Course Syllabus
Obiettivi
Le attività sono focalizzate sulle applicazioni della fisica dei plasmi, sia quelle che utilizzano le scariche elettriche nei gas che quelle per la fusione termonucleare controllata.
Il corso è finalizzato all’apprendimento di nozioni generali e di tecniche sperimentali
per la caratterizzazione di scariche elettriche in miscele gassose e del loro utilizzo per il trattamento dei materiali,
nonchè per la caratterizzazione di rivelatori per neutroni e raggi gamma da plasma fusionistici.
Contenuti sintetici
Plasmi prodotti in scariche elettriche nei gas.
Plasmi freddi a bassa pressione.
Plasmi a radiofrequenza.
Plasmi freddi a pressione atmosferica.
Diagnostiche dei plasmi.
Processi a plasma per il trattamento di materiali.
Rivelatori di neutroni
Rivelatori gamma
Programma esteso
Il laboratorio prevede una introduzione sulle diverse tipologie di scariche elettriche nei gas, sui processi elementari che avvengono nei plasmi e sul trattamento dei materiali con il plasma. Si discuteranno anche i processi di fusione nucleare e le tecniche di rivelazione dei relativi prodotti.
Le esercitazioni prevedono la realizzazione in piccoli gruppi di esperimenti e semplici misure,
parzialemente a scelta degli studenti, secondo la numerosità dei gruppi e la disponibilità della strumentazione.
a) Allestimento e caratterizzazione di una scarica a bagliore (glow discharge)
b) Allestimento e caratterizzazione di un plasma per mezzo di un’antenna a radiofrequenza
c) Caratterizzazione di una scarica elettrica a barriera isolante (DBD, Dielectric Barrier Discharge)
d) Caratterizzazione dell’interazione plasma-materiali anche con tecniche di fisica atomica.
e) Caratterizzazione di rivelatori di neutroni e gamma
Prerequisiti
E’ richiesta la frequenza al Laboratorio di Fisica dei Plasmi I.
E’ consigliabile ma non necessario aver frequentato i corsi di Fisica dei Plasmi I e II.
Nozioni di fisica e matematica dei corsi della laurea triennale in Fisica.
Modalità didattica
Tutte le attività didattiche si svolgeranno nella forma di ore di esercitazioni di laboratorio.
Si svolgeranno alcune lezioni introduttive svolte in modalità erogativa in presenza;
Le altre ore saranno attività di laboratorio svolte in modalità interattiva in presenza.
Le lezioni introduttive saranno tenute in italiano.
L'assistenza durante le esercitazioni di laboratorio sarà fornita in italiano, o in inglese su richiesta.
Sono previste in totale 72 ore di esercitazioni di laboratorio (corrispondenti a 6 cfu).
Materiale didattico
Testi di riferimento:
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.
Sul sito web http://virgilio.mib.infn.it/labdida/doku.php?id=laboratorio_di_plasmi
è possibile trovare le informazioni sul laboratorio e le attività didattiche.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
anno I, semestre II
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L'esame consite in un colloquio orale (da sostenere dopo la preparazione di una relazione scritta sulle attività di laboratorio).
Le domande riguardano le modalità di preparazione degli esperimenti e i risultati delle misure.
Viene valutata la capacità e la proprietà di espressione e la correttezza e padronanza della materia
la capacità di collegare i risultati sperimentali con i concetti di base di fisica dei plasmi.
Valutazione dell’esame:
Voto in trentesimi 18-30/30
Orario di ricevimento
Durante l'anno di corso:
Su appuntamento via email (ruggero.barni@unimib.it), presso lo studio del docente (U2-3029, III piano)
e/o del codocente (gabriele.croci@unimib.it, U2-3013, III piano).
Sustainable Development Goals
Aims
The focus is on the plasma applications, both those involving gas discharges and those aimed to the controlled thermonuclear fusion.
The course aims to the learning of general ideas and experimental tecniques for the characterization of electrical discharges in gas mixtures and their use in material processing, as well as for the characterization of neutron and gamma detectors for fusion plasmas.
Contents
Plasmas produced in electrical discharges in gases.
Low pressure cold plasmas.
Radiofrequency plasmas.
Cold plasmas at atmospheric pressure.
Plasma diagnostics.
Plasma processing for material treatments.
Neutron detectors
Gamma detectors
Detailed program
The laboratory starts with an introduction on electrical discharges in gases,
on elementary processes in plasmas and on plasma processing of materials.
We also discuss nuclear fusion and the diagnostics aimed to the fusion products.
Experiments will be realized in small groups concerning, partially at student will, according to the available instrumentations and the number of students:
a) Characterization of a glow discharge
b) Characterization of a plasma produced by a radiofrequency antenna
c) Characterization of a DBD, Dielectric Barrier Discharge
d) Characterization of plasma-material interactions also with atomic physics methods.
e) Characterization of neutron and gamma detectors
Prerequisites
It is required to have attended to the Plasma Physics Laboratory I.
It is useful but not needed to have attended to general courses of Plasma Physics.
Maths and physics concepts given in the first-level degree.
Teaching form
Activities will be held in laboratory.
Introductory delivered in face-to-face delivery mode;
Laboratory activities delivered in face-to-face interactive mode.
Introductory lectures will be delivered in Italian.
Assistance during the laboratory experiments will be provided in Italian, or in English on request.
Laboratory: 72 hours (6 cfu)
Textbook and teaching resource
References:
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.
website: http://virgilio.mib.infn.it/labdida/doku.php?id=laboratorio_di_plasmi
Semester
First year, second semester
Assessment method
Oral (after the presentation of a written report of the experiments performed).
Questions concern the experiements preparation and the results of the measurements.
Evaluation focuses on expression precision, the awareness of the subject and the capability
to connect experimental results with basic plasma properties.
Mark range:
18-30/30
Office hours
During the year:
Book a meeting by email (ruggero.barni@unimib.it), at the teacher office (U2-3029, III floor) and/or
the other teacher office (gabriele.croci@unimib.it, U2-3013, III piano).
Sustainable Development Goals
Staff
-
Ruggero Barni
-
Gabriele Croci
