Obiettivi Formativi

Il corso si propone di fornire conoscenze approfondite riguardanti le principali metodologie sperimentali di indagine fisica nell’ambito della struttura della materia, e delle moderne strumentazioni di misura. Illustrare i principi di funzionamento e le caratteristiche di sensori e trasduttori, oltre a nozioni operative sulla strumentazione di misura e sui sistemi di acquisizione dati e di controllo. In particolare, saranno organizzate le seguenti attività formative: acquisizione, trattamento e conversione di segnali; digitalizzazione dei dati (DAC/ACD), riduzione del rumore e lock-in; misura della temperatura e criogenia; tecniche di vuoto, tecniche di base in spettroscopia; fondamenti sulla microscopia e spettroscopia sub-diffrattiva: STED, PALM, STORM micro-movimentazione e posizionamento, piezo-dispositivi; Le attività di laboratorio prevedono inoltre l’utilizzazione/organizzazione delle seguenti esperienze: diffrazione di raggi X da polveri, misure di coerenza tramite interferometria, determinazione delle caratteristiche dei sistemi da vuoto, gestione di servomotori e trasduttori tramite schede Raspberry/Arduino.

Learning Goals

The course aims to provide in-depth knowledge regarding the main experimental methods of physical investigation of the structure of condensed matter, and on modern measuring instruments. Provide a panorama of operating principles and characteristics of sensors and transducers, as well as operational notions on data acquisition and control systems. The following training activities are carried out: acquisition, treatment and conversion of signals, digitization of data (DAC / ACD), noise reduction and the lock-in technique; measurement of temperature and cryogenics; vacuum techniques, the basic techniques in spectroscopy and related instrumentation. notes on sub-diffraction microscopy and spectroscopy: STED, PALM, STORM; notes on NMR techniques; Micro-movement and positioning, piezo devices. Laboratory experiments: X-ray diffraction from powders, coherence measurements through interferometry, dielectric spectroscopy, determination of the characteristics of vacuum systems, management of servomotors and transducers via Raspberry boards.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio, svolte in piccoli gruppi.

Teaching Methods

Lessons and laboratory practice, in small group

Prerequisiti

Conoscenze di base di fisica e laboratorio, capacità di utilizzo degli strumenti di calcolo informatico, competenze sul trattamento dei dati sperimentali.

Prerequisites

Basic knowledge of physics and laboratory, ability to use computing tools, skills on the treatment of experimental data.

Verifiche dell'apprendimento

Presentazione di un relazione su esperienze di laboratorio e discussione su argomenti del corso non trattati nella relazione. Nella valutazione del colloquio orale si tiene conto della correttezza dei contenuti, della chiarezza argomentativa e delle capacità di analisi critica e di rielaborazione.

Assessment

Presentation of a report on laboratory experiences and discussion on course topics not covered in the report. The evaluation of the oral interview takes into account the correctness of the contents, the argumentative clarity and the skills of critical analysis and reworking.

Programma del Corso

Panorama dei principi operativi e delle caratteristiche di sensori e trasduttori, nozioni sui sistemi di acquisizione e controllo dei dati. In particolare: acquisizione, trattamento e conversione dei segnali, digitalizzazione dei dati (DAC / ACD), riduzione del rumore e tecnica di blocco, misurazione della temperatura e criogenia, tecniche del vuoto, tecniche di base in spettroscopia e strumentazione correlata. Introduzione alla microscopia e spettroscopia sub-diffrazione: STED, PALM, STORM. Note sulle tecniche NMR. Micro-movimento e posizionamento, dispositivi piezoelettrici. Utilizzo di sistemi di acquisizione dati (DAQ card) e relativi software per il controllo automatico degli strumenti di misura in laboratorio.

Course Syllabus

Panorama of operating principles and characteristics of sensors and transducers, notions on data acquisition and control systems. In particular: the acquisition, treatment and conversion of signals, the digitization of data (DAC / ACD), the reduction of noise and the lock-in tecnique, the measurement of temperature and cryogenics, the vacuum techniques, the basic techniques in spectroscopy and related instrumentation. Introduction to sub-diffraction microscopy and spectroscopy: STED, PALM, STORM. Notes on NMR techniques. Micro-movement and positioning, piezo-devices. Use of data acquisition systems (DAQ card,) and related software for the automatic control of measuring instruments in the laboratory.