理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
QBS500X2（量子ビーム科学 / Quantum beam science 500）イオンビーム応用工学特論Ion Beam Technology
西村 智朗Tomoaki NISHIMURA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YA522 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 火2/Tue.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | 電気電子工学専攻 |
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Outline (in English)
(Course outline) Ion beam technology is a very useful technology such as impurity doping, reforming, creation of new materials and evaluation of material properties. In this lecture, students learn the basic process for the purpose of understanding the interaction between ion beam and solid. It also aims to enhance programming skills through creation of simulation program of ion beam analysis.
(Learning Objectives) At the end of the course, students are expected to be able to explain the basic interactions of ion beams with solids, to explain depth profile analysis using ion beams, and to create a simple simulation program using a graphical-user-interface.
(Learning activities outside of classroom) Before each class meeting, students will be expected to have read the relevant chapter(s) from the text. Your required study time is at least three hours for each class meeting.
(Grading Criteria /Policy) Your overall grade in the class will be decided based on the following
give a presentation on the content of the text: 20%, mid-term short examination: 20%, completeness of the simulation program for ion scattering analysis: 20%, in class contribution: 40%.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
イオンビーム技術は半導体の特性改質，新材料の創製や物性評価に利用できるなど大変有用な技術です。本講では学生がイオンビームと固体との相互作用を理解することを目的としてその基礎過程を学びます。またイオンビームを用いた分析技術であるイオン散乱法のシミュレーションプログラムの作成を通してプログラミングスキルを高めることも目的とします。
到達目標Goal
イオンビームと固体の相互作用やイオンビームを用いた固体分析手法を理解し、受講者の研究に役立てることを目標とします。
１．イオンビームと固体（原子）との相互作用の基本現象が理解できる
２．イオンビームを用いた元素分析および深さ分布解析法（ラザフォード後方散乱法）が理解できる
３．イオン散乱のシミュレーションプログラムの作成を通してプログラミングスキルが身につく
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」「DP2」「DP3」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
本講ではイオンビームと固体との相互作用を理解することを目的として基礎過程とイオン散乱法を講述します。本講義は主に輪講形式で行い、またより理解を深めるためにイオンビーム分析のための簡易なコンピューターシミュレーションプログラムの作成を行っていきます。 課題は「学習支援システム」等を通じて行い、授業中に講評する予定です。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
あり / Yes
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1[対面/face to face]：イオンビーム応用
イオンビームを用いた分析手法の概要説明
2[対面/face to face]：イオンと原子
原子のサイズ、単位
3[対面/face to face]：弾性散乱
イオンと原子核との弾性散乱過程の詳述
4[対面/face to face]：散乱確率と散乱断面積
イオン散乱確率と散乱断面積の概念
5[対面/face to face]：散乱確率と散乱断面積
中心力による散乱断面積の導出
6[対面/face to face]：散乱確率と散乱断面積
重心系と実験室系の散乱、2体問題による断面積の導出
7[対面/face to face]：弾性散乱と核反応
弾性散乱の範囲と散乱断面積の補正
8[対面/face to face]：演習
各種原子とイオンとの散乱断面積の計算
9[対面/face to face]：固体中でのイオンのエネルギー損失過程
電子および原子核によるエネルギー損失過程
10[対面/face to face]：固体中でのイオンのエネルギー損失過程
電子によるイオンのエネルギー損失過程の詳細
11[対面/face to face]：イオン散乱による元素分析
イオン散乱スペクトル
12[対面/face to face]：イオン散乱による元素分析
元素の深さ分布解析
13[対面/face to face]：イオン散乱による元素分析
化合物の組成比解析
14[対面/face to face]：固体へのイオン注入
固体へのイオン注入による不純物ドープとイオン注入および改質などの研究例紹介
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
受講生は次回内容について英文和訳を行い、理解しにくい事柄について他人に説明出来るよう調べておいて下さい。また本授業の準備・復習時間は各３時間を標準とします。
テキスト（教科書）Textbooks
講義中に参考資料を配布します。
参考書References
1. Fundamentals of surface and thin film analysis by L.C. Feldman and J.W. Mayer(North-Holland)
2.Backscattering spectrometry by W-K. Chu, J.W. Mayer and M-A. Nicolet(Academic Press)
3.Materials analysis by ion channeling by L.C. Feldman, J..W. Mayer, and S.T. Picraux(Academic Press)
注意：以上の参考書は残念ながらすでに絶版となっていますが、必要に応じて講義中に内容を受講者に提示します。
成績評価の方法と基準Grading criteria
1. イオンビームと固体との相互作用の基本現象を理解するという目標に対して、参考資料の事前学習と内容の発表（輪番）を行い評価します(20%)
2. イオンビームを用いた元素分析および深さ分布解析法が理解できるという目標に対しては小テストを行い評価します(20%)
3．授業を通してイオン散乱のシミュレーションプログラムの作成を行い完成状態で評価します(20%)
4. 平常点(40%)
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
特になし
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
貸与パソコンの持参