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Valentina DE RENZI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Spettroscopia
Fisica (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Obiettivi formativi
Conoscenze e competenze di base di spettroscopie, con particolare riferimento alle spettroscopie elettroniche dei solidi, in relazione i) alla analisi spettrale, ii) alla interpretazione dei risultati, iii) alla integrazione dei risultati ottenuti da differenti spettroscopie, e iv) alla complementarietà delle spettroscopie con altre rilevanti tecniche analitiche dei solidi.
Familiarità con le principali strumentazioni spettroscopiche (con specifica estensione ai grandi laboratori che utilizzano luce di sincrotrone), e con le principali modalità di comunicazione scientifica.
Conoscenza delle potenzialità delle spettroscopie elettroniche in rilevanti settori della scienza, della tecnologia e del trasferimento tecnologico.
Prerequisiti
Conoscenze di base di struttura della materia e di fisica dello stato solido
Programma del corso
Contenuti del Corso
Introduzione (6 ore)
Introduzione ai concetti fondamentali delle spettroscopie elettroniche e ottiche; sezioni d’urto e libero cammino medio di elettroni e fotoni nei solidi
- Elementi di fisica e tecnologia dell'ultra-alto vuoto.
- Interazioni degli ioni con le superfici solide: erosione ionica,
Spettroscopia di Fotoemissione e Auger (14 ore)
- La spettroscopia di Fotoemissione: il processo, aspetti energetici, XPS ed UPS, sorgenti ultraviolette e di raggi X;
- La spettroscopia Auger: il processo, aspetti energetici, analisi delle diverse regioni degli spettri di emissione, Auger di auto-ionizzazione. Strumentazione:sorgenti ed analizzatori di elettroni;
- Analisi quantitativa mediante spettroscopie Auger e di Fotoemissione.
- Analisi strutturali mediante spettroscopie Auger e di Fotoemissione
- Elettroni polarizzati: le sorgenti (Mott detector) e le spettroscopie risolte in spin.
La radiazione di sincrotrone: le sorgenti e le spettroscopie associate all’utilizzo della radiazione.
(6 ore)
- La spettroscopia ottica nell'infrarosso e UV-visibile (6 ore)
- spettroscopia di perdita di energia elettronica : EELS e HREELS (8 ore)
-Elementi di diffrazione (6 ore/1CFU)
- Richiami di cristallografia: reticoli e basi, elementi di simmetria, i cristalli semplici.
- La diffrazione dei raggi X e degli elettroni lenti: equazioni di Laue, concetto di reticolo reciproco, diffrattometri; la cristallografia di superficie mediante diffrazione di elettroni di bassa energia cinetica (LEED).
Metodi didattici
Lezioni frontali, visite a laboratori scientifici.
Orario di ricevimento: venerdì ore 15-17; preavvisare via e-mail.
Testi di riferimento
Hans Lüth
Solid Surfaces, Interfaces and Thin Films,
Springer-Verlag Berlin-Heidelberg ,2010
D. Briggs and P. Seah, Practical surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy, Wiley, N.Y. 1983.
L.C. Feldman and J.W Mayer, Fundamentals of Modern Surface Analysis, North Holland, 1986
Verifica dell'apprendimento
Esercizi sull'analisi dei dati con correzione in classe.
Esame orale finale sui contenuti del corso
Risultati attesi
Risultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Possesso delle fondamentali conoscenze di base sulle spettroscopie elettroniche fotoniche e ioniche; conoscenza dettagliata delle spettroscopie Auger, di fotoemissione, della diffrazione di raggi X e di elettroni, della spettroscopia di scattering di ioni energetici; conoscenza delle principali strumentazioni spettroscopiche: sorgenti ed analizzatori di elettroni, fotoni, ioni, e sistemi da vuoto.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Competenza nell’applicare le conoscenze acquisite per i) comprendere le informazioni contenute in uno spettro elettronico, fotonico o ionico; ii) usare i più comuni data-base delle spettroscopie; iii) comprendere ed affrontare problematiche di ricerca nell'ambito dello studio spettroscopico dei solidi.
Autonomia di giudizio:
Alla fine del corso, lo studente dovrà possedere l'abilità necessaria per riconoscere in modo autonomo quali metodi e tecniche (o insieme di tecniche) spettroscopiche siano piu' appropriate per ottenere le informazioni desiderate.
Abilità comunicative:
Al termine del corso lo studente sarà in grado di relazionare oralmente sugli argomenti presentati nel corso con un linguaggio tecnico appropriato, e di organizzare e presentare reports su aspetti specifici o specialistici.
Capacità di apprendimento:
Lo studio, in parte eseguito su testi e articoli scientifici in lingua inglese, permetterà lo sviluppo di abilità di apprendimento autonomo e di approfondimento di argomenti collaterali a quelli presentati nel corso.