シラバス参照
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| 授業科目名 /Course title (Japanese) |
物理工学特論 | ||
|---|---|---|---|
| 英文授業科目名 /Course title (English) |
Advanced Engineering Physics | ||
| 科目番号 /Code |
|||
| 開講年度 /Academic year |
2026年度 | 開講年次 /Year offered |
全学年 |
| 開講学期 /Semester(s) offered |
前学期集中 | 開講コース・課程 /Faculty offering the course |
博士前期課程、博士後期課程 |
| 授業の方法 /Teaching method |
講義 | 単位数 /Credits |
2 |
| 曜限 /Day, Period |
他／Oth | ||
| 科目区分 /Category |
大学院専門教育科目 - 専門科目Ⅱ | ||
| 開講類・専攻 /Cluster/Department |
基盤理工学専攻 | ||
| 担当教員名 /Lecturer(s) |
増田 亮 | ||
| 居室 /Office |
E1-203（連絡教員：中村仁） | ||
| 公開E-mail |
masudarあっとhirosaki-u.ac.jp | ||
| 授業関連Webページ /Course website |
なし | ||
| 更新日 /Last update |
2026/03/23 11:14:05 | 更新状況 /Update status |
公開中 /now open to public |
| 主題および達成目標 （2,000文字以内） /Themes and goals （up to 2,000 letters） |
日本には、シンクロトロン放射光を始めとする様々な量子ビームの施設がたくさんあります。世界にも類を見ないくらいです。量子ビームと聞くと原子核や素粒子物理学かと思われるかもしれませんが、実は超伝導や磁性と言った物性での利用も盛んにおこなわれています。2024年の4月には、物質の詳細な性質を研究するための最先端の放射光施設として、3GeV高輝度放射光施設 NanoTerasuが運用開始になっています。 本講義では、そのような量子ビームの物性実験のバックボーンにある装置達の物理=仕組みを学びます。放射光のメスバウアー分光法と呼ばれる、原子核と物性の境界領域にある手法を主な例に取り上げ、それにまつわる量子ビーム実験の要素、光源、光学系、試料、検出器等について講義します。これら要素の仕組みについて理解すると共に、とくに試料周りについて実際に適切な条件を計算できるようになることが目標です。 Japan has many facilities for various quantum beams, including synchrotron radiation, more than almost any countries in the world. When you hear the term "quantum beam", you may think of nuclear or particle physics. However, quantum beams are also widely used in condensed matter research, such as studies of superconductivity and magnetism. In April 2024, the 3 GeV high-brilliance synchrotron radiation facility, NanoTerasu began operation to investigate the detailed properties of materials. In this course, you will study the physics—that is, the operating principles—of the instruments that form the backbone of experiments using such quantum beams. As a main example, we will focus on synchrotron-radiation-based Mössbauer spectroscopy, a technique that lies at the boundary between nuclear physics and condensed-matter physics. Through this example, the course will cover the key components of quantum-beam experiments, that is, light sources, optics, samples, and detectors. The goal is to understand the principles behind these components as well as to be able to calculate appropriate experimental conditions of samples actually. |
|---|---|
| 前もって履修 しておくべき科目 （1,000文字以内） /Prerequisites （up to 1,000 letters） |
特になし None |
| 前もって履修しておくこ とが望ましい科目 （1,000文字以内） /Recommended prerequisites and preparation （up to 1,000 letters） |
学部レベルの電磁気学・量子力学 Fundamental electromagnetism and quantum mechanics |
| 教科書等 （1,000文字以内） /Course textbooks and materials （up to 1,000 letters） |
特になし None |
| 授業内容とその進め方 （2,000文字以内） /Course outline and weekly schedule （up to 2,000 letters） |
英語タイプII(Cb)により講義を実施 第1回 目的と概要: 放射光のメスバウアー分光法の紹介 第2回 光源(1) X線の発生 第3回 光源(2) 放射光発生の工夫 第4回 光源(3) その他の量子ビームの発生 第5回 X線光学系 第6回 試料(1) X線と物質の相互作用: 散乱断面積 第7回 試料(2) X線と物質の相互作用: エネルギーによる違い 第8回 試料(3) X線と物質の相互作用: Ｘ線吸収 第9回 試料(4) 荷電粒子と物質の相互作用 第10回 試料(5) X線と原子核の相互作用: 原子核の準位 第11回 試料(6) X線と原子核の相互作用: 超微細相互作用 第12回 試料(7) X線と原子核の相互作用: メスバウアー効果 第13回 試料(8) 「普通」でない環境の物質 第14回 X線検出器 第15回 実験の誤差 Type II(Cb)：Japanese-based course, with English/Japanese materials 1. Overview: Introduction of synchrotron-radiation-based Mossbauer spectroscopy 2. Light source (1) Generation of X-rays 3. Light source (2) Generation of synchrotron radiation 4. Light source (3) Generation of other quantum beams 5. X-ray optics 6. Sample (1) Interaction of X-rays with matter: cross section 7. Sample (2) Interaction of X-rays with matter: difference by X-ray energy 8. Sample (3) Interaction of X-rays with matter: X-ray absorption 9. Sample (4) Interaction of charged particles with matter 10. Sample (5) Interaction of X-rays with nuclei: levels in a nucleus 11. Sample (6) Interaction of X-rays with nuclei: hyperfine interactions 12. Sample (7) Interaction of X-rays with nuclei: Mossbauer effect 13. Sample (8) Materials under "unusual" conditions 14. X-ray detectors 15. Experimental errors |
| 対面授業・遠隔授業の別 /Face-to-face or online lecture |
対面授業 |
| 実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience |
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| 授業時間外の学習 （予習・復習等） （1,000文字以内） /Preparation and review outside class （up to 1,000 letters） |
講義内容を復習してください。 Review the class |
| 成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） （1,000文字以内） /Evaluation and grading （up to 1,000 letters） |
授業中の小テストが計20点、レポート80点として評価。60点で合格とするが、3回分の小テストをひとつでも提出しなかった場合は0点。 Quizzes given during class are worth a total of 20 points, and the report is worth 80 points. A score of 60 points is required to pass; however, if even one of the three quizzes is not submitted, the score will be zero. |
| オフィスアワー：授業相談 （1,000文字以内） /Office hours （up to 1,000 letters） |
授業後に対応します。 Will be accepted at the end of class. |
| 学生へのメッセージ （1,000文字以内） /Message for students （up to 1,000 letters） |
この講義が、皆さんが量子ビームを使った物性研究を知るきっかけになり、少しでも親しみを感じてくれればうれしいです。また、量子ビーム施設の中には、産業利用を重視する施設も有ります。NanoTerasuはその一つです。皆さんが卒業して企業に就職しても、研究開発部署に配属された場合は、量子ビームを使う機会があるかもしれません。もちろん、研究機関に就職した場合も量子ビームを使う機会はあり得ます。そんな時に、この講義の内容がお役に立つかもしれません。 I hope this course serves as a good opportunity for you to learn about condensed-matter research using quantum beams. It would be great If it helps you feel a little more familiar with such research. Some quantum-beam facilities place strong emphasis on industrial applications; NanoTerasu is one example. Even if you join a company after graduation, you may have opportunities to use quantum beams if you are assigned to a research and development division. Of course, if you work at a research institution, you may also have chances to use quantum beams. When such opportunities arise, you may find the usefulness of what you learn in this course, hopefully. |
| その他 /Others |
特になし None |
| キーワード /Keywords |
放射光、実験物理学 Synchrotron radiation, Experimental physics |