B2291 - X-RAY AND ELECTRONS FOR NANOSCALE ANALYSIS OF MATTER

Conoscenze e abilità da conseguire

At the end of the course the student will learn the basic notions regarding the physical mechanisms of the interaction between X-rays and condensed matter in both a macroscopic and microscopic approach and the most important properties of synchrotron radiation sources, with emphasis on the underlying physics. Moreover, the student will learn the basics of the main experimental X-ray methods (such as X-ray diffraction, X-ray absorption spectroscopy and photoemission) and their recent application to current research topics.

Contenuti

L'obiettivo del corso è descrivere i meccanismi fisici dell'interazione tra raggi X/elettroni e la materia; nonché i principali metodi sperimentali utilizzati nella ricerca moderna in fisica della materia condensata e in aree correlate come la biofisica, la fisica medica, il patrimonio culturale e le scienze ambientali.

Introduzione alla fisica dei raggi X: teoria semiclassica dell'interazione tra radiazione a raggi X e atomi simili all'idrogeno; interazione elettrone-campione: processi di scattering elastico e inelastico.

Radiazione da sincrotrone e sorgenti di laser a elettroni liberi. Sorgenti di elettroni e ottica.

Tecniche sperimentali: spettroscopia di assorbimento dei raggi X, diffrazione dei raggi X, spettroscopia di fotoemissione dei raggi X, microscopia elettronica e diffrazione, spettroscopia di perdita di energia degli elettroni.

Testi/Bibliografia

Copia delle presentazioni utilizzate a lezione, reperibili su Virtuale.

Libri di testo per approfondimento:

• “Synchrotron Radiation: Basics, Methods and Applications”, a cura di S. Mobilio, F. Boscherini e C. Meneghini, Springer (2015). Chapters: A. Balerna and S. Mobilio, Introduction to Synchrotron Radiation; P. Fornasini, Introduction to X-ray absorption spectroscopy; C. Mariani e G. Stefani, Photoemission Spectroscopy: fundamental aspects.
  
• S. Hüfner, Photoelectron Spectroscopy – Principles and Applications, 3rd ed. (Berlin, Springer, 2003)
• B.E. Warren, X-ray diffraction, Dover, New York, 1990.
• L. Reimer, H. Kohl; Transmission Electron Microscopy, Springer (2008)

Ulteriori fonti per approfondimento:

• P. Fornasini, lezione X – ray absorption spectroscopy, reperibile sul sito www.synchrotron-radiation.it (Attività SILS/ scuola di Luce / Grado 2013).
• C. Meneghini, lezione The XANES Region, reperibile sul sito reperibile sul sito www.synchrotron-radiation.it (Attività SILS/ scuola di Luce / Grado 2013).
• B. Bunker, Introduction to XAFS: a practical guide to X-ray absorption spectroscopy, Cambridge University Press (2010).
• J. Als – Nielsen and D. McMorrow, Introduction to Modern X-ray Physics, Wiley, New York, 2001.
• D. Attwood, Soft X-rays and extreme ultraviolet radiation, Cambridge University Press (1999).
• R.F. Egerton, Electron Energy-Loss Spectroscopy in the Electron Microscope, Springer (2011)

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'aiuto di presentazioni, disponibili su Virtuale.it

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L’esame finale è volto a verificare il livello di apprendimento dei contenuti trattati durante il corso e la comprensione da parte dello studente delle tematiche affrontate.

La prova si svolgerà in forma orale e prevede due momenti principali:

• la presentazione da parte dello studente di un argomento a scelta relativo a una tecnica tra quelle proposte dal docente;

• domande integrative sui fondamenti dell’interazione fotone/materia o elettrone/materia e sulle sorgenti utilizzate nelle tecniche analitiche.

Durante il colloquio saranno valutati:

• la chiarezza espositiva e la precisione concettuale,

• la padronanza dei contenuti e la capacità di stabilire collegamenti tra gli argomenti,

• l’uso corretto del linguaggio tecnico-scientifico.

Criteri di valutazione

• Eccellente (28–30 e lode): conoscenza ampia e approfondita, esposizione chiara e ben strutturata, linguaggio tecnico preciso, ottima capacità di argomentazione e sintesi.

• Buono – Discreto (24–27): conoscenze corrette ma in parte riprodotte in modo mnemonico, esposizione ordinata con qualche imprecisione, uso generalmente appropriato del linguaggio tecnico.

• Sufficiente (18–23): conoscenze essenziali ma frammentarie o poco approfondite, esposizione poco fluida, linguaggio tecnico usato in modo limitato o impreciso, capacità argomentative ridotte.

• Non sufficiente (<18): conoscenze carenti o incoerenti, esposizione confusa, linguaggio tecnico inadeguato, mancanza di comprensione concettuale e di capacità di collegamento tra i temi.

Strumenti a supporto della didattica

Presentazioni e registrazione lezioni disponibili su Virtuale.unibo.it

Strumenti di didattica interattiva (Wooclap, Flipped Classroom)

 

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile

(https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Raffaello Mazzaro

Consulta il sito web di Francesco Borgatti