دانشگاه اراک

دانشکده علوم پایه

کارشناسی ارشد فیزیک اتمی- مولکولی

بررسی عددی معادلات دیفرانسیل غیر خطی، معادله شرودینگر غیر خطی، معادله کورته وگ دی وری

استاد راهنما

دکتر بیژن فرخی

پاییز 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

فصل اول

1-1 معادلات دیفرانسیل خطی و غیرخطی.. 3

1-2 تفاوت­های بین معادلات خطی و غیرخطی .. 3

1-3 معادله شرودینگر غیرخطی.. 5

1-4 معادله کورته وگ دی وری.. 12

فصل دوم

2-1 تاریخچه …. 31

2-2 محیط غیرخطی و پاشندگی در امواج. 39

2-3 سالیتون­های روشن، تاریک و خاکستری.. 41

2-4 پایداری سالیتون 46

2-5 برخورد سالیتون ها 48

2-6 کاربرد سالیتون ها 50

فصل سوم

3-1 مقدمه 70

3-2 روش­های حل معادلات غیرخطی 70

3-3 قوانین بقا … 75

3-4-1 روش تجزیه ادومیان. 76

3-4-2 حل معادله شرودینگر غیر­خطی به روش تجزیه ادمیان. 77

3-4-3 حل معادله کورته وگ دیوری به روش تجزیه ادمیان 80

3-5-1 روش اختلال هوموتوپی ……………………………………………………………. 81

3-5-2 حل معادله غیرخطی شرودینگر با استفاده از روش اختلال هوموتوپی ………….. 83

3-5-3 حل معادله کورته وگ دی وری با استفاده از روش اختلال هوموتوپی ………….. 84

3-6-1  روش تکرار تغییرات ……………………………………………………………….. 85

3-6-2 حل معادله شرودینگر غیرخطی به روش تکرار تغییرات…………………………… 87

3-6-3 حل معادله کورته وگ دی وری به روش تکرار تغییرات …………………………. 87

فصل چهارم

4-1 جمع­بندی و ارائه نتایج ………………………………………………………………… 92

4-2 پیشنهادات ……………………………………………………………………………… 93

پیوست­ها

پیوست الف (حل معادله  به روش ADM) …………………………………………. 95

پیوست ب (حل معادله  به روش HPM) …………………………………………. 103

پیوست ج (حل معادله  به روش VIM) ………………………………………….. 111

پیوست د (حل معادله  به روش ADM) …………………………………………. 119

پیوست ه (حل معادله  به روش HPM) …………………………………………. 127

پیوست و (حل معادله  به روش VIM) ………………………………………….. 135

منابع و مأخذ ………………………………………………………………………………. 142

فهرست تصاویر

فصل اول

1-1 موجAM شامل یک موج رونده نوسانی تند تغییر و یک بسته موج کند تغییر         7

1-2 جواب سالیتونی معادله                                                                  13

1-3 جواب پوش سالیتونی معادله                                                           13

1-4 جواب تک سالیتونی معادله                                                            17

1-5 جواب دو سالیتونی معادله                                                             17

1-6 جواب  سالیتونی معادله                                                             18

فصل دوم

2-1 موج سالیتونی                                                                                    32

2-2 جواب تک سالیتونی برای معادله                                                     36

2-3 مدل زنجیره تک اتمی                                                                          36

2-4 انتشار یک موج پالس در یک سیستم خطی و غیرپاشنده                               40

2-5 انتشار یک موج پالس در یک سیستم خطی و پاشنده                                   40

2-6 انتشار یک موج در یک سیستم غیرخطی                                                  41

2-7 سالیتون روشن به صورت تکی و بسته­ای                                                   42

2-8 سالیتون تاریک به دو صورت تکی و بسته­ای                                               44

2-9 سالیتون­های تاریک و روشن                                                                  44

2-10 نمونه آزمایشگاهی                                                                             45

2-11 سالیتون خاکستری                                                                           45

2-12 نمودار اتلاف بر حسب طول موج                                                           47

2-13 پایداری یک موج تک سالیتونی                                                            48

2-14 برخورد دو سالیتون                                                                           48

2-15 پدیده تسونامی در دریا                                                                      51

چکیده مطلب

معادلات دیفرانسیلی که در مسائل فیزیکی ظاهر می­شوند، اغلب به صورت غیرخطی بوده که حل دقیق آن­ها برای دستیابی به جواب ضروری است. از آنجایی که اکثر معادلات دیفرانسیل غیرخطی، فاقد حل تحلیلی می باشند، روش­های حل عددی این معادلات برای مواردی چون فیزیک پلاسما مفید به نظر می­رسد. بدین منظور در این پایان نامه به بررسی حل عددی برخی از معادلات دیفرانسیل غیرخطی با مشتقات پاره­ای پرداخته شده است. آشنایی با معادلات دیفرانسیل غیرخطی و کاربرد آن­ها در فصل اول و معرفی سالیتون به عنوان یک نمونه جواب برای معادلات دیفرانسیل غیرخطی در فصل دوم پایان نامه آورده شده است. در فصل سوم به بررسی برخی از روش­های عددی برای این دسته از معادلات شامل روش­های تجزیه ادمیان، اختلال هوموتوپی و تکرار تغییرات پرداخته شده است. در ادامه به منظور دستیابی و مقایسه جواب دقیق با حل­های عددی، برای دو معادله غیرخطی نمونه (معادله غیرخطی شرودینگر و معادله کورته وگ دی وری) کد نویسی به کمک نرم افزار برنامه نویسی فرترن انجام شده است و در انتها با تحلیل نمودارها و مقایسه هر دسته از جواب­ها، دقت روش­های بکار برده شده سنجیده شده است. نتایج نشان می­دهند که روش تکرار تغییرات، همگرایی بیشتری داشته و با حل دقیق نیز همخوانی بیشتری دارد.

