Angewandte Physik III Labor- und Messtechnik

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1 WS 2006/07 Angewandte Physik III Labor- und Messtechnik Prof. Karl Brunner, Molekularstrahlepitaxie (EP III) Raum E099, T , Termine: Montag 11:15 h 12:45 h, Hörsaal P, Vorlesung Mittwoch 13:15 h 14:45 h, Hörsaal P, Vorlesung + Ergänzungen Ergänzungen: Diskussion aktueller Experimente und Ergebnisse, ergänzend zur Vorlesung Führungen in Labors, Werkstätten Übungen: Laborpraktika in den Lehrstühlen in Zweiergruppen am Semesterende 1-2 Tage Versuch + Protokoll: Übungsschein Informationen, Termine: Studenten Vorlesungen

2 Angewandte Physik III: Labor- und Messtechnik Prof. Karl Brunner 0. Einleitung 0.1 Physikalisches Experiment: Probe Labor Anregung Probe Detektor Signalverarbeitung mit mit gegebener mit mit Licht Zusammensetzung, empfindlichem AD-Wandler, Elektron Struktur, linearem PC Spannung Temperatur, konstantem E-Feld (Umgebung) Response: Vorgeben, Regeln und Messen äußerer physikalischer Parameter (Temperatur, Vakuum, elektrische, magnetische Felder, Strom, Position) Definierte Anregung (bzgl. Energie, Intensität, Polarisation, Zeitpunkt) mit Laserstrahl, Röntgenstrahl, Elektronenstrahl, Spannungspuls, etc. Detektion des Messsignals (Spektroskopie, Photodetektoren, Teilchendetektoren, Rauschen) Signalverarbeitung Elektronische Messtechnik, Verstärker, Lock-in-Technik Digitale Erfassung (PC, AD-Converter, Messkarten, Schnittstellen) Darstellung und Auswertung Datenaufbereitung (Filtern, Transformieren, Korrelieren mit Parametern) Graphische Darstellung: x-y-plot, 3D-, Äquipotential-, Farb-Darstellung Schwerpunkte der Vorlesung: Überblick und detaillierte Beispiele aus Vielzahl der Labor- und Messgeräte, Beispiele für Messtechniken und deren physikalische Grundprinzipien

3 WS 2006/07 Angewandte Physik III: Labor- und Messtechnik Inhaltsangabe der Vorlesung (vorläufig): K. Brunner 1. Vakuumtechnik 1.1 Grundlagen 1.2 Vakuumerzeugung 1.3 Vakuummessung 2. Kryotechnik 2.1 Thermodynamik 2.2 Erzeugung von T < 4.2K 2.3 Kryostate 3. Magnetfelder 3.1 Magnetfeldtypen 3.2 Supraleitende Magneten 4. Lichtquellen 4.1 Strahlungsgesetze 4.2 Thermische Lichtquellen 4.3 Gasentladungslampen 4.4 Lichtemittierende Dioden (LEDs) 4.5 Laser 4.6 Röntgenquellen 4.7 Synchrotronstrahlung 4.8 Sender für Hochfrequenz und Mikrowellen 5. Detektoren 5.1 Allgemeine Kriterien 5.2 Thermische Detektoren 5.3 Vakuumphotodetektoren 5.4 Halbleiterdetektoren 5.5 fsec-photodetektion 6. Abbildungen 6.1 Optische Bauteile: Linsen, Spiegel, Filter 6.2 Optische Auflösung 6.3 Kontrastbeeinflussung 6.4 Optische Nahfeldmikroskopie 6.5 Elektronenabbildungen 6.6 Rastertunnelmikroskopie 6.7 Atomare Kraftmikroskopie 7. Spektrometer 7.1 Spektroskopische Methoden 7.2 Nutzungskriterien für Spektrometer 7.3 Prismenspektrometer 7.4 Gitterspektrometer 7.5 Fourierspektrometer 7.6 Fabry-Perot-Spektrometer 7.7 Röntgenmonochromator 7.8 Elektronenspektrometer 8. Signalverarbeitung 8.1 Rauscheinflüsse 8.2 Schmalbandige Zählkette 8.3 Lock-In-Verstärker 8.4 Boxcar 8.5 Speicheroszilloskop 8.6 Regelungstechnik 9. Probenpräparation 9.1 Herstellung epitaktischer Halbleiterstrukturen 9.2 Mikro-, Nanostrukturierung

4 Literatur zur Vorlesung: 1. Pupp, Hartmann: Vakuumtechnik (Hanser 1991). 2. Roth: Vacuum Technology 3. V. Schindler und G. Greiner, Vakuumtechnische Voraussetzungen der Oberflächenphysik, Physik in unserer Zeit, 14. Jahrg. Nr. 4, (1983). 4. Fastowski et al.: Kryotechnik 5. H. Brechna: Superconducting Magnet Systems (Springer Verlag, 1973). 6. W. Buckel: Supraleitung (VCH, 1990). 7. Tradowski: Laser, kurz und bündig (Vogel-Verlag). 8. Demtröder: Grundlagen und Techniken der Laserspektroskopie (Springer-Verlag) 9. E. Hecht: Optics 10. H. Alexander: Physikalische Grundlagen der Elektronenmikroskopie (Teubner, 1997). 11. R. Müller: Rauschen (Springer ISBN ) 12. Malmstadt: Electronics and Instrumentation for Scientists (ISBN ) 13. Spezielle Fachliteratur zur aktuellen Forschung und Übersichtsartikel werden in der Vorlesung bekanntgegeben

5 0.2 Angewandte Physik im Physikalischen Institut der Uni Würzburg 7 Lehrstühle für Experimentelle Physik (EP) und 2 Funktionseinheiten EP I Gerber Spektroskopie mit fsec-laserpulsen Spielmann Molekülschwingungen, Cluster, Reaktionen EP I I Umbach Photoemissionsspektroskopie, Oberflächen Reinert Organische Schichten, Aerogele EP I II Molenkamp Spintronik, magnetische HL, Quantentransport, Reinraumtechnologie, Lithographie Geurts Raman-Spektroskopie Ossau Magneto-Optik Brunner Molekularstrahlepitaxie, selbstorganisierte Nanostrukturen EP IV Claessen Elektronische Struktur komplexer Festkörper Übergangsmetalloxide, niedrigdim. organische Metalle, Photoemissionspektroskie, Oberflächen EP V Jakob NMR, Biophysik (Haase) EP VI Dyakonov Polymere, organische HL: Solarzellen, FET ZAE Fricke Angewandte Energieforschung TEP Forchel Technische Physik, Halbleiterlaser, Spektroskopie Batke Fourierspektrokopie Mikrostrukturlabor, Nanostrukturen