Praktika
Table of contents
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- Das Laborpraktikum „Elektronische bzw. strukturelle Eigenschaften von Festkörpern“
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- Fortgeschrittenen- und Grundpraktikum
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Das Laborpraktikum „Elektronische bzw. strukturelle Eigenschaften von Festkörpern“
Das Laborpraktikum im Rahmen des Masterstudiengangs Physik ist für die Zeit nach dem 1. bzw. 2. Fachsemester empfohlen. Im Laborpraktikum werden aktuelle praktische Aufgaben bearbeitet, die sich unmittelbar aus den laufenden Forschungsthemen des Instituts ergeben. Dies kann auch individuell mit den Betreuern abgestimmt werden (Hinweise s.u.).
Das Laborpraktikum gehört zum Modul "Physikalische Vertiefung" (M0200-M0Ver) im Masterstudiengang Physik und ist eine Prüfungsvorleistung (PVL), die den Status "Semesterbegleitende Leistung" hat. Als Prüfungsleistung muss sie in Selma angemeldet werden. Dafür gibt es Anmeldezeiträume. In Selma finden sie das " Portfolio Festkörper- und Materialphysik" im Modul "Modul M0200-M0Ver", wo sie sich anmelden müsten.
Zusätzlich zur Anmeldung in Selma ist noch eine Anmeldung bei PD Dr. Mathias Dörr ( bzw. REC D208) oder bei jedem Hochschullehrer des Instituts notwendig, um den konkreten Zeitplan für das Laborpraktikum aufzustellen. Das Laborpraktikum kann dabei auch an außeruniversitären Forschungseinrichtungen realisiert werden, sofern der AG-Leiter als Professor Mitglied des IFMP ist.
Eine Liste der aktuellen Professuren finden sie hier: https://tu-dresden.de/mn/physik/ifmp/das-institut/mitarbeiter
Schwerpunkte des Laborpraktikums sind z.B:
- Kennenlernen magnetischer Resonanzmethoden (NMR, ESR, Mössbauerspektroskopie)
- Experimentelle Anlagen und Arbeitstechniken bei tiefen Temperaturen und hohen Magnetfeldern
- Umgang mit Kryoflüssigkeiten (LHe, LN2)
- Aufbau und Nutzung vakuumtechnischer Systeme bis hin zum UHV
- Messung magnetischer und thermodynamischer Eigenschaften von Festkörpern (elektrische Leitfähigkeit, Magnetisierung, Suszeptibilität, Magnetostriktion, Spezifische Wärme etc.)
- Charakterisierung von Werkstoffen mit Raster-Elektronenmikroskopie
- In speziellen Fällen: Teilnahme an Einführungskursen in Streumethoden zur Analyse mikroskopischer magnetischer Strukturen und Anregungen (Neutronen- und magnetische Röntgenstreuung), z.B. am ILL Grenoble.
Die Versuche werden als Blockpraktikum (2 Wochen = 10 Tage á 8 Stunden) in Einzelversuchen oder mit maximal 2 Studenten pro Gruppe angeboten.
Die Absprachen über Zeitplanung / Arbeitsthemen / Betreuer / Räume erfolgen individuell. Um im Laborpraktikum einem Einblick in verschiedene experimentelle Abläufe und Messverfahren zu erhalten, wird angestrebt, 2 ... 3 Versuche zu maximal 5 Tagen in verschiedenen Arbeitsgruppen des Instituts für Festkörper- und Materialphysik (IFMP) durchzuführen. Nach Abschluss der experimentellen Arbeiten ist ein Protokoll/Report anzufertigen und einzureichen, das dann als Prüfungsleistung bewertet wird.
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Fortgeschrittenen- und Grundpraktikum
| Vakuumphysik und -technik (VAK) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum (spezielle Einschreibung!) |
| Zeit: | nach Absprache |
| Ort: | Physikgebäude, REC D 116 |
| Beschreibung: | Das Praktikum ist Bestandteil der Lehrveranstaltungsreihe "Vakuumphysik und -technik". Es werden folgende Schwerpunkte behandelt und dazu Experimente im Rahmen eigener praktischer Versuchstätigkeit durchgeführt: - Physikalische Grundlagen (Gasgesetze, kinetische Gastheorie, Vakuumbereiche, Gasströmungen in Vakuumsystemen, Leitwerte, Saugvermögen) - Wechselwirkung: Festkörperoberfläche – Gas (Kinetik der Ad- und Desorption) - Vakuumerzeugung (Wirkprinzipien, Aufbau, Einsatzbereiche von Pumpen) - Vakuummessung (Messprinzipien, Total- und Partialdruckmessung, Messfehler) - Leckratenbestimmung und Lecksuche |
| Dozenten: | PD Dr. rer. nat. habil. Mathias Dörr |
| Downloadangebot: | VAK_ALL12_2020.pdf |
| Supraleitung (SU1) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Grundpraktikum |
| Zeit: | Fr, 8-14 Uhr |
| Ort: | Physikgebäude, D 301 |
| Beschreibung: | Das Experiment beinhaltet die Untersuchung grundlegender Eigenschaften von Supraleitern. Im Einzelnen sollen folgende Experimente durchgeführt werden: - Messung der magnetischen Suszeptibilität der Hochtemperatursupraleiter YBa2Cu3O7 und Bi2CaSr2Cu2O3 im Temperaturbereich zwischen 80 K und 150 K. |
| Dozent: | Dr. Sergey Granovsky |
| Downloadangebot: | Aufgabenstellung , Platzanleitung |
| Supraleitung (SU2) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: |
Do: 11.10 Uhr - 19.10 Uhr oder Fr, 8-16 Uhr |
| Ort: | Physikgebäude, D 008 |
| Beschreibung: | Das Experiment beinhaltet die Untersuchung grundlegender Eigenschaften von Supraleitern. Im Einzelnen sollen folgende Experimente durchgeführt werden: - Bestimmung des kritischen Magnetfeldes für eine Blei-Probe als Funktion der Temperatur im Temperaturbereich zwischen 1.5 K bis 8 K. |
| Dozent: | Dr. Sergey Granovsky |
| Downloadangebot: | Aufgabenstellung, Platzanleitung |
| Phasenübergang in Supraleitern (PSL) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: |
Do: 11.10 Uhr - 19.10 Uhr oder Fr, 8-16 Uhr |
| Ort: | Physikgebäude, D 008 |
| Beschreibung: | Aufgabenstellung - Messung der Wärmekapazität von Nb im Temperaturbereich von T = 4.3 K bis 20 K. - Bestimmung der Debye-Temperatur und der Zustandsdichte der Elektronen bei der Fermienergie. - Bestimmung der Sprungtemperatur Tc und der Sprunghöhe der Wärmekapazität, Vergleich der Ergebnisse mit den Vorhersagen der BCS-Theorie. - Analyse der Wärmekapazität bei T << Tc und Bestimmung der Energielücke. |
| Dozent: | Dr. Sergey Granovsky |
| Downloadangebot: | Aufgabenstellung , Platzanleitung |
| Leitfähigkeit komplexer Oxide (LKO) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: |
Do: 11.10 Uhr - 19.10 Uhr oder Fr, 8-16 Uhr |
| Ort: |
Physikgebäude, D004 |
| Beschreibung: | Aufgabenstellung 1. Zur Erzeugung von Temperaturen im Bereich T=10...300 K steht ein zweistufiges Kryokältesystem (Prinzip: GIFFORD/McMAHON) zur Verfügung. Machen Sie sich mit dem Aufbau und der Wirkungsweise, insbesondere auch mit speziellen Bedienungsvorschriften, vertraut. 2. Die Messung der dc-Leitfähigkeit erfolgt nach der Vierleitermethode. Vor Beginn der eigentlichen Messung sind an die einkristallinen Proben, im allgemeinen komplexe Übergangsmetall-Oxide, vier Kontakte zu präparieren. 3. Messen Sie die dc-Leitfähigkeit der präparierten Probe im Temperaturbereich T=20...300 K im dynamischen Betrieb. Überprüfen Sie dabei auch, ob Hystereseeffekte auftreten und erklären Sie diese gegebenenfalls. 4. Charakterisieren Sie das Leitfähigkeitsverhalten der untersuchten Proben. Führen Sie entsprechende Fitrechnungen durch, aus denen auf die Ladungsträgerart geschlussfolgert werden kann. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit Untersuchungsergebnissen zur Kristallstruktur. |
| Dozent: | PD Dr. rer. nat. habil. Mathias Dörr |
| Downloadangebot: | LKO , Platzanleitung |
| Transversales Vibrationsmagnetometer (VSM) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: |
Do: 11.10 Uhr - 19.10 Uhr oder Fr, 8-16 Uhr |
| Ort: | Physikgebäude, D 008 |
| Beschreibung: | Aufgabenstellung 11. Kalibrierung der magnetischen Feldstärke im Luftspalt eines Eisenjoch-Magneten mit der Hall-Sonde. 2. Testen des VSM anhand der anisotropen Remanenz eines Dauermagneten. 3. Kalibrierung des VSM mit Nickel (Gerätekonstante). 4. Formanisotropie einer Nickel-Scheibe. 5. Kristallanisotropie eines einachsigen Einkristalls: Polarisationskurven J(H) a) in leichter und b) in schwerer Richtung. Bestimmung der Sättigungspolarisation Js. Bestimmung der Anisotropiekonstanten K1 unter Beachtung der Formanisotropie. 6. Polykristalliner Hartmagnet: Hystereseschleife im 1. und 2. Quadranten. 7. Messung der thermischen Relaxation der Polarisation für drei konstante Gegenfelder. Bestimmung der Nachwirkungskonstanten S und der Langzeitstabilität. |
| Dozent: | PD Dr. rer. nat. habil. Mathias Dörr |
| Downloadangebot: | VSM , Platzanleitung |
| Wärmeübertragung (WU) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: | Fr, 8-16 Uhr |
| Ort: | Physikgebäude, D 008 |
| Beschreibung: | Untersuchung der Wärmeübertragung zwischen zwei Flächen unterschiedlicher Temperatur durch Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung in Abhängigkeit vom Druck und Art des Restgases (Luft, Helium). Kennenlernen von Verfahren zur Erzeugung und Messung von Drücken von Normaldruck bis in den Hochvakuumbereich. Vertiefung der Kenntnisse über die kinetische Gastheorie und ihre Anwendung. |
| Dozent: | Dr. Sergey Granovsky |
| Downloadangebot: | WU |
| Photoelektronenspektroskopie (PES) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: |
Der Versuch wird zur Zeit nicht angeboten. |
| Physikgebäude, D 108 | |
| Beschreibung: |
Photoelektronenspektroskopie (PES) ist die direkteste Methode, um Einblick in die elektronische Struktur von Molekülen und Festkörpern zu bekommen. Absorption monochromatischer UV- oder Röntgenstrahlung (UPS bzw. XPS, 10 eV < hn < 1500 eV) führt zur Emission von Elektronen, deren Energieverteilung mit einem elektrostatischen Analysator gemessen wird. Den Praktikumsversuch führen wir je nach Verfügbarkeit der jeweiligen Spektrometer in zwei Varianten durch: i) Chemische und strukturelle Charakterisierung einer einkristallinen Probe mit LEED und XPS, anschließend Bedampfung der reinen Oberfläche mit einem dünnen Metallfilm und Untersuchung der strukturellen und elektronischen Veränderungen. ii) Strukturelle Charakterisierung einer einkristallinen Probe mit LEED und Bestimmung der elektronischen Bandstruktur mit winkelaufgelöster UPS. Da der Versuch für 2 Personen konzipiert ist, fällt der Versuch auch dann aus, wenn nur einer der beiden Praktikumsteilnehmer unvorbereitet erscheint! |
| Dozent: | Der Versuch wird zur Zeit nicht angeboten. |
| Link: | Versuchsanleitung |
| Mößbauerspektroskopie (MBS) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: | Do 11-19 Uhr Fr 8-16 Uhr |
| Ort: | Physikgebäude, D011 |
| Beschreibung: | Ziel des Versuches ist das Kennenlernen der Mößbauerspektroskopie als Vertreter der "lokalen Sonden". Unter Verwendung des Mößbauereffekts sollen Absorptionsspektren von Fe-Folie verschiedener Dicke und Ferrocen aufgenommen und auf ihre Hyperfeinparameter untersucht werden. Der Versuch ermöglicht durch Probenrotation den Nachweis von magnetischer Anisotropie und des Goldanski-Karyagin Effekts bzw. durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes die mikroskopische Beobachtung ferromagnetischer Polarisation. Im Rahmen des Versuches erfolgt eine genauere Einarbeitung in die Hyperfeinwechselwirkungen. |
| Betreuer: | MSc Felix Seewald |
| Link: | MBS |
| Nuclear Magnetic Reasonance (NMR) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: | Do 11-17 Uhr Fr 8-14 Uhr (andere Termine sind nach Absprache mit dem Betreuer möglich) Im Sommersemester können die Anfangszeiten abweichen. Bitte informieren Sie sich diesbezüglich beim Versuchsbetreuer. |
| Ort: | Physikgebäude, D12 |
| Beschreibung: | Ziel des Versuches ist das Kennenlernen der "nuclear magnetic resonance" als Vertreter der "lokalen Sonden". Innerhalb des Versuches werden die Probenpräparation durchgeführt, NMR-Spektren und Relaxationszeiten von Fe-Pulver aufgenommen sowie die Parameter des Pulsspektrometers optimiert. Praktikum wird auf Englisch abgehalten. |
| Betreuer: | Dr. Rajib Sarkar, DP Sirko Kamusella |
| Link: | NMR |
| Quantenanalogie (QA) | |
|---|---|
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: |
Do/Fr 9-17 Uhr (andere Termine sind nach Absprache mit dem Betreuer möglich) |
| Ort: | Physikgebäude, D301 |
| Beschreibung: |
Lässt sich die Quantenphysik auch teilweise anschaulich interpretieren, ohne dass man gleich eine Differentialgleichung lösen muss? Genau der Frage geht der Versuch QA nach, indem Analogien zwischen Materiewellen und Schallwellen benutzt werden, um die Ergebnisse der Quantenmechanik für Atome, Moleküle und Festkörper anschaulich nachzuvollziehen. |
| Betreuer: | PD Dr. rer. nat. Steffen Danzenbächer |
| Link: | Anleitung |
| Veranstaltungstyp: | Fortgeschrittenenpraktikum |
| Zeit: | Do 10 Uhr (nach Absprache mit dem Betreuer) |
| Ort: | Recknagelbau (REC) D109 |
| Beschreibung: | In dem Versuch "Einzelphotoneninterferenz" (EPI) wird das quantenmechanische Doppelspaltexperiment durchgeführt. Der Versuch untersucht zunächst die Doppelspaltinterferenz mit einer Laserquelle. Im zweiten Versuchsteil allerdings - im Grenzfall einer sehr schwachen Lichtquelle - erlaubt er es, das Auftreffen einzelner Photonen am Detektor zu beobachten. |
| Betreuer: | Fabian Stier |
| Link: | Anleitung |