کلید واژه­ها: حل عددی، معادله دیفرانسیل، غیرخطی، سالیتون

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران مرکزی

دانشکده علوم پایه، گروه فیزیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد(M.Sc)

گرایش: هسته ای

عنوان:

به دام اندازی یون در دام پاول

استاد راهنما:

آقای دکتر هوشیار نوشاد

استاد مشاور:

آقای دکتر علیرضا درودی

بهار 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                       صفحه

مقدمه. 1

فصل اول: « به دام اندازی یون شارژ  شده با میدان های الکترومفناطیسی». 8

مقدمه. 8

1-1 دام ایده آل سه بعدی” پاول “. 9

1-2 پیکربندی الکترود برای دام های پاول. 12

1-3 پتانسیل الکترودها 13

1-4 تله یونی منبسط.. 15

1-5 حوزه های پایداری مسیر یون. 17

1-6 فرکانسهای عام. 20

1-7 محاسبات… 22

1-8 عملکرد گیراندازی یون به عنوان یک طیف سنج جرمی.. 26

1-9 تابع اسکن.. 31

1-10 محاسبه معادلات حرکت یون در دام یون  چهار قطبی 32

فصل دوم:روش حل معادلات حرکت در دستگاه های چهار قطبی هذلولوی.. 45

مقدمه. 45

2-1 معادله هیل.. 46

2-2 معادله متی یو. 49

2-3 روش ماتریسی.. 52

2-3-1 محاسبه توانهای صحیح .. 55

2-3-2 حل معادله هیل- مایسنر. 58

2-3-3 پایداری جواب… 60

2-3-4 حل معادله هیل در حالتی که F(t) مجموعی از توابع پله‌ای باشد. 62

2-3-5 حل معادله هیل با تابع موج سینوسی (متییو) 67

2-4 دینامیک فضای فاز. 68

2-5 مشخصات حرکت یون. 71

2-6 روش انتگرالگیری مستقیم. 74

الف- روش بسط تیلور. 76

ب- روش اویلر. 77

ج- روش رونگه- کوتا 78

فصل سوم: نمودارهای پایداری و ناپایداری دام یون چهار قطبی هذلولوی.. 80

مقدمه 80

3-1رسم منحنی ها 80

3-2رسم نمودارهای نواحی پایداری و ناپایداری 80

فصل چهارم: نتیجه گیری.. 94

چکیده پایان نامه:

در این پروژه دستگاه معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتاریون در دام چهار قطبی ( دام پاول) و همچنین روش حل معادلات حرکت در دستگاههای چهار قطبی هذلولوی با روش رونگه – کوتا مرتبه ی چهار حل شده است . موقعیت و سرعت یون به صورت تابعی اززمان، مسیر یون و منحنی های فضای فاز برای دو حالت پایدار و ناپایدار محاسبه شده است. سپس، نمودارهای پایداری این معادلات برای سه ناحیه که در آن ها گیراندازی صورت می گیرد تعیین شده است .

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

(پلی تکنیک تهران)

دانشکده مهندسی دریا

پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد

مهندسی سواحل

عنوان:

ارزیابی تغییرشکل و رفتار ورق‌های تقویت‌شده متاثر از خوردگی با رویکرد کاربرد در درب حوضچه‌های خشک

استاد راهنما:

دکتر محمدرضا خدمتی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

این پایان‌نامه، نتایج یک ارزیابی بر روی تغییرشکل و رفتار ورق‌های فولادی تقویت‌شده با رویکرد کاربرد در درب حوضچه خشک را ارائه می‌نماید. ورق‌های مورد اشاره، از خوردگی در وجهی که رو به سمت آب دریا می‌باشد، آسیب می‌بینند. سازه مزبور تحت بارهای برون‌صفحه‌ای، به‌ویژه بارهای هیدروستاتیک و موج، آنالیز می‌گردد. یک سری از آنالیزهای اجزاء محدود بر روی درب حوضچه خشک در هر یک از حالات خورده‌شده و خورده‌نشده انجام می‌گیرد. اثرات خوردگی به‌وسیله یک کد کامپیوتری انحصاری به مدل‌های اجزاء محدود اعمال می‌گردند. تاثیرات درصدهای مختلف خوردگی سطح بر روی مشخصات مقاومتی ورق و اثرات مترتب آن بر روی کل سازه ارزیابی می‌گردد.

فصل اول: مقدمه

مقدمه:

توسعه صنعت ناوبری و افزایش حجم تبادلات در بنادر کشور مستلزم فراهم آوری امکانات، تجهیزات و تکنولوژی غنی و به روز در زمینه ساخت، تعمیر و پذیرش شناورهاست. