Course Syllabus
Obiettivi
Acquisizione di tecniche e metodi sperimentali in fisica del plasma
Contenuti sintetici
Il corso si compone di una serie di esperienze su microonde, vuoto, plasmi di laboratorio e plasmi magnetizzati. Le esperienze saranno precedute da una serie di lezioni introduttive sulla fisica e la diagnostica dei plasmi, sul vuoto e sulle microonde.
Programma esteso
Il corso prevede una serie di lezioni introduttive sulla fisica e la diagnostica dei plasmi, sul vuoto e sulle microonde (12 ore).
Le esercitazioni di laboratorio (108 ore) prevedono la realizzazione di esperimenti sui seguenti argomenti:
a) Propagazione di microonde in guida. Caratterizzazione di un’antenna a microonde
b) Allestimento di una camera da vuoto. Caratterizzazione del vuoto con la spettroscopia di massa e ricerca delle fughe.
c) Produzione di un plasma mediante una scarica elettrica in un gas a bassa pressione. Studio dell’effetto di un campo magnetico statico sul plasma.
d) Studio della propagazione di onde di bassa frequenza nel plasma.
e) Produzione di plasmi a pressione atmosferica per applicazioni biomediche.
f) Caratterizzazione del plasma attraverso l’uso di sonde di Langmuir e spettroscopia ottica.
g) Studio di fluttuazioni di densità di plasma con tecniche diverse (array di sonde elettrostatiche, fast imaging) e tecniche avanzate di analisi dati.
Prerequisiti
nessuno
Modalità didattica
Lezioni introduttive (12 ore) ed esercitazioni di laboratorio (108 ore). Le lezioni introduttive saranno tenute in italiano. L'assistenza durante le esercitazioni di laboratorio sarà fornita in italiano, o in inglese su richiesta.
Il calendario dettagliato delle attività verrà pubblicato sulla pagina e-learning ad ottobre 2022.
Le attività di laboratorio si terranno in parte nel locale 2025 al secondo piano dell’edificio U2- Dipartimento di Fisica, ed in parte presso il centro PlasmaPrometeo, sito nell'edificio U9.
Materiale didattico
Verranno fornite le slide delle lezioni introduttive. Su alcuni argomenti verranno anche fornite delle dispense redatte dai docenti.
Per eventuali approfondimenti sulla fisica, le tecnologie e i metodi diagnostici relativi ai plasmi di laboratorio, si consigliano i seguenti testi:
F.F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, 3ʳᵈ Edition, Springer International Publishing, 2016.
Y.P. Raizer, Gas Discharge Physics, Springer-Verlag, 1991.
M.A. Lieberman and A.J. Lichtenberg, Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, Wiley, 1994.
I.H. Hutchinson, Principles of Plasma Diagnostics, Cambridge University Press, 1990.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo anno, primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Non sono previste prove in itinere, ma soltanto un esame finale.
Per essere ammessi all’esame è necessario redigere una relazione su tutte le esperienze effettuate in laboratorio. La relazione, redatta in lingua inglese, deve riportare una sintetica descrizione degli apparati utilizzati, i risultati ottenuti e una breve discussione degli stessi.
L’esame, che si terrà in modalità orale, verterà principalmente sulla discussione della relazione stessa, con eventuali richiami dei concetti esposti durante le lezioni introduttive.
Durante l'esame saranno valutate la qualità della relazione, la cura prestata nell'esecuzione delle misure e delle relative analisi dati, e la comprensione dei concetti di fisica su cui si basano le esperienze.
L'esame si terrà in italiano, o in inglese su richiesta.
Orario di ricevimento
Il ricevimento studenti si terrà su appuntamento.
I recapiti dei docenti sono i seguenti:
prof Ruggero Barni, edificio U2, terzo piano, stanza 3029, email: ruggero.barni@unimib.it
prof. Emilio Martines, edificio U2, terzo piano, stanza 3026, email: emilio.martines@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
Acquisition of experimental skills and techniques in plasma physics
Contents
The course consists of a series of experiments on microwaves, vacuum, laboratory plasmas and magnetised plasmas. The experiments will be preceded by a series of introductory lectures on the physics and diagnostics of plasmas, vacuum and microwaves.
Detailed program
The course includes a series of introductory lectures on plasma physics and diagnostics, vacuum and microwaves (12 hours).
The laboratory exercises (108 hours) involve carrying out experiments on the following topics:
a) Microwave propagation in waveguides. Characterisation of a microwave antenna.
b) Setting up a vacuum chamber. Characterisation of the vacuum using mass spectroscopy and search for leaks.
c) Production of a plasma by means of an electric discharge in a low-pressure gas. Study of the effect of a static magnetic field on the plasma.
d) Study of the propagation of low-frequency waves in the plasma.
e) Production of atmospheric pressure plasmas for biomedical applications.
f) Characterisation of plasma using Langmuir probes and optical spectroscopy.
g) Study of plasma density fluctuations using different techniques (electrostatic probe array, fast imaging).and advanced data analysis techniques.
Prerequisites
none
Teaching form
Introductory lectures (12 hours) and laboratory experiments (108 hours). Introductory lectures will be given in Italian. Assistance during the laboratory experiments will be provided in Italian, or in English on request.
The detailed schedule of activities will be published on the e-learning page in October 2022.
The laboratory activities will be held partly in room 2025 on the second floor of the U2 building - Department of Physics, and partly at the PlasmaPrometeo centre, located in the U9 building.
Textbook and teaching resource
The slides of the introductory lectures will be provided. Handouts prepared by the lecturers will also be provided on some topics.
The following texts are recommended for further study of the physics, technologies and diagnostic methods relating to laboratory plasmas:
F.F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, 3ʳᵈ Edition, Springer International Publishing, 2016.
Y.P. Raizer, Gas Discharge Physics, Springer-Verlag, 1991.
M.A. Lieberman and A.J. Lichtenberg, Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, Wiley, 1994.
I.H. Hutchinson, Principles of Plasma Diagnostics, Cambridge University Press, 1990.
Semester
First year, first semester
Assessment method
There are no in-progress tests, only a final exam.
To be admitted to the examination, a report must be drawn up on all the experiments carried out in the laboratory. The report, written in English, must contain a brief description of the apparatus used, the results obtained and a brief discussion of them.
The examination, which will be held orally, will focus mainly on the discussion of the report itself, with possible mentions of the concepts explained during the introductory lectures.
During the examination, the quality of the report, the care taken in performing the measurements and related data analysis, and the understanding of the physics concepts on which the experiments are based will be evaluated.
The exam will be held in Italian, or in English on request.
Office hours
Students are received by appointment.
The contact details of the lecturers are as follows:
prof Ruggero Barni, U2 building, third floor, room 3029, email: ruggero.barni@unimib.it
prof. Emilio Martines, U2 building, third floor, room 3026, email: emilio.martines@unimib.it
Sustainable Development Goals
Staff
-
Ruggero Barni
-
Emilio Martines
