Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia. Tutkimus Oulun yliopistossa

Samankaltaiset tiedostot
Atomin elektronirakenteen tutkiminen synkrotronisäteilyn ja elektronispektroskopian avulla Opetuspaketti lukioon

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

Fysiikka 8. Aine ja säteily

n=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson

Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

Teoreetikon kuva. maailmankaikkeudesta

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai

Infrapunaspektroskopia

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

Aineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

Säteily ja suojautuminen Joel Nikkola

Hajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360)

2. Fotonit, elektronit ja atomit

3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS

SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta

Kemian syventävät kurssit

FY1 Fysiikka luonnontieteenä

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Ydin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1

766326A Atomifysiikka 1 - Syksy 2013

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Kvanttisointi Aiheet:

9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ

Säteilyannokset ja säteilyn vaimeneminen. Tapio Hansson

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =

Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen

MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET

, m s ) täytetään alimmasta energiatilasta alkaen. Alkuaineet joiden uloimmalla elektronikuorella on samat kvanttiluvut n,

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

Atomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N

8. MONIELEKTRONISET ATOMIT

3. MATERIALISTISTEN HIUKKASTEN AALTOLUONNE

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

Ionisoiva säteily. Tapio Hansson. 20. lokakuuta 2016

SÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY JA SEN VUOROVAIKUTUS MATERIAN KANSSA

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017

2.2 RÖNTGENSÄTEILY. (yli 10 kv).

S Fysiikka III (EST) (6 op) 1. välikoe

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

SÄTEILEVÄ KALLIOPERÄ OPETUSMATERIAALIN TEORIAPAKETTI

780392A/782631S Fysikaalinen kemia II, 5 op / 4 op

Alkeishiukkaset. perushiukkaset. hadronit eli kvarkeista muodostuneet sidotut tilat

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Röntgenkuvaus, digitaalinen kuvaus ja tietokonetomografia

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1

Kvanttimekaniikka: Luento 2. Mar$kainen Jani- Petri

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1

DEE Aurinkosähkön perusteet

elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni

oppilaitos: ARKADIAN YHTEISL YSEO

Kuvan 4 katkoviivalla merkityn alueen sisällä

CERN-matka

KVANTTITELEPORTAATIO. Janne Tapiovaara. Rauman Lyseon lukio

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

Higgsin bosonin etsintä CMS-kokeessa LHC:n vuosien 2010 ja 2011 datasta CERN, 13 joulukuuta 2011

ECR-ionilähteen tuottaman röntgensäteilyn simulointi

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson

S C I E N C E L I N K & A L U E

FY8_muistiinpanot. Opettajamme tekemät PowerPoint-muistiinpanopohjat puuttuvat tästä tiedostosta tekijänoikeussyistä. 10. marraskuuta :00

Maailmankaikkeuden syntynäkemys (nykykäsitys 2016)

Ydinfysiikkaa. Tapio Hansson

FRANCKIN JA HERTZIN KOE

YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET

SMG-4450 Aurinkosähkö

Suomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos

KVANTTIFYSIIKAN ILMIÖMAAILMA...1

S Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta

Luento 6. Mustan kappaleen säteily

kertausta Boltzmannin jakauma infoa Ideaalikaasu kertausta Maxwellin ja Boltzmannin vauhtijakauma

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Luento 10: Työ, energia ja teho

Atomimallit. Tapio Hansson

Integrointialgoritmit molekyylidynamiikassa

LASKENNALLISEN TIETEEN OHJELMATYÖ: Diffuusion Monte Carlo -simulointi yksiulotteisessa systeemissä

ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE

Nyt n = 1. Tästä ratkaistaan kuopan leveys L ja saadaan sijoittamalla elektronin massa ja vakiot

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Kvanttimekaaninen atomimalli

Sädehoidon annossuunnittelu. Fyysikko Jan-Erik Palmgren Syöpäkeskus KYS

CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén

Radiokontinuumi. Centaurus A -radiogalaksi. Cassiopeia A -supernovajäänne

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Luku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä

Fysiikkaa runoilijoille Osa 5: kvanttikenttäteoria

763105P Johdatus suhteellisuusteoriaan 1 Kevät 2013 Harjoitus 1

ψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4)

Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

766326A ATOMIFYSIIKKA 1 - SYKSY 2017

VALAISTUSTA VALOSTA. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka. Kari Sormunen Kevät 2014

Transkriptio:

Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia Tutkimus Oulun yliopistossa

Ryhmätyö Keskustelkaa n. 4 hengen ryhmissä, mitä on synkrotronisäteily ja miten sitä tuotetaan. Kirjoittakaa ylös ajatuksianne.

