электрохимические процессы в растворах», «Химия элементов»).

  • Физико-химические основы электронных технологий.

  • Физические основы электронных приборов.

Освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее для следующих дисциплин ООП:

  • Процессы и оборудование микротехнологии

  • Термовакуумные процессы и оборудование

  • Проектирование оборудования электронной техники

  • Системы автоматического управления

  • Технологические комплексы электроники

  • Прецизионные механизмы микро и наноперемещений

  • Конструкторско-технологический практикум

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ОС МГТУ им. Н.Э. Баумана по данному направлению.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

Познавательные компетенции (П):

  • способность воспринимать математические, естественнонаучные, социально-экономические и профессиональные знания, умение самостоятельно приобретать и применять их при решении базовых профессиональных и социальных задач (П-1);

  • культура мышления, способность выстраивать логику рассуждений и высказываний, основанных на интерпретации соответствующих данных (П-2);

  • способность анализировать и оценивать уровни своих компетенций в сочетании с готовность к непрерывному образованию, в том числе обучению в магистратуре, переобучению и самообучению, профессиональной мобильности (П-3);

  • свободное владение русским языком как средством делового общения и обмена научно-технической информацией (П-4);

  • владение, по крайней мере, одним из иностранных языков на уровне социального и профессионального общения (П-5);

  • способность к поиску, хранению, переработке и трансляции информации посредством современных компьютерных технологий, в том числе, в глобальных компьютерных сетях (П-6);

  • способность анализировать профессиональную информацию, выделять в ней главное, структурировать, оформлять и представлять в виде реферативных обзоров (П-7).

Творческие компетенции (Т):

  • способность выявлять, формулировать, преобразовывать поставленную задачу и принимать верные решения на основе имеющихся знаний, умений и навыков (Т-1);

  • способность к самостоятельному выбору способа решения проблемы из альтернативных вариантов на основе выявления и устранения противоречий в системе (Т-2);

  • способность к переносу знаний из одной области в другую для генерации идей (Т-3);

  • способность решать нестандартные задачи, в том числе за пределами профессионального поля деятельности (Т-4).

Социально-личностные компетенции (СЛ):

  • способностью строить в коллективе конструктивные отношения, эффективно работать в творческих группах, создавать в коллективе отношения сотрудничества, использовать методы конструктивного разрешения конфликтных ситуаций, в том числе, в мультикультурной профессиональной среде (СЛ-1);

  • способность соблюдать общепринятые в социальном межкультурном взаимодействии нормы морали и права, уважать историческое наследие и культурные традиции, толерантно воспринимать социальные и культурные различия (СЛ-2);

  • готовность участвовать в принятии групповых решений, разрешать конфликты ненасильственно, участвовать в поддержании и улучшении демократических институтов (СЛ-3);

  • владение культурой безопасности, экологическим сознанием и риск-ориентированным мышлением, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности (СЛ-4);.

  • способность формировать и отстаивать свою гражданскую позицию на основе патриотизма, осознания социальной значимости своей будущей профессии, устойчивой мотивации к профессиональной деятельности, ощущения принадлежности к выдающимся научно-педагогическим школам Университета и приверженности к корпоративным ценностям ИМТУ-МВТУ-МГТУ им. Н.Э. Баумана (СЛ-5);

готовность к самостоятельной работе, владение методами достижения высокой работоспособности и обеспечения эффективности своих действий, владеть приемами защиты от эмоциональной перегрузки (СЛ-6)

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями в различных областях деятельности.

Общепрофессиональные компетенции (ОП):

  • способен использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОП-1)

  • способен собирать и анализировать научно-техническую информацию, в том числе, работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОП-2)

  • способен учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии в профессиональной деятельности (ОП-3)

  • способен использовать системы стандартизации и сертификации, осознает значение метрологии в развитии техники и технологий (ОП-4)

Компетенции в производственно-технологической деятельности (ПТ):

  • способен участвовать в технологической подготовке производства изделий электронной техники различного назначения и принципа действия (ПТ-1)

  • способен выбрать типовое оборудование и инструменты, а также предварительно оценить экономическую эффективность техпроцессов (ПТ-5)

Компетенции в научно-исследовательской деятельности (НИ):

  • способен анализировать поставленные исследовательские задачи на основе подбора и изучения литературных, патентных и других источников информации (НИ-1)

Выпускник МГТУ им. Н.Э. Баумана по профилю подготовки «Электронное машиностроение» программы бакалавриата должен обладать следующими профильно-специализированными компетенциями (ПСК):

  • способен проводить технологический анализ изделий электронной техники, микро- и наноэлектроники различного функционального назначения физическими и статистическими методами, выявлять лимитирующие факторы, ограничивающие возможность или эффективность технологического процесса (ПСК-1)

  • способен обосновывать требования к основным параметрам технологических процессов и оборудования (ПСК-2)

После освоения дисциплины студент должен приобрести следующие знания, умения и владения соответствующие компетенциям ООП.

