Газоразрядные методы и технологии

Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
физический факультет
УТВЕРЖДАЮ
декан факультета
________________ А.С.
Чирцов
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СДМ.В.511676.01 "Газоразрядные методы и технологии"
Направление 511600 – Прикладные математика и физика
Магистерская программа 511676 – Электрофизика
Разработчик:
профессор, докт.физ.-мат.наук __________________________ Немец В.М.
Рецензент:
профессор, доктор физ. - мат. наук__________ Стишков Ю.К.
Санкт-Петербург
2003
1
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
__________________________
«____»______________2003 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
"Газоразрядные методы и технологии"
Рекомендовано Методическим советом СПбГУ
для студентов дневной формы обучения физического
факультета
направления 511600 – Прикладные математика и физика
Магистерской программы 511676 – Электрофизика
Санкт-Петербург
2003
2
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным
стандартом высшего профессионального образования ГОС–2000 от 10 марта
2002 г., №123 ЕН/МАГ и учебным планом по направлению подготовки 511600 –
Прикладные математика и физика, магистерской программы 511676 –
«Электрофизика».
Программу составил:
Немец Валерий Михайлович., д. ф.-м. н., профессор, профессор кафедры
оптики.
Программа одобрена на заседании кафедры радиофизики
«___»___________2003 г., протокол №___________ .
Заведующий кафедрой ____________________ Н.Н.Зернов
Программа одобрена на заседании Методической комиссии физического
факультета «_____»____________2003 г., протокол №___________ .
Председатель Методической комиссии ______________________А.П. Гринин
АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Газоразрядные методы и технологии» посвящена изучению
основных направлений применения газового разряда в экологии и охране
окружающей среды. Рассматривается возможность использования газоразрядных
методов в контроле природных и антропогенных загрязнений окружающей
среды и продуктов жизнеобеспечения человека.
Изучается применение
газоразрядных методов и технологий в обеспечении экологической безопасности и
в решении проблем рационального использования ресурсов.
1. Цели и задачи дисциплины.
Целью курса «Газоразрядные методы и технологии» является обучение
студентов современным газоразрядным технологиям. Изучаются основные
физические явления, лежащие в основе современных газоразрядных технологий
и вопросов их применения в экологии и охране окружающей среды.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Студент должен:
– знать содержание дисциплины «Газоразрядные методы и
технологии»;
–
уметь правильно формулировать и решать задачи из области
физики, охватываемой данной дисциплиной, квалифицированно
проводить анализ полученных результатов.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Всего
часов
(не
менее)
Виды учебной работы
3
Семестры
1–й год
2–й год
магистратуры магистратуры
I(IX)
II(X) III(XI) IV(XII)
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные работы и практические
занятия (ЛР и ПЗ)
Самостоятельная работа
44
32
32
–
44
32
32
–
12
12
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
зачет
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
Раздел дисциплины
1
2
1 Понятийно- терминологические
определения экологии
2 Основные направления применения
газового разряда в экологии и охране
окружающей среды.
3 Газоразрядные методы в контроле
Лекции С ЛР
и
ПЗ
3
4 5
6
8
10
природных и антропогенных
загрязнений окружающей среды и
продуктов жизнеобеспечения человека
4 Газоразрядные методы и технологии в
обеспечении экологической
безопасности и в решении проблем
рационального использования
ресурсов.
8
4.2 Содержание разделов дисциплины
1. Понятийно- терминологические определения экологии.
Основные термины и определения. Взаимосвязь и взаимообусловленность
проблем экологии, охраны окружающей среды и ресурсосбережения. Роль
всестороннего анализа окружающей среды в оптимизации взаимодействия
человека с природой. Анализ экологической нагрузки и принципы
экологического нормирования. Системы мониторинга. Последствия
антропогенного воздействия на атмосферу и климат.
2. Основные направления применения газового разряда в экологии и охране
окружающей среды.
Физические основы процессов формирования газового разряда. Газоразрядная
плазма, параметры, свойства и методы получения. Электрические, оптические и
химические методы формирования газоразрядной плазмы. Электрический
разряд в газах. Обобщенная вольтамперная характеристика и ее описание.
Несамостоятельный, тлеющий и дуговой электрические разряды. Тлеющее
свечение и положительный столб. Процессы на электродах и стенках.
4
Электрофорез. Контракция. Эффект «полого катода». Искра. Разновидности
искры. Импульсный разряд. Разряд под действием переменного
электромагнитного поля. Лазерный факел и лазерная искра. Пламя.
3. Газоразрядные методы в контроле природных и антропогенных загрязнений
окружающей среды и продуктов жизнеобеспечения человека .
Экоаналитика. Особенности требовании к методам измерений в экоаналитике.
Концепция аналитического мониторинга антропогенных загрязнений.
Газоразрядние методы в экоаналитике. Пробоотбор и преобразование пробы.
Газоразрядные источники света в аналитических системах. Искровые и дуговые
источники света. Высокочастотные и СВЧ-источники. Оптический лазерный
пробой в воздухе рабочей зоны (лазерная искра). Лазерный факел в контроле
токсичных примесей в твердофазных пробах донных отложений, почв,
растительных, животных тканей и др. Газоразрядные системы обеспечения
работы экоаналитических систем: электродуговые гетерные и ионогетерные
насосы, магнитные электроразрядные насосы, электрические ловушки,
ионизационные вакуумметры, магнитные электроразрядные вакуумметры,
искровые течеискатели.