Synkrotronisäteily Synkrotroni on hiukkaskiihdytin, jossa sähkömagneettista säteilyä tuotetaan, kun nopeasti liikkuvien (99,9997 % valonnopeudesta) varattujen hiukkasten liikerataa muutetaan. Pystyykö hiukkanen menemään valonnopeutta nopeampaa synkrotronissa? Miksi? Sa hko magneettista sa teilya syntyy, kun varattu hiukkanen (elektroni) joutuu kiihtyva a n liikkeeseen. Synkrotronin tapauksessa tätä säteilyä kutsutaan synkrotronisäteilyksi. Miten varattua hiukkasta voidaan kiihdyttää? Maailmassa on n. 50 synkrotronia joista lähin on Ruotsin Lundissa. Synkrotronisäteily havaittiin ensimmäisen kerran 1947.

Synkrotronisäteilylaboratorio Lähde: https://neutrons.ornl.gov/nomad/xray

Synkrotronisäteilylaboratorio Lähde: http://www.synchrotron-soleil.fr/

Synkrotronisäteilyn edut Moninkerroin kirkkaampaa kuin muissa laboratoriossa tuotettu säteily. Saadaan todella paljon tarkempaa dataa materiaalista Laaja aallonpituusskaala (lyhyestä röntgensäteilystä pitkään infrapunaan) Pienillä aallonpituuksilla pystyy tutkimaan pienempiä kohteita. Säteily on todella korkeaenergiaista Säteily pystyy tunkeutumaan syvällekin materiaaliin. Mitkä muuttujat vaikuttavat sähkömagneettisen säteilyn energiaan?

Synkrotronisäteilyn edut Lähde: https://peda.net/yl%c3%b6j %C3%A4rvi/peruskoulut/yy/7-9-luokat/fysiikka/sis %C3%A4ll%C3%B6t/valo-ja-v%C3%A4ri

Elektronit ja niiden irrotus Energiaa, joka pitää elektroneja atomissa kutsutaan sidosenergiaksi. Sidosenergia riippuu siitä, millä elektronikuorella elektroni on. (Miksi sidosenergia on riippuvainen siitä millä elektronikuorella elektroni on?) Jos tulevan sähkömagneettisen säteilyn (fotonin) energia on suurempi kuin aineen elektronien sidosenergia, niin voi säteily irrottaa elektronin atomista. Energia (ja siten nopeus), jolla elektroni irtoaa atomista, saadaan laskettua suoraan irrottavan säteilyn energian ja elektronin sidosenergian erotuksesta. (Millä tavalla elektronin nopeus voidaan laskea, jos sen kineettinen energia tiedetään?)

Elektronit ja niiden irrotus Energiaa, joka pitää elektroneja atomissa kutsutaan sidosenergiaksi. Sidosenergia riippuu siitä, millä elektronikuorella elektroni on. (Miksi sidosenergia on riippuvainen siitä millä elektronikuorella elektroni on?) Jos tulevan sähkömagneettisen säteilyn (fotonin) energia on suurempi kuin aineen elektronien sidosenergia, niin voi säteily irrottaa elektronin atomista. Energia (ja siten nopeus), jolla elektroni irtoaa atomista, saadaan laskettua suoraan irrottavan säteilyn energian ja elektronin sidosenergian erotuksesta. (Millä tavalla elektronin nopeus voidaan laskea, jos sen kineettinen energia tiedetään?) (Tässä E on tulevan säteilyn energia ja E sidos on irronneen elektronin sidosenergia)

Tutkimus Oulun yliopiston tutkimusryhmällä on oma säteilylinja tutkimuskäyttöön Lundissa (Ruotsi) sijaitsevassa synkrotronilaboratoriossa (Max IVlaboratory). Oulun yliopistolla tapahtuva tutkimus keskittyy atomien, molekyylien ja nanoklustereiden (rykelmä hiukkasia, jotka ovat 1 nm - 100 nm kooltaan) elektronirakenteen ja -dynamiikan tutkimukseen. Tutkimusten tuloksena saadaan uutta tietoa aineiden ominaisuuksista.

Esimerkki tutkimusdatasta Oulun yliopistossa tehty tutkimus lyijyn 5delektronikuoren elektronien sidosenergioista kiinteän ja kaasumaisen näytteen välillä. Lähde: D.Iablonskyi, M.Patanen, S.Aksela ja H.Aksela (Changes in the 5d photoionization spectra between atomic and solid Pb)

Tietovisa Mene älypuhelimella, tabletilla tai tietokoneella osoitteeseen kahoot.it ja odota opettajan ohjeita.