    1. Студент должен знать:

Знания

Компетенции

  • Требования к основным параметрам вакуумных технологических процессов и оборудования.

  • Основные понятия и термины, в том числе на английском языке, описывающие современные изделия – вакуумные насосы, манометры, элементы вакуумных систем.

  • Взаимообусловленность характеристик изделий и технологических вакуумных процессов.

П-1… П-7;

Т-1… Т-4;

СЛ-2… СЛ-6;

ИК-2, ИК-5, ЛК-2, ОП-2, ОП-3, ОП-4, ПТ-1, ПТ-5, НИ-1, ПСК-2.

  • Молекулярно-кинетическая теория газов. Давление газа. Скорости теплового движения молекул, закон распределения молекул газа по скоростям. Объем газа, приходящий к единице поверхности стенки в единицу времени, длина свободного пробега молекул, степени вакуума.

  • Явления тепло- и массопереноса. Теплопроводность, вязкость, диффузия. Поток газа и проводимость. Режимы течения газа. Течение газа через отверстие (диафрагму), через трубопровод круглого сечения при различных режимах. Анализ проводимости сложного трубопровода. Моделирование течения газа различными методами. Метод механики сплошной среды. Метод интегральных угловых коэффициентов. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло).

  • Газовыделение в вакууме. Виды взаимодействия газа с поверхностью твердого тела. Виды сорбционных процессов: физическая адсорбция, хемосорбция, абсорбция, десорбция. Давление насыщенных паров. Скорости адсорбции и десорбции. Коэффициент заполнения. Уравнения Генри, Ленгмюра. Полимолекулярная адсорбция. Уравнение БЭТ. Конденсация и испарение. Сублимация. Диаграмма агрегатного состояния вещества.

  • Растворимость и газосодержание в твердом теле. Стационарный и нестационарный процессы диффузии газа в твердом теле. Законы Фика. Расчет распределения концентрации растворенного газа в твердом теле.

П-1… П-7;

Т-1… Т-4;

СЛ-2… СЛ-6;

ИК-2, ИК-5, ЛК-2, ОП-1, ОП-2, ОП-3, ОП-4, ПТ-1, ПТ-5, НИ-1, ПСК-2

  • Основные параметры вакуумных насосов. Основные типы задач при расчете вакуумных систем. Выбор вакуумной системы и насосов, обеспечение требуемого предельного давления. Анализ способов получения вакуума. Типы насосов, диапазон рабочих давлений, быстрота действия.

  • Механические насосы. Способы улучшения вакуумных характеристик. Безмасляные механические насосы. Двухроторные насосы. Молекулярный и турбомолекулярный насосы. Изучение характеристик и конструкций.

  • Пароструйные насосы. Эжекторный и диффузионный механизм откачки. Рабочие жидкости. Насосы с разгонкой в жидкой и газообразной фазе. Расчет параметров насосов.

  • Сорбционные насосы. Теоретические основы откачки. Сорбенты. Расчет основных параметров. Пути улучшения рабочих характеристик.

  • Геттерно-ионные насосы. Геттеры. Расчет рабочих параметров. Пути улучшения рабочих характеристик.

  • Криогенные насосы. Принцип работы, особенности конструкции. Расчет рабочих характеристик. Криосорбционные насосы. Принцип работы. Пути совершенствования.

  • Пути совершенствования насосов и вакуумных систем. Перспективы создания надежных безмасляных откачных систем. Ловушки, экраны. Схемные и организационные способы получения безмасляного вакуума с помощью масляных средств откачки.

  • Анализ способов и средств измерения общего давления. Механические манометры. Деформационные, гидростатические манометры. Компрессионный манометр. Вязкостный манометр. Диапазоны измеряемых давлений, точность измерения.

  • Тепловые манометры. Принцип работы манометра сопротивления, термопарный манометр. Диапазоны измеряемых давлений, точность измерения. Пути повышения точности и расширения диапазона работы.

  • Ионизационные манометры. Способ ионизации остаточных газов. Термоэлектронный ионизационный манометр. Магниторазрядный манометр. Датчик Альперта. Инверсно-магнетронный манометр. Чувствительность манометров к различным газам. Использование селективности работы для течеискания. Способы повышения чувствительности и расширения рабочих диапазонов. Стабильность работы и надежность.

  • Измерители парциального давления. Чувствительность, разрешающая способность. Анализ способов измерения парциального давления. Способы разделения ионов с различными массовыми числами. Статические и динамические масс-спектрометры. Омегатрон, хронотрон, квадрупольные масс-спектрометры. Диапазоны измеряемых парциальных давлений, разрешаемых массовых чисел.

  • Анализ способов измерения газовых потоков. Метод постоянного давления, метод постоянного объема, метод постоянной и переменной диафрагмы. Методы экспериментального исследования и измерения быстроты откачки системы, быстроты действия насосов, проводимости трубопроводов, запорной арматуры.

