Työ 2.1: Positronimittaukset puolijohteissa
|
|
- Hannu Aho
- 7 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Työ 2.1: Positronimittaukset puolijohteissa PHYS-C0310 Teknillisen fysiikan laboratoriotyöt Työohje
2 1 Johdanto 1.1 Työn tavoitteet Tässä työssä on tarkoitus tutustua positronien elinaikamittauksissa käytettävään laitteistoon ja vakanssien tutkimiseen positroneilla sekä ymmärtämään vakanssivirheiden fysiikkaa. Työn aluksi laitteisto viritetään käyttökuntoon, tutkitaan laitteiston resoluutiofunktiota ja aikakalibraatiota. Tämän jälkeen mitataan kaksi galliumnitridinäytettä. Työselostuksessa määritetään positronien keskimääräinen elinaika ja vakanssikonsentraatio näytteissä. 1.2 Positronien annihilaatio Positronin syntyessä radioaktiivisessa hajoamisessa sillä on tyypillisesti muutaman sadan kev:n liike-energia, jonka se menettää nopeasti ( 1 ps) kiinteässä aineessa. Positroni elää muutamia satoja pikosekunteja termisessä tasapainossa aineessa ennen annihiloitumistaan materiaalin elektronin kanssa. Positronin annihilaatio on relativistinen ilmiö, jossa positronin ja elektronin massat muuttuvat sähkömagneettiseksi säteilyksi. Annihilaatiokvanttien lukumäärän määräävät kvanttisähködynaamiset valintasäännöt. Vapaan positronin annihiloituessa tavallisin prosessi on kaksikvanttiannihilaatio, jossa emittoituu kaksi 511 kev:n kvanttia. 1.3 Positroniannihilaatiospektroskopia Vapaa positroni annihiloituu väliaineessa nopeudella, joka on verrannollinen aineen elektronitiheyteen. Tätä ominaisuutta voidaan käyttää hyväksi materiaalitutkimuksessa. Positroniannihilaatiospektroskopia on erityisen tehokas menetelmä vakanssivirheiden eli aineen hilarakenteesta puuttuvien atomien tutkimiseen. Vakanssivirheiden havaitseminen positroneilla perustuu siihen, että positroni hylkii positiivisia atomiytimiä ja loukkuuntuu puuttuvan atomin jättämään avoimeen tilaan, ks. kuva 2. Elektronitiheys vakanssivirheessä on ympäristöä pienempi, joten positronin elinaika pitenee, sillä 1 τ = πr2 0c dr Ψ + (r) 2 n(r)γ[n(r)], (1) missä r 0 on elektronin klassinen säde, c valonnopeus, Ψ + positronin aaltofunktio, n(r) elektronitiheys ja γ[n] elektroni-positroni-korrelaatiosta kertova ns. enhancement factor. Epäideaalisesta kiteestä mitattava pidempi positronin elinaika on merkki vakanssien olemassaolosta näytteessä. Positronin elinaika on hyvin herkkä vakanssin koolle, joten vakanssista puuttuvien atomien määrä pystytään useimmiten määrittämään. Keskimääräinen positronin elinaika näytteessä kasvaa vakanssikonsentraation ja vakanssien negatiivisen varaustilan kasvaessa. Positroniannihilaatiospektroskopialla saadaankin tietoa vakanssin tyypistä, koosta, varaustilasta ja konsentraatiosta. 1
3 Positroniannihilaatiospektroskopiaa hyödynnetään esimerkiksi puolijohteiden vakanssivirheiden tutkimisessa. Vakanssit ovat sähköisesti ja optisesti aktiivisia puolijohteissa, mm. loukkuunnuttaen varauksenkuljettajia ja kompensoiden johtavuutta. Lisäksi vakanssit vaikuttavat myös puolijohteen rakenteellisiin ominaisuuksiin, esimerkiksi epäpuhtauksien diffuusioon. Esimerkkinä vakanssien vaikutuksesta on kuvan 1 galliumfosfidi. Erityisesti puolijohteiden yhteydessä vakanssien tutkiminen on erittäin oleellista, sillä monet puolijohdekiteiden syntetisoinnissa käytettävät prosessit, esim. kiteiden ioni-implantaatio tai epitaksiaalinen kasvatus korkeassa lämpötilassa aiheuttavat paljon pistevirheitä. Kuva 1: Esimerkki vakanssien vaikutuksesta puolijohdemateriaaliin: GaP:ssa vain 0,001 %:n vakanssikonsentraatio muuttaa värin punaisen läpikuultavasta täysin läpinäkymättömäksi. Kuva 2: Vasemmalla positronin aaltofunktion delokalisoitunut tasa-arvonpinta virheettömässä timanttikiteessä (elinaika 90 ps) ja oikealla aaltofunktio loukkuuntuneena divakanssiin (elinaika 137 ps). 2
4 1.4 Vakanssivirheiden fysiikkaa Kuva 3: Eri defektityyppien muodostumisenergioita galliumnitridissä fermi-tason (ts. kemiallisen potentiaalin) funktiona [1]. V Ga tarkoittaa galliumvakanssia (kidehilasta puuttuva galliumatomi), V Ga -O N on galliumvakanssi-happi-kompleksi ja V N on typpivakanssi. Puolijohteen sähkönjohtavuutta voidaan kontrolloida lisäämällä siihen epäpuhtauksia. Haluttava johtavuus saadaan aikaiseksi seostamalla ( douppaamalla ) kiteeseen yhden ylimääräisen elektronin sisältämä atomi (esim. IV-ryhmän piihin V-ryhmän fosforia), jolloin johtavuus aiheutuu elektroneista eli on n-tyyppistä tai yhden elektronin vähemmän sisältävän atomin, jolloin johtavuus aiheutuu aukoista eli on p-tyyppistä. Fermi-taso on tärkeä käsite kiinteän olomuodon fysiikassa. Fermi-taso kertoo korkeimman miehitetyn elektronitilan energiatason ja epäpuhtausatomien seostaminen muuttaa tätä tasoa. P-tyypin puolijohteessa Fermi-taso on lähellä valenssivyötä, n-tyypissä taas lähellä johtavuusvyötä. Vakanssivirheiden konsentraatio ja tyyppi riippuu oleellisesti Fermi-tason paikasta, sillä termodynaamisessa tasapainossa vakanssien konsentraatio on ( ) Eformation c vac = N sites exp, (2) k b T missä N sites hilapaikkojen lukumäärä ja E formation on vakanssin muodostumisenergia. Muodostumisenergia riippuu Fermi-tasosta kuvan 3 esimerkin mukaisesti. Kuvasta nähdään, että kun Fermi-taso lähenee johtavuusvyön reunaa, pienenee galliumvakanssin muodostumisenergia, mikä kaavan 2 perusteella tarkoittaa kyseisen vakanssityypin konsentraation 3
5 kasvamista. Vastaavasti kun Fermi-taso on lähellä valenssivyötä, on typpivakanssin muodostumisenergia pieni, eli typpivakanssi on dominoiva vakanssityyppi. Kuvasta 3 nähdään myös, että vakanssien varaustila riippuu Fermi-tasosta: p-tyypin materiaalissa vakanssit ovat positiivisessa varaustilassa, n-tyyppisessä negatiivisessa. 1.5 Työhönpääsykysymykset Selvitä itsellesi: Kuinka positronin elinaikaa mitataan? Mitä eri laitteita käytetään? Kuinka positronin elinaikaspektristä pystytään määrittämään positronin elinaika? Mitä positronin elinaika kertoo näytteistä? Laitteiston toiminta ja viritys käydään perinpohjaisesti läpi ennen mittauksia, joten kaikkien yksityiskohtien opetteleminen ei ole tarpeellista. Tärkeämpää on sisäistää pääperiaatteet laitteistosta ja mittausdatasta, esim. kuvat 4, 5 ja 6. Lisäksi kannattaa tutustua etukäteen elinaikasovituksessa käytettävään koodiin. 2 Teoreettinen tausta Positronilähteenä käytetään tavallisesti 22 Na-isotooppia. Koejärjestelyssä kahden näytepalan välissä on ohut 22 NaCl-suolaa sisältävä alumiinifolio. Positronin emittoituessa lähteestä se tunkeutuu tyypillisesti muutaman kymmenen mikrometrin syvyyteen näytteeseen. Positronin kanssa lähes samanaikaisesti emittoituu 1,27 MeV gammakvantti. Positronin elinaika saadaan vertailemalla 1,27 MeV:n ydingamman ja 511 kev:n annihilaatiokvantin havaitsemisen välistä aikaeroa. Kuvassa 4 on esitetty kaavio positronin elinaikamittauksesta. Yksittäisistä elinajoista kerätään aikaerojakauma positronin synty- ja annihilaatiotapahtumien välillä eli positronin elinaikaspektri. Termalisoitunut positroni voi annihiloitua näytteessä erilaisista tiloista: osa positroneista saattaa annihiloitua vapaana positronina virheettömässä kiteessä ja osa esimerkiksi loukkuuntuneena vakanssivirheeseen. Positronin annihilaatiovakio (ts. elinaika) kultakin tilalta on tilalle ominainen suure. Positronin (normalisoitu) elinaikaspektri kertoo annihilaatiotodennäköisyyden ajanhetkellä t ja on muotoa dn(t) = I i λ i e λit, (3) dt i missä λ i on hajoamisvakio ja I i vastaavan hajoamisvakion suhteellinen intensiteetti. Koska elinaikaspektrin muoto määräytyy eksponentiaalisista hajoamisista exp( λ i t), voidaan elinajat selvittää esimerkiksi piirtämällä elinaikaspektri puolilogaritmipaperille ja 4
6 Start γ 1,27 MeV Positronin elinaika t 511 kev Stop γ 22 Na e + e - ~ 100µm Näyte Stop γ Kuva 4: Positroniannihilaatiokoe, positronin elinaika on 1,27 MeV:in ja 511 kev:n gammojen välinen aikaero. määrittämällä siitä hajoamisvakiot. Positronin elinaika on hajoamisvakion käänteisluku, τ i = λ 1 i. Positronien annihilaatiota eri tiloista (esimerkiksi annihilaatio vapaana, monovakanssissa jne.) vastaavat eri elinajat, jolloin yhtälön 3 perusteella jokaisesta annihilaatiotilasta tulee elinaikaspektriin eksponenttifunktiokontribuutio. Tällaisessa tilanteessa komponentit saatetaan saada eroteltua vapaan positronin ja vakanssien elinaikoihin. Toisinaan erottelu ei onnistu ja joudutaan tyytymään keskimääräiseen elinaikaan, joka vastaa spektrin massakeskipistettä ( τ ave = t dn(t) ) dt. (4) dt Sijoittamalla yhtälöön 3 saadaan keskimääräiselle elinajalle yhtälö τ ave = i I i τ i. (5) Mittaussysteemissä on aina erilaisia epäideaalisuuksia, joiden takia mitattu elinaikaspektri on ideaalisen elinaikajakauman ja systeemin aikahajontaa kuvaavan resoluutiofunktion konvoluutio. Resoluutiofunktio voidaan mitata korvaamalla positronilähde jollain laitteiston kannalta ideaalisella koinsidenssilähteellä, esim. 60 Co, joka emittoi 1.33 MeV ja 1.17 MeV kvantit yhden pikosekunnin välein. Tyypillinen resoluutiofunktio on gaussinen, ja sen puoliarvoleveys riippuu laitteistosta ( 250 ps). Tässä työssä käytettävissä muovisissa tuikekiteissä resoluutiofunktio on gaussinen, G(t) = 1 σ s π exp [ ( ) ] 2 t t0, (6) missä σ s on laitteiston aikaresoluutiota kuvaava keskihajonta ja t 0 ajan nollakohta. Aikaresoluutiota kuvataan usein resoluutiofunktion puoliarvonleveydellä FWHM, full width at half maximum. 5 σ s
7 Pulssimäärä Sovitusfunktio n=a exp(- λ t) Kulmakerroin λ= Positronin elinaika τ=1/λ= Resoluutiofunktion reunan kaltevuus = 80 ps Aika (ps) Aika (ps) Kuva 5: Vasemmalla positronin elinaikaspektri puolilogaritmisella asteikolla ja sovitettu eksponenttifunktio, positronin elinaika 122 ps, oikealla laitteiston resoluutiofunktio ja reunan kaltevuus. Mitattava positronin elinaikaspektri on laitteiston resoluutiofunktion ja ideaalisen elinaikaspektrin konvoluutio: n f (t) = [ dn(t t )/dt]g(t )dt. (7) Sijoittamalla yhtälöt 3 ja 6 yhtälöön 7 saadaan kokeelliseksi elinaikaspektriksi [2] n f (t) = i [ I i exp t t ] [ ( 0 σs/(4τ 2 i ) σs 1 erf t t )] 0 2τ i τ i 2τ i σ s. (8) Kokeelliset elinajat τ i ja vastaavat intensiteetit I i saadaan ratkaistua sovittamalla yhtälö 8 jollain epälineaarisella sovitusrutiinilla (esim. Gauss-Newton) kokeelliseen mittausdataan. Positronin loukkuuntumisnopeus kuvaa transitionopeutta defektiin. Loukkuuntumisnopeus saadaan johdettua ns. kineettisistä loukkuuntumisyhtälöistä [3] ja sen yhtälöksi saadaan κ = λ B τ ave τ B τ D τ ave, (9) missä alaindeksi B viittaa virheettömään kiteeseen ja D defektiin. Kun loukkuuntumisnopeus tunnetaan, voidaan vakanssikonsentraatio arvioida, sillä κ = µ D N at c D, (10) missä µ D on vakanssin houkuttelevuutta kuvaava ns. loukkuuntumiskerroin, c D vastaavan defektin konsentraatio ja N at atomitiheys. Vakanssikonsentraatioksi tulee siis c D = N at µ D τ B τ ave τ B τ D τ ave. (11) 6
8 3 Mittauslaitteisto Kuvassa 6 on esitetty positronin elinajan mittaamiseen käytettävä laitteisto. sample timing Start Stop timing timing CFD TAC CFD timing Delay (ns) adc MCA (pc) Kuva 6: Mittauslaitteisto. Mittauslaitteston komponentit koostuvat Nuclear Instrumentation Module (NIM)-standardin mukaisista korteista. Käytettäviä komponentteja ovat: Detektorit Start ja Stop Ajoituspulssin antava vakiomurto-osadiskriminaattori CFD Nanosenkuntin viive, jolla stop-pulssi viivästetään TAC:lle Aika-amplitudimuunnin TAC ( kello ) Monikanava-analysaattori MCA Lisäksi virityksessä käytetään seuraavia komponentteja: Vahvistin AMP Detektorista tulevan energiapulssin vahvistamiseen ja muokkaamiseen Viive (mikrosekuntteja), jotta hidas AMP-pulssi ja nopea CFD-ajoituspulssi saapuisivat samanaikaisesti Muokkaamattomista valomonistinputken anodipulsseista muodostetaan liipaisupiirin, ns. diskriminaattorin, avulla loogiset start- ja stop-ajoituspulssit. Kun 1,27 MeV:n ydingammakvantti (start) havaitaan, antaa diskriminaattori (CFD) liipaisupulssin aikaamplitudimuuntimelle (TAC), jonka sisällä oleva RC-piiri alkaa latautua. Latautunut jännite on suoraan verrannollinen latausaikaan. Lataus purkautuu kun stop-puolelta havaitaan 511 kev:n annihilaatiogamma ja tämä jännite viedään tietokoneessa olevaan 7
9 6000 STOP-ikkuna PULSSIMÄÄRÄ START-ikkuna KANAVA 1500 Kuva 7: 22 Na:n γ-kvanttien pulssinkorkeusjakauma. monikanava-analysaattoriin (MCA), jonka muistiin saadaan start- ja stop-pulssien aikaerojakauma, ts. positronien elinaikaspektri. Ydin- ja annihilaatiogamman havaitsemiseen käytettävissä detektoreissa on muovituikepäät ja valomonistinputket. Muovituikeainetta käytetään sen nopeuden vuoksi. Huonona puolena on heikko energiaresoluutio: Tuikemuovilla ei saada fotopiikkiä, vaan Comptonjatkumo, ks. kuva 7. Jotta laitteisto toimisi oikein, täytyy huolehtia siitä, että startpuolelta havaitaan vain 1,27 MeV:n ydingammoja ja vastaavasti stop-puolelta pelkästään 511 kev:n annihilaatiogammoja. Tämä tapahtuu säätämällä diskriminaattorit havaitsemaan start-ja stop-gammoja Compton-jatkumosta kuvan 7 mukaisesti. Detektorilta saatava ajoituspulssin amplitudi on verrannollinen havaitun kvantin energiaan, joten diskriminaattorit voidaan säätää havaitsemaan vain tietyn energian pulsseja. Kuvassa 8 on esitetty mahdollinen kytkentä energiaikkunaviritykseen. Vahvistimelta tuleva energiaan verrannollinen pulssi viedään monikanava-analysaattoriin, jolloin saadaan kuvan 7 energiaspektri (x-akselin kanavat vastaavat tällöin energiaa). Detektorin nopea anodipulssi viedään CFD:lle, jonka lähtöpulssia käytetään MCA:n lupapulssina, ts. AMP:n pulssi rekisteröidään vain jos pulssin amplitudi osuu CFD:n ikkunaan. Ikkunan ylä- ja alaraja säädetään siten, että monikanava-analysaattoriin saadaan haluttua energiaa vastaavia pulsseja. Viive on mukana kytkennässä, jotta vahvistimelta tuleva pulssi ja lupapulssi tulevat monikanava-analysaattoriin oikeassa järjestyksessä. 8
10 timing energy Det CFD sca out PreAMP AMP adc Delay (µs) MCA gate Kuva 8: Energiaikkunoiden virityksessä käytettävä kytkentä. 4 Mittausten kulku 1. Viritetään laitteiston energiaikkunat positronin elinaikamittauksiin sopiviksi ja tutkitaan pulssimuotoja eri kohdissa mittaussysteemiä. 2. Tutkitaan monikanava-analysaattorin aika/kanava-muuntosuhdetta lisäämällä stoppuolelle tunnettu viive, lähteenä käytetään 60 Co-isotooppia. Samalla mitataan laitteiston resoluutiofunktio. 3. Mitataan positronin elinaikaspektrit kahdessa tutkittavassa GaN-näytteessä. 5 Näytteet ja tulosten analysoimisesta Työssä mitataan kaksi metalli-oksidi-kaasufaasiepitaksia-menetelmällä (MOVPE) kasvatettua galliuminitridi-näytettä. Näyte A on kasvatettu ilman tarkoituksellista epäpuhtausatomien seostamista ja toiseen näytteeseen B on seostettu happiepäpuhtausatomeja. Galliumnitridin kasvatuksessa näytteeseen päätyy aina donoreina toimivia happiepäpuhtausatomeja, joten näytteen A happikonsentraatio on ilman douppaustakin [O]=2, cm 3 ja johtavuuselektronikonsentraatio n=1, cm 3, tarkoitukselllisesti doupatussa näytteessä B vastaavat lukemat ovat ([O]=1,67, n=0,17) cm 3. Vakanssien muodostumisenergia riippuu vahvasti näytteen fermi-tasosta. Esimerkiksi gallium-vakanssien (V Ga ) muodostumisenergia laskee fermi-tason noustessa, joten vahvasti doupatussa näytteessä B (fermi-taso lähellä johtavuusvyön reunaa) on odotettavissa huomattavasti suurempi vakanssikonsentraatio kuin (lähes) virheettömässä näytteessä A, ks. kuva 3. Yksi merkittävä vakanssien aineen sähköisiin ominaisuuksiin vaikuttava seikka on sähköinen kompensaatio: negatiiviset vakanssit (GaN:ssa Ga-vakanssit) kompensoivat (pienentävät) tarkoituksellista n-tyypin johtavuutta, positiiviset vakanssit p-tyypin johtavuutta. Tämä näkyy mitattavissa näytteissä, sillä tarkoituksellisesti seostetussa, paljon Ga-vakansseja sisältävässä näytteessä johtavuuselektronikonsentraatio on huomattavasti 9
11 pienempi kuin muodollinen happikonsentraatio, douppaamattomassa näytteessä ero on pienempi. Maestro-ohjelmalla tallennttu mittaudata menee binäärimuotoon, josta se täytyy muuttaa luettavaksi tekstidataksi READSP-ohjelmalla. Sovituskoodin alussa on ohjeet READSP:n ajamiseksi. Positronin elinajat GaN-näytteissä tehdään sovituskoodin avulla sovittamalla yhtälö 8 kokeelliseen mittausdataan käyttäen Matlabin valmista nlinfit-rutiinia. Näytte A on positroneiden kannalta lähes virheetön, joten saatava keskimääräinen elinaika vastaa positronin elinaikaa virheettömässä GaN-kiteessä, τ B = τ ave. Näytteessä B annihiloituu positroneita sekä vapaana että vakanssiin loukkuuntuneena. Kun tehdään yksikomponenttianalyysi, tulokseksi saatava keskimääräinen elinaika on virheettömän kiteen ja monovakanssin elinajan välissä. Positroneita annihiloituu näytteen lisäksi myös lähdesuolassa elinajalla 400 ps. Näistä annihilaatioista tulee melko merkittävä kontribuutio elinaikaspektriin. Tämä vaikutus eliminoidaan ohjelmakoodissa sovittamalla elinaikaspektriin varsinaisen mittausnäyteen elinajan lisäksi toinen 400 ps:n komponentti. Tämä ns. lähdekorjaus parantaa elinaikaanalyysin tarkkuutta huomattavasti. Yhtälön 10 avulla laskettavaan konsentraatioon tarvitaan kiteen atomitiheys N at = 8, cm 3 [4] ja positronin loukkuuntumiskerroin galliummonovakanssiin µ = s 1 [3]. Nämä arvot voi olettaa tarkoiksi. Koinsidenssilähteen aktiivisuutta voi arvoida yhtälöllä A = P sat τp ko, (12) missä τ on koinsidenssiveräjän leveys (mitattavan spektrin leveys sekunneissa) ja P sat ja P ko ovat satunnais- ja koinsidenssipulssitaajuudet[5]. Pulssitaajuuksien sijaan voidaan käyttää pulssimääriä (miksi?). Yhtälö on ymmärrettävissä siten, että eri hajoamisista peräisin oleva satunnaispulssitaajuus kasvaa lähteen aktiivisuuden kasvaessa. Satunnaispulssitaajuudet kannattaa laskea esimerkiksi spektrin loppupäästä keskiarvona ja kertoa koko spektrin leveydelle, koinsidenssipulssitaajuudet ovat tämä yläpuolelle jäävät pulssit. Pulssimäärän virhe on n = n. 6 Selostus Pidä huoli, että mittausten jälkeen osaat vastata seuraaviin kysymyksiin: Mikä on positronin elinaikaspektri ja kuinka elinaikakomponentit voidaan määrittää spektristä? Miten laitteisto toimii? Minkälaisia kytkentöjä käytettiin laitteiston säätöjen määrittämiseksi? Käsittele seuraavat kohdat selostuksessasi: 10
12 1. Esittele mittausten periaate, 22 Na:n hajoamiskaavio (positronin ja 1,27 MeV gamman emittoituminen todennäköisyksineen) ja energiaikkunoiden viritys. 2. Määritä laitteiston aikakalibraatio; kalibraation virherajaa ei tarvitse määritellä. Esitä laitteiston resoluutiofunktio graafisesti ja määritä resoluutiofunktion puoliarvonleveys ja reunan kaltevuus. Mikä on alaraja mitattaville elinajoille? 3. Esitä graafisesti positronin elinaikaspektrit tutkituissa aineissa ilman lähdekorjausta ja lähdekorjauksen jälkeen. 4. Määritä positronin elinaika virherajoineen virheettömässä näytteessä A ja monovakansseja sisältävässä näytteessä B. 5. Määritä vakanssikonsentraatio virherajoineen (oleta atomitiheys ja loukkuuntumiskerroin tarkaksi) näytteessä B, kun positronin elinajan tiedetään olevan 235 ± 5 ps [3] galliumvakanssissa. Pohdittavaksi: miksi O-seostetussa näytteessä johtavuuselektronikonsentraatio on suhteessa pienempi kuin seostamattomassa näytteessä, ts. miksi negatiiviset vakanssi kompensoivat n-tyypin johtavuutta? 6. Laske aktiivisemman positronilähteen aktivisuus virheineen käyttäen yhtälöä 12, 60 Co-lähteen aktiivisuutta ei tarvitse laskea. 7. Arvioi kuinka suuri gamma-altistus on työskennellessä 1 m:n etäisyydellä 2 h yhtälöllä H = c A r 2 t, missä c = 9, Jm 2 /kg, A on lähteen aktiivsuus, r on työskentelyetäisyys ja t mittausaika, H:n yksikkö on sievert, Sv [6]. Vertaa tätä lukemaa esimerkiksi 2 h:n lentomatkasta tai taustasäteilystä saatuun annokseen. Annoksen virhettä ei tarvitse laskea. 8. Liitä sovituskoodi mukaan työselostukseen. Omia havaintoja ja asioiden sisäistämistä arvostetaan. Moniin kysymyksiin ei ole vain yhtä oikeaa ratkaisumallia, perustellut ja pohditut vaihtoehdot hyväksytään. Suuruusluokkaarvioihin kannattaa kiinnittää huomiota esim. kohdissa 4 ja 5. Viitteet [1] T. Mattila, R.M. Nieminen, Physical Review B 55, (1997). [2] R. Krause-Rehberg, H.S. Leipner, Positron annihilation in Semiconductors - Defect studies, Springer-Verlag (1999). [3] K. Saarinen, III-V Nitride Semiconductors: Electrical, Structural and Defects Properties, [4] Physical properties of semiconductors, Ioffe institute, [5] G. Knoll, Radiation Detection and Measurement, Wiley, [6] Fysiikan laboratoriotöiden työhohje 55,
1 Johdanto. 2 Lähtökohdat
FYSP106/K4 VIRITYSTILAN ELINAIKA 1 Johdanto Työssä tutustutaan hajoamislakiin ja määritetään 137 Ba:n viritystilan 661.7 kev keskimääräinen elinaika ja puoliintumisaika. 2 Lähtökohdat 2.1 Radioaktiivinen
LisätiedotPuolijohteet. luku 7(-7.3)
Puolijohteet luku 7(-7.3) Metallit vs. eristeet/puolijohteet Energia-aukko ja johtavuus gap size (ev) InSb 0.18 InAs 0.36 Ge 0.67 Si 1.11 GaAs 1.43 SiC 2.3 diamond 5.5 MgF2 11 Valenssivyö Johtavuusvyö
LisätiedotRadioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty.
Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty. 1. Työn tavoite Työn tavoitteena on tutustua ionisoivaan sähkömagneettiseen säteilyyn ja tutkia sen absorboitumista
LisätiedotTYÖ 1.3 Gammasäteilyn energiaspektri
TYÖ 1.3 Gammasäteilyn energiaspektri Työssä on tarkoitus tutkia -säteilyn energiaspektriä sekä mittauksesta ja mittalaitteista johtuvia spektrissä esiintyviä epäideaalisuuksia. Työssä määritetään myös
LisätiedotPUOLIJOHTEISTA. Yleistä
39 PUOLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa
LisätiedotMateriaalifysiikkaa antimaterialla. Filip Tuomisto Teknillisen fysiikan laitos Aalto-yliopisto
Materiaalifysiikkaa antimaterialla Filip Tuomisto Teknillisen fysiikan laitos Aalto-yliopisto Miksi aine on sellaista kuin se on? Materiaalien atomitason rakenne Kokeelliset tutkimusmenetelmät Positroniannihilaatiospektroskopia
LisätiedotTyössä tutustutaan hajoamislakiin ja määritetään 137 Ba:n viritystilan kev keskimääräinen elinaika ja puoliintumisaika.
FYSP106/K4 VIRITYSTILAN ELINAIKA 1 Johdanto Työssä tutustutaan hajoamislakiin ja määritetään 137 Ba:n viritystilan 661.7 kev keskimääräinen elinaika ja puoliintumisaika. 2 Lähtökohdat 2.1 Radioaktiivinen
LisätiedotGamma- ja röntgenspektrin mittaaminen monikanava-analysaattorilla
Gamma- ja röntgenspektrin mittaaminen monikanava-analysaattorilla Fysiikan laboratoriotöissä käytetään digitaalista pulssinkäsittelijää töiden, 1.3 (Gammasäteilyn energiaspektri) ja 1.4 (Elektronin suhteellisuusteoreettinen
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka 04: Harjoitus 5 Ratkaisut Tehtävä a) Vapautunut energia saadaan laskemalla massan muutos reaktiossa: E = mc = [4(M( H) m e ) (M( 4 He) m e ) m e ]c = [4M( H) M( 4 He) 4m e ]c =
Lisätiedoteriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate.
Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 5: RADOAKTVSUUSTYÖ Teoriaa Radioaktiivista säteilyä syntyy, kun radioaktiivisen aineen ytimen viritystila purkautuu
LisätiedotHajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360)
Hajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360) Jarmo Ala-Heikkilä, VIII/2017 Useissa tämän kurssin laskutehtävissä täytyy ensin muodostaa tilannekuva: minkälaista säteilyä lähteestä tulee, mihin se kohdistuu,
LisätiedotAtomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N
Atomin ydin ytimen rakenneosia, protoneja (p + ) ja neutroneja (n) kutsutaan nukleoneiksi Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N saman
LisätiedotKULJETUSSUUREET Kuljetussuureilla tai -ominaisuuksilla tarkoitetaan kaasumaisen, nestemäisen tai kiinteän väliaineen kykyä siirtää ainetta, energiaa, tai jotain muuta fysikaalista ominaisuutta paikasta
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 4 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 01 6 Radioaktiivisuus Kuva 1 esittää radioaktiivisen aineen ydinten lukumäärää
LisätiedotKvanttifysiikan perusteet 2017
Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.
LisätiedotTehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki).
TYÖ 68. GAMMASÄTEILYN VAIMENEMINEN ILMASSA Tehtävä Välineet Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki). Radioaktiivinen mineraalinäyte
Lisätiedotψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4)
76A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 4 Kevät 214 1. Tehtävä: Yksinkertainen malli kovalenttiselle sidokselle: a) Äärimmäisen yksinkertaistettuna mallina elektronille atomissa voidaan pitää syvää potentiaalikuoppaa
LisätiedotTyö 55, Säteilysuojelu
Työ 55, Säteilysuojelu Ryhmä: 18 Pari: 1 Joas Alam Atti Tehiälä Selostukse laati: Joas Alam Mittaukset tehty: 7.4.000 Selostus jätetty: 1.5.000 1. Johdato Tutkimme työssämme kolmea eri säteilylajia:, ja
LisätiedotPUOLIJOHTEEN SÄHKÖNJOHTAVUUS
PUOLIJOHTEEN SÄHKÖNJOHTAVUUS 1 Johdanto Kiinteissä aineissa aineen elektronit ovat järjestyneet niin kutsutuille energiavöille. Hyvissä sähkönjohteissa ylin elektroneita sisältävä energiavyö on vain osittain
Lisätiedot1 WKB-approksimaatio. Yleisiä ohjeita. S Harjoitus
S-114.1427 Harjoitus 3 29 Yleisiä ohjeita Ratkaise tehtävät MATLABia käyttäen. Kirjoita ratkaisut.m-tiedostoihin. Tee tuloksistasi lyhyt seloste, jossa esität laskemasi arvot sekä piirtämäsi kuvat (sekä
LisätiedotGEIGERIN JA MÜLLERIN PUTKI
FYSP106/K3 GEIGERIN J MÜLLERIN PUTKI 1 Johdanto Työssä tutustutaan Geigerin ja Müllerin putkeen. Geigerin ja Müllerin putkella tarkoitetaan tietynlaista säteilymittaria. Samaisesta laitteesta käytetään
LisätiedotLuku 13: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi
Luku 13: Elektronispektroskopia 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi 1 2-atomisen molekyylin elektronitilan termisymbolia muodostettaessa tärkeä ominaisuus on elektronien
LisätiedotFYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ
FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ Työssä perehdytään johteissa ja tässä tapauksessa erityisesti puolijohteissa esiintyvään Hallin ilmiöön, sekä määritetään sitä karakterisoivat Hallin vakio, varaustiheys
LisätiedotZ 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2
766328A Termofysiikka Harjoitus no., ratkaisut (syyslukukausi 24). Klassisen ideaalikaasun partitiofunktio on luentojen mukaan Z N! [Z (T, V )] N, (9.) missä yksihiukkaspartitiofunktio Z (T, V ) r e βɛr.
Lisätiedot25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/9 25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY TYÖN TAVOITE Työn tavoitteena on tutustua radioaktiiviseen säteilyyn ja mahdollisuuksiin suojautua siltä. RADIOAKTIIVISEN SÄTEILYN
LisätiedotHALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA
1 ALLIN ILMIÖ MOTIVOINTI allin ilmiötyössä tarkastellaan johteen varauksenkuljettajiin liittyviä suureita Työssä nähdään kuinka all-kiteeseen generoituu all-jännite allin ilmiön tutkimiseen soveltuvalla
LisätiedotFysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia
Fysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia Tiina Kiviniemi 11. huhtikuuta 2008 1 Johdanto Tämän työn tarkoituksena on tutustua käytännön Ramanspektroskopiaan sekä molekyylien
Lisätiedot1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =
S-47 ysiikka III (ST) Tentti 88 Maksimiaallonpituus joka irroittaa elektroneja metallista on 4 nm ja vastaava aallonpituus metallille on 8 nm Mikä on näiden metallien välinen jännite-ero? Metallin työfunktio
LisätiedotFysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista
Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista "Perhaps a thing is simple if you can describe it fully in several different ways without immediately knowing that you are describing the same thing."
Lisätiedot1 Johdanto. energiavyö, saavutetaan (1) missä E on
35 PUOLIJOHTEEN ENERGIA-AUKKO 1 Johdanto Kiinteissä aineissa aineen elektronitt ovat järjestyneet niin kutsutuille energiavöille. Hyvissä sähkönjohteissa ylin elektroneita sisältävä energiavyö on vain
LisätiedotKvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi
Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)
LisätiedotOsallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai
Jakso : Materiaalihiukkasten aaltoluonne. Teoriaa näihin tehtäviin löytyy Beiserin kirjasta kappaleesta 3 ja hyvin myös peruskurssitasoisista kirjoista. Seuraavat videot demonstroivat vaihe- ja ryhmänopeutta:
Lisätiedot4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla.
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 4B. Tasasuuntauksen tutkiminen oskilloskoopilla. Teoriaa oskilloskoopista Oskilloskooppi on laite, joka muuttaa sähköisen signaalin näkyvään muotoon. Useimmiten sillä
LisätiedotHomogeeniset puolijohteet Olemme jakaneet kiteet kahteen ryhmään:
Homogeeniset puolijohteet Olemme jakaneet kiteet kahteen ryhmään: metallit ainakin yksi energiavyö on osittain täytetty eristeet energiavyöt ovat joko tyhjiä tai täysiä. Eristeitä karakterisoi nollasta
Lisätiedot25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/8 25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY TYÖN TAVOITE Työn tavoitteena on tutustua radioaktiiviseen säteilyyn ja mahdollisuuksiin suojautua siltä. RADIOAKTIIVISEN SÄTEILYN
LisätiedotRADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY
RADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY 1 Johdanto 1.1 Radioaktiivinen hajoaminen ja säteily Atomin ydin koostuu positiivisesti varautuneista protoneista ja neutraaleista neutroneista. Samalla alkuaineella on aina
LisätiedotCh4 NMR Spectrometer
Ch4 NMR Spectrometer Tässä luvussa esitellään yleistajuisesti NMR spektrometrin tärkeimmät osat NMR-signaalin mittaaminen edellyttää spektrometriltä suurta herkkyyttä (kykyä mitata hyvin heikko SM-signaali
LisätiedotIonisoiva säteily. Tapio Hansson. 20. lokakuuta 2016
Tapio Hansson 20. lokakuuta 2016 Milloin säteily on ionisoivaa? Milloin säteily on ionisoivaa? Kun säteilyllä on tarpeeksi energiaa irrottaakseen aineesta elektroneja tai rikkoakseen molekyylejä. Milloin
LisätiedotFRANCKIN JA HERTZIN KOE
FRANCKIN JA HRTZIN KO 1 Atomin kokonaisenergian kvantittuneisuuden osoittaminen Franck ja Hertz suorittivat vuonna 1914 ensimmäisinä kokeen, jonka avulla voitiin osoittaa oikeaksi Bohrin olettamus, että
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017
763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Keät 207. Rekyyli Luentomonisteessa on käsitelty tilanne, jossa hiukkanen (massa M) hajoaa kahdeksi hiukkaseksi (massat m ja m 2 ). Tässä käytetään
LisätiedotGAMMASÄTEILYMITTAUKSIA
Oulun yliopisto Fysiikan opetuslaboratorio Fysiikan laboratoriotyöt 2 1 GAMMASÄTEILYMITTAUKSIA 1. Työn tarkoitus Atomiytimet voivat olla vain määrätyissä kvantittuneissa energiatiloissa. Yleensä ydin on
LisätiedotYdinfysiikkaa. Tapio Hansson
3.36pt Ydinfysiikkaa Tapio Hansson Ydin Ydin on atomin mittakaavassa äärimmäisen pieni. Sen koko on muutaman femtometrin luokkaa (10 15 m), kun taas koko atomin halkaisija on ångströmin luokkaa (10 10
Lisätiedot40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA 1. TYÖN TAVOITE 2. TEORIAA Työssä tutustutaan radioaktiiviseen säteilyn kuvaamisessa käytettäviin käsitteisiin ja fysikaalisiin lakeihin,
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 76633A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 3 5-3 Kuorimalli Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 011 Kuva 7-13 esittää, miten parillis-parillisten ydinten ensimmäisen
LisätiedotLuku 5: Diffuusio kiinteissä aineissa
Luku 5: Diffuusio kiinteissä aineissa Käsiteltävät aiheet... Mitä on diffuusio? Miksi sillä on tärkeä merkitys erilaisissa käsittelyissä? Miten diffuusionopeutta voidaan ennustaa? Miten diffuusio riippuu
LisätiedotCBRNE-aineiden havaitseminen neutroniherätteen avulla
CBRNE-aineiden havaitseminen neutroniherätteen avulla 18.11.2015 Harri Toivonen, projektin johtaja* Kari Peräjärvi, projektipäällikkö Philip Holm, tutkija Ari Leppänen, tutkija Jussi Huikari, tutkija Hanke
LisätiedotGamma- ja röntgenspektrin mittaaminen monikanava-analysaattorilla
Yleisohje töihin 46, 52 ja 53 13.10.2009 jka/fmr/jps Yleisohje töihin 46, 52 ja 53 13.10.2009 jka/fmr/jps Gamma- ja röntgenspektrin mittaaminen monikanava-analysaattorilla Fysiikan laboratoriotöissä käytetään
LisätiedotL a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5
Tehtävä a) Energia ja rataliikemäärämomentti säilyy. Maa on r = AU päässä auringosta. Mars on auringosta keskimäärin R =, 5AU päässä. Merkitään luotaimen massaa m(vaikka kuten tullaan huomaamaan sitä ei
LisätiedotPUOLIJOHTEISTA. Yleistä
39 POLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa
Lisätiedot5.10. HIUKKANEN POTENTIAALIKUOPASSA
5.10. HIUKKANEN POTENTIAALIKUOPASSA eli miten reunaehdot ja normitus vaikuttavat aaltofunktioihin Yleensä Schrödingerin yhtälön ratkaiseminen matemaattisesti on hyvin työlästä ja edellyttää vahvaa matemaattista
LisätiedotSÄTEILEVÄ KALLIOPERÄ OPETUSMATERIAALIN TEORIAPAKETTI
SÄTEILEVÄ KALLIOPERÄ OPETUSMATERIAALIN TEORIAPAKETTI 1 Sisällysluettelo 1. Luonnossa esiintyvä radioaktiivinen säteily... 2 1.1. Alfasäteily... 2 1.2. Beetasäteily... 3 1.3. Gammasäteily... 3 2. Radioaktiivisen
LisätiedotTyöturvallisuus fysiikan laboratoriossa
Työturvallisuus fysiikan laboratoriossa Haarto & Karhunen Tulipalo- ja rajähdysvaara Tulta saa käyttää vain jos sitä tarvitaan Lämpöä kehittäviä laitteita ei saa peittää Helposti haihtuvia nesteitä käsitellään
LisätiedotLuku 14: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi
Luku 14: Elektronispektroskopia 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi 1 2-atomisen molekyylin elektronitilan termisymbolia muodostettaessa tärkeä ominaisuus on elektronien
Lisätiedot(l) B. A(l) + B(l) (s) B. B(s)
FYSIKAALISEN KEMIAN LAUDATUTYÖ N:o 3 LIUKOISUUDEN IIPPUVUUS LÄMPÖTILASTA 6. 11. 1998 (HJ) A(l) + B(l) µ (l) B == B(s) µ (s) B FYSIKAALISEN KEMIAN LAUDATUTYÖ N:o 3 1. TEOIAA Kyllästetty liuos LIUKOISUUDEN
LisätiedotSpektri- ja signaalianalysaattorit
Spektri- ja signaalianalysaattorit Pyyhkäisevät spektrianalysaattorit Suora pyyhkäisevä Superheterodyne Reaaliaika-analysaattorit Suora analoginen analysaattori FFT-spektrianalysaattori DFT FFT Analysaattoreiden
Lisätiedot25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/8 25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY TYÖN TAVOITE Työn tavoitteena on tutustua radioaktiiviseen säteilyyn ja mahdollisuuksiin suojautua siltä. A. RADIOAKTIIVISEN SÄTEILYN
LisätiedotTyö 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/5 Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA TYÖN TAVOITE Työssä perehdytään optisiin ilmiöihin tutkimalla valon kulkua linssisysteemeissä ja prismassa. Tavoitteena on saada
LisätiedotPotentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa
Potentiaalikuoppa Luento 9 Potentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa U( x ) = U U( x ) = 0 0 kun x < 0 tai x > L, kun 0 x L. Kuopan kohdalla hiukkanen on vapaa,
LisätiedotKuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.
TYÖ 37. OHMIN LAKI Tehtävä Tutkitaan metallijohtimen päiden välille kytketyn jännitteen ja johtimessa kulkevan sähkövirran välistä riippuvuutta. Todennetaan kokeellisesti Ohmin laki. Välineet Tasajännitelähde
Lisätiedot1.1 ATOMIN DISKREETIT ENERGIATILAT
1.1 ATOMIN DISKREETIT ENERGIATILAT 1. MITTAUKSET Franckin ja Hertzin kokeen ja ionisaatiopotentiaalin mittauslaitteisto: jännitelähde digitaalinen yleismittari suojatut banaanijohdot neonputki telineineen
LisätiedotLuento 14: Periodinen liike, osa 2. Vaimennettu värähtely Pakkovärähtely Resonanssi F t F r
Luento 14: Periodinen liike, osa 2 Vaimennettu värähtely Pakkovärähtely Resonanssi θ F µ F t F r m g 1 / 20 Luennon sisältö Vaimennettu värähtely Pakkovärähtely Resonanssi 2 / 20 Vaimennettu värähtely
LisätiedotFysiikka 8. Aine ja säteily
Fysiikka 8 Aine ja säteily Sähkömagneettinen säteily James Clerk Maxwell esitti v. 1864 sähkövarauksen ja sähkövirran sekä sähkö- ja magneettikentän välisiä riippuvuuksia kuvaavan teorian. Maxwellin teorian
LisätiedotFYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA
FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT HILA JA PRISMA MIKKO LAINE 9. toukokuuta 05. Johdanto Tässä työssä muodostamme lasiprisman dispersiokäyrän ja määritämme työn tekijän silmän herkkyysrajan punaiselle valolle. Lisäksi
LisätiedotDEE Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Kolmannen luennon aihepiirit Reduktionistinen tapa aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodon ymmärtämiseen Lähdetään liikkeelle aurinkokennosta, ja pilkotaan sitä pienempiin
LisätiedotS Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta
S-437 Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta 65007 Välikoeuusinnassa vastataan vain kolmeen tehtävään Kokeesta saatu pistemäärä kerrotaan tekijällä 5/3 Merkitse paperiin uusitko jommankumman välikokeen,
LisätiedotErityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)
Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2) Yliopistonlehtori, TkT Sami Kujala Mikro- ja nanotekniikan laitos Kevät 2016 Ajan ja pituuden suhteellisuus Relativistinen työ ja kokonaisenergia SMG-aaltojen
Lisätiedot1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla
PERMITTIIVISYYS Johdanto Tarkastellaan tasokondensaattoria, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä. Siirretään varausta levystä toiseen, jolloin levyissä on varaukset +Q ja Q ja levyjen
LisätiedotELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ
FYSP105 /1 ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ 1 Johdanto Työssä tutkitaan elektronin liikettä homogeenisessa magneettikentässä ja määritetään elektronin ominaisvaraus e/m. Tulosten analyysissa tulee kiinnittää
LisätiedotSMG-4450 Aurinkosähkö
SMG-4450 Aurinkosähkö Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Piihin perustuvan puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaate
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus Ratkaisut Tehtävä i) Isotoopeilla on sama määrä protoneja, eli sama järjestysluku Z, mutta eri massaluku A. Tässä isotooppeja keskenään ovat 9 30 3 0 4Be ja 4 Be, 4Si,
LisätiedotLASKENNALLISEN TIETEEN OHJELMATYÖ: Diffuusion Monte Carlo -simulointi yksiulotteisessa systeemissä
LASKENNALLISEN TIETEEN OHJELMATYÖ: Diffuusion Monte Carlo -simulointi yksiulotteisessa systeemissä. Diffuusio yksiulotteisessa epäjärjestäytyneessä hilassa E J ii, J ii, + 0 E b, i E i i i i+ x Kuva.:
LisätiedotTYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ
TYÖ 2: OPERAATIOVAHVISTIMEN PERUSKYTKENTÖJÄ Työselostus xxx yyy, ZZZZZsn 25.11.20nn Automaation elektroniikka OAMK Tekniikan yksikkö SISÄLLYS SISÄLLYS 2 1 JOHDANTO 3 2 LABORATORIOTYÖN TAUSTA JA VÄLINEET
LisätiedotPerusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1
Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1 Kalle Hyvönen Työ tehty 1. joulukuuta 008, Palautettu 30. tammikuuta 009 1 Assistentti: Mika Torkkeli Tiivistelmä Laboratoriossa tehdyssä ensimmäisessä kokeessa
Lisätiedot55 RADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY
55 RADIOAKTIIVISUUS JA SÄTEILY 55.1 Radioaktiivinen hajoaminen ja säteily Atomin ydin koostuu sähkövaraukseltaan positiivisista protoneista ja neutraaleista neutroneista hyvin tiheästi pakkautuneina (ytimen
LisätiedotNimi: Muiden ryhmäläisten nimet:
Nimi: Muiden ryhmäläisten nimet: PALKKIANTURI Työssä tutustutaan palkkianturin toimintaan ja havainnollistetaan sen avulla pienten ainepitoisuuksien havainnointia. Työn mittaukset on jaettu kolmeen osaan,
Lisätiedotj = I A = 108 A m 2. (1) u kg m m 3, (2) v =
764A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 6 Kevät 28. Tehtävä: Aiemmi olemme laskeeet kupari johtavuuselektroie tiheydeksi 8.5 28 m. Kuparijohdossa, joka poikkipita-ala o mm 2, kulkee A: virta. Arvioi Drude
Lisätiedot3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO
3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO POHDITTAVAA 1. Kuvasta voidaan arvioida, että frisbeegolfkiekko käy noin 9 metrin korkeudella ja se lentää noin 40 metrin päähän. Vastaus: Frisbeegolfkiekko käy n. 9 m:n
LisätiedotHavaitsevan tähtitieteen peruskurssi I
5. Ilmaisimet Lauri Jetsu Fysiikan laitos Helsingin yliopisto Ilmaisimet Ilmaisimet (kuvat: @ursa: havaitseva tähtitiede, @kqedscience.tumblr.com) Ilmaisin = Detektori: rekisteröi valon ja muuttaa käsiteltävään
LisätiedotPANK PANK-4122 ASFALTTIPÄÄLLYSTEEN TYHJÄTILA, PÄÄLLYSTETUTKAMENETELMÄ 1. MENETELMÄN TARKOITUS
PANK-4122 PANK PÄÄLLYSTEALAN NEUVOTTELUKUNTA ASFALTTIPÄÄLLYSTEEN TYHJÄTILA, PÄÄLLYSTETUTKAMENETELMÄ Hyväksytty: Korvaa menetelmän: 9.5.2008 26.10.1999 1. MENETELMÄN TARKOITUS 2. MENETELMÄN SOVELTAMISALUE
LisätiedotAineopintojen laboratoriotyöt 1. Veden ominaislämpökapasiteetti
Aineopintojen laboratoriotyöt 1 Veden ominaislämpökapasiteetti Aki Kutvonen Op.nmr 013185860 assistentti: Marko Peura työ tehty 19.9.008 palautettu 6.10.008 Sisällysluettelo Tiivistelmä...3 Johdanto...3
Lisätiedot1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta
766328A Termofysiikka Harjoitus no. 5, ratkaisut syyslukukausi 204). Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta E n n + ) ω, n 0,, 2,... 2 a) Oskillaattorin partitiofunktio
LisätiedotKoesuunnitelma. Tuntemattoman kappaleen materiaalin määritys. Kon c3004 Kone ja rakennustekniikan laboratoriotyöt. Janne Mattila.
Kon c3004 Kone ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Koesuunnitelma Tuntemattoman kappaleen materiaalin määritys Janne Mattila Teemu Koitto Lari Pelanne Sisällysluettelo 1. Tutkimusongelma ja tutkimuksen
LisätiedotKIERTOHEILURI JA HITAUSMOMENTTI
1 KIERTOHEILURI JA HITAUSMOMENTTI MOTIVOINTI Tutustutaan kiertoheiluriin käytännössä. Mitataan hitausmomentin vaikutus värähtelyyn. Tutkitaan mitkä tekijät vaikuttavat järjestelmän hitausmomenttiin. Vahvistetaan
LisätiedotFYS207/K5. GAMMASÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS
FYS207/K5. GAMMASÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS 1. Johdanto Työssä tutustutaan siihen, mitkä asiat vaikuttavat väliaineen kykyyn absorboida sähkömagneettista säteilyä. Lisäksi määritetään kokeellisesti
LisätiedotWien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:
1.2 T=12000 K 10 2 T=12000 K 1.0 Wien R-J 10 0 Wien R-J B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 0.8 0.6 0.4 B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 10-2 10-4 10-6 10-8 0.2 10-10 0.0 0 200 400 600 800 1000 nm 10-12 10 0 10 1 10 2
LisätiedotMittaustulosten tilastollinen käsittely
Mittaustulosten tilastollinen käsittely n kertaa toistetun mittauksen tulos lasketaan aritmeettisena keskiarvona n 1 x = x i n i= 1 Mittaustuloksen hajonnasta aiheutuvaa epävarmuutta kuvaa keskiarvon keskivirhe
LisätiedotDIODIN OMINAISKÄYRÄ TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ
1 IOIN OMINAISKÄYRÄ JA TRANSISTORIN OMINAISKÄYRÄSTÖ MOTIVOINTI Työ opettaa mittaamaan erityyppisten diodien ominaiskäyrät käyttämällä oskilloskooppia XYpiirturina Työssä opetellaan mittaamaan transistorin
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1
763306A JOHDATUS SUHTLLISUUSTORIAAN Ratkaisut 3 Kevät 07. Fuusioreaktio. Lähdetään suoraan annetuista yhtälöistä nergia on suoraan yhtälön ) mukaan + m ) p P ) m + p 3) M + P 4) + m 5) Ratkaistaan seuraavaksi
LisätiedotFYSN300 Nuclear Physics I. Välikoe
Välikoe Vastaa neljään viidestä kysymyksestä 1. a) Hahmottele stabiilien ytimien sidosenergiakäyrä (sidosenergia nukleonia kohti B/A massaluvun A funktiona). Kuvaajan kvantitatiivisen tulkinnan tulee olla
LisätiedotPIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa
PIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa Syventävien opintojen seminaari Ella Peltomäki 30.10.2014 Sisällys PIXE perustuu alkuainekohtaisiin elektronikuorirakenteisiin Tulosten kannalta haitallisen
LisätiedotFysiikan laboratoriotyöt 3 Sähkömotorinen voima
Fysiikan laboratoriotyöt 3 Sähkömotorinen voima Työn suorittaja: Antti Pekkala (1988723) Mittaukset suoritettu 8.10.2014 Selostus palautettu 16.10.2014 Valvonut assistentti Martti Kiviharju 1 Annettu tehtävä
LisätiedotFYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti
FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti Tehtävä 1 Selitä lyhyesti: a Mikä on Einsteinin ja Debyen kidevärähtelymallien olennainen ero? b Mikä ero vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa on kanonisella
LisätiedotGermaniumnanokiteiden karakterisointi positroniannihilaatiospektroskopialla. Diplomityö. 21. kesäkuuta 2017
Aalto-yliopisto Perustieteiden korkeakoulu Teknillisen fysiikan ja matematiikan tutkinto-ohjelma Germaniumnanokiteiden karakterisointi positroniannihilaatiospektroskopialla Diplomityö 21. kesäkuuta 2017
LisätiedotMittaustekniikka (3 op)
530143 (3 op) Yleistä Luennoitsija: Ilkka Lassila Ilkka.lassila@helsinki.fi, huone C319 Assistentti: Ville Kananen Ville.kananen@helsinki.fi Luennot: ti 9-10, pe 12-14 sali E207 30.10.-14.12.2006 (21 tuntia)
LisätiedotPERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys
PERMITTIIVISYYS 1 Johdanto Tarkastellaan tasokondensaattoria, joka koostuu kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä Siirretään varausta levystä toiseen, jolloin levyissä on varaukset ja ja levyjen välillä
LisätiedotKoesuunnitelma Alumiinin lämpölaajenemiskertoimen määrittäminen
KON-C3004 Kone- ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Koesuunnitelma Alumiinin lämpölaajenemiskertoimen määrittäminen Ryhmä 3 Henri Palosuo Kaarle Patomäki Heidi Strengell Sheng Tian 1. Johdanto Materiaalin
LisätiedotSäteilyannokset ja säteilyn vaimeneminen. Tapio Hansson
Säteilyannokset ja säteilyn vaimeneminen Tapio Hansson Ionisoiva säteily Milloin säteily on ionisoivaa? Kun säteilyllä on tarpeeksi energiaa irrottaakseen aineesta elektroneja tai rikkoakseen molekyylejä.
Lisätiedotperushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi
8. Hiukkasfysiikka Hiukkasfysiikka kuvaa luonnon toimintaa sen perimmäisellä tasolla. Hiukkasfysiikan avulla selvitetään maailmankaikkeuden syntyä ja kehitystä. Tutkimuskohteena ovat atomin ydintä pienemmät
LisätiedotValosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo
Valosähköinen ilmiö Vuonna 1887 saksalainen fyysikko Heinrich Hertz havaitsi sähkövarauksen purkautuvan metallikappaleen pinnalta, kun siihen kohdistui valoa. Tarkemmissa tutkimuksissa todettiin, että
Lisätiedot33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ
TYÖOHJE 14.7.2010 JMK, TSU 33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ Laitteisto: Kuva 1. Kytkentä solenoidin ja toroidin magneettikenttien mittausta varten. Käytä samaa digitaalista jännitemittaria molempien
Lisätiedot