4. Газоразрядные методы и технологии в обеспечении экологической
безопасности и в решении проблем рационального использования ресурсов.
Очистка и обеззараживание воздуха рабочей зоны и вод. Применение
газоразрядных методов в медицине, в поисковой геологии, для контроля и
оптимизации технологических процессов, в метрологии, в обеспечении
безопасности работы котельных установок, для интенсификации теплообмена в
газах, жидкостях, пламенах, ускорения выноса пыли из рабочих объемов, с целью
повышения энтальпии факела горелки.
5. Рекомендуемая литература.
1. А. И. Воронцов, Н.Э. Харитонова Охрана природы. М., Лесная
промышленность, 1977, 160 с.
2. С. Батчер, Р. Чарлсон Введение в химию атмосферы. Пер. с англ. М., Изд-во
"Мир", 1977, 270 с.
3. В. Лейте Определение загрязнений воздуха в атмосфере и на рабочесм месте.
Пер. с нем. Л., Химия, ЛО, 1980, 343 с.
4. Е. А. Перегуд, Д. О. Горелик Инструментальные методы контроля
загрязнений атмосферы. Л., химия, ЛО, 1981, 383 с.
5. Применения лазерной спектроскопии в аналитическом приборостроении.
/Приборы, средства автоматизации и системы управления, 1981, вып. 5, М., 51 с.
6. Аналитическая лазерная спектроскопия. Пер. с англ, под ред. Н. Omeneto. M.,
Мир, 1982, 606 с.
/. И. М. Назаров, А.Н. Николаев, Ш.Д. Фридман Основы дистанционных
методов мониторинга загрязнения природной среды. Л., Гидрометеоиздат, 1983,
280 с.
8. Прогрессивные методы анализа объектов окружающей среды. Л., ЛДНТП,
1985, 88 с.
9. С. И. Муравьева, Н.И. Казнина, Е.К. Прохорова Справочник по контролю
вредных веществ в воздухе. М., Химия, 1988, с. 320.
10. В.М. Немец, А.А. Петров, А.А. Соловьев Спектральный анализ
неорганических газов. Л., Химия, ЛО, 1988, 240 с.
5
11. Е.М. Степанов, Б.Г. Дьячков Ионизация в пламени и электрическом поле.
М., Металлургия, 1968, 311 с.
12. Н.М. Кузьмин, Ю.А. Золотев Концентрирование следов элементов. М.,
Наука, 1988, 268 с.
13. В.А. Исидоров Органическая химия атмосферы. Спб, Химия, СПбО, 1992,
287 с.
14. Д.О. Горелик, Л.А. Конопелько Мониторинг загрязнения атмосферы и
источников выбросов. М., Изд-во стандартов, 1992, 433 с.
15. В.И. Кормилицын Основы экологии. М., МЭИ, 1993, 183 с.
16. Методы анализа неорганических газов. Под ред. проф. В.М. Немца. Спб,
Химия, СПбО, 1993, 560 с.
17. Спектральный анализ чистых веществ. Под ред. Х.И. Зильберщтейна. Спб,
Химия, СП6О, 1994, 336 с.
18. Фундаментальные экологические проблемы. М., Наука - Физматгиз, 1995, 91
с.
19. Л.С. Ивлев, С.Д. Андреев Оптические свойства атмосферных аэрозолей. Л.,
ЛГУ, 1996, 359 с.
20. Н.В. Чепурных, А.П. Новоселов Экономика и экология. Развитие,
катастрофы. М., Наука, 1996, 271 с.
6. Средства обеспечения освоения дисциплины.
Наличие читальных залов и современного библиотечного фонда (включая
электронный доступ к современным научным журналам). Наличие
компьютерных классов, объединенных в локальную вычислительную сеть с
выходом в Интернет, с персональными рабочими местами для каждого
студента, в том числе для самостоятельных и дополнительных факультативных
занятиях с соотношением не более 8 рабочих студенческих мест на одного
преподавателя (консультанта). Использование на занятиях (в том числе
самостоятельных) компьютеров с характеристиками не ниже Pentium III с
установленными операционными системами WindowsXP и соответствующими
пакетами прикладных программ.
7. Материально–техническое обеспечение дисциплины.
Стандартные лекционные аудитории; аудитории, оборудованные средствами
мультимедиа; компьютерные классы, оснащенные необходимым программным
обеспечением. Наличие доступа в лаборатории, оснащенные современным
оборудованием и возможность реальной практической работы студентов на
этом оборудовании в ходе самостоятельной учебной работы. Обеспеченность
учебниками, учебно-методическими пособиями и доступом студентов к
компьютерным классам, информационным ресурсам, в том числе к Интернету.
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
К обучению студентов привлекаются только преподаватели, имеющие ученые
степени, активно работающие в различных областях прикладной математики и
физики и других разделах современного естествознания и имеющие публикации
в центральных отечественных и зарубежных научных журналах, обладающие
высокой научной квалификацией и профессиональными знаниями.
6