  • Анализ методов течеискания. Сравнительная чувствительность методов. Метод опрессовки, галоидный, манометрический, метод палладиевого барьера, масс-спектрометрический методы. Способы повышения чувствительности при течеискании.

  • Материалы, используемые для конструирования вакуумных систем. Герметизация вакуумных систем. Вакуумные герметики. Смазочные масла и гели. Конструкции вакуумных камер. Расчет на прочность. Токовводы. Смотровые окна.

  • Разборные и неразборные соединения. Паяные соединения металла с металлом, стеклом и керамикой. Мягкие и твердые припои. Согласованные и несогласованные спаи металлов со стеклом. Сварные соединения. Виды сварки. Приварка сильфонов к фланцам. Разборные соединения с резиновыми уплотнителями. Разборные соединения с металлическими уплотнителями: клин-канавка, конфлат.

  • Запорно-коммутирующая арматура для непрогреваемых и прогреваемых систем. Конструкция и параметры вакуумных клапанов, шиберов, натекателей, аварийных затворов. Особенности конструирования прогреваемых соединений. Нагреватели и охлаждающие устройства. Экраны. Расчет нагревателей и экранов.

  • Вводы вращательного и поступательного движения в вакуум. Вводы движения с контактным уплотнительным элементом. Уплотнение Вильсона. Резиновые армированные манжеты. Вводы вращения с магнитожидкостным уплотнением. Расчет герметичности неподвижных и подвижных соединений. Вводы движения с деформируемым уплотнительным элементом. Сильфонные вводы вращательного и поступательного перемещения. Планетарный резьбовой ввод. Волновые вводы вращения. Вакуумные смазки. Твердосмазочные покрытия. Консистентные смазки. Поступательный ввод с резиновой мембраной. Привод на основе управляемой упругой деформации. Вводы движения с неподвижным уплотнительным элементом. Вводы движения с постоянными и переменными магнитными полями и жесткой уплотняющей стенкой. Расчет газовыделения из пар трения в вакууме: вал-втулка, зубчатого зацепления, резьбового зацепления, шарикоподшипника.

  • Вакуумные манипуляторы. Пьезопреобразователи: пьезостолбцы, пьезотрубки. Привод поступательного перемещения с магнитореологическим управлением. Многокоординатные механизмы параллельной кинематики. Основные параметры.

    1. Студент должен уметь:

Умения

Компетенции

  • Проводить анализ вакуумных технологических процессов и приборов с целью обоснования требований к вакуумной технологической среде.

  • Обосновывать технические требования к вакуумной системе технологического и исследовательского оборудования.

  • Проводить поиск, обобщение и анализ информации по современному состоянию и перспективам развития вакуумной техники и технологии.

  • Выбирать эффективный по технико-экономическим показателям вариант вакуумной системы.

  • Представлять результаты работы с информацией в виде аналитических обзоров и презентаций.

П-1… П-7;

Т-1… Т-4;

СЛ-2… СЛ-6;

ИК-2, ИК-5, ЛК-2, ОП-1, ОП-2, ОП-3, ОП-4, ПТ-1, ПТ-5, НИ-1, ПСК-2

    1. Студент должен владеть навыками:

Навыки

Компетенции

  • Навыки поиска информации по изделиям-объектам вакуумной техники и технологии в международной сети Интернет.

  • Навыки пользования программными средствами, текстовыми и графическими редакторами для представления аналитической информации в электронном виде.

  • Навыки оценки основных параметров вакуумного оборудования.

  • Навыки измерения основных параметров вакуумной системы: общего и парциального давления, быстроты откачки, потока газовыделения из электровакуумных приборов при обезгаживающем прогреве.

  • Навыки измерения характеристик тлеющего разряда для различных рабочих газов.

  • Навыки измерения геометрических параметров и расчета быстроты действия насосов.

  • Навыки экспериментального построения циклограммы работы высоковакуумной системы.

  • Навыки работы с масс-спектрометрическим гелиевым течеискателем, с динамическим омегатронным масс-спектрометром.

П-1… П-7;

Т-1… Т-4;

СЛ-2… СЛ-6;

ИК-2, ИК-5, ЛК-2, ОП-1, ОП-2, ОП-3, ОП-4, ПТ-1, ПТ-5, НИ-1, ПСК-2

  1. Структура и содержание дисциплины

Семестр 1

5+2

Трудоемкость в кредитн. ед.

Часы общ./ауд.

Контрольные мероприятия

Рейтинг мин./макс.

Модуль 1

0,8

25/17

Тест

10/16

Модуль 2

1,0

34/25

Тест

20/34

Модуль 3

1,0

34/25

Тест

20/34

Модуль 4

0,8

26/18

Тест

10/16

Лекции


Семестр 1

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5167
Авторов
на СтудИзбе
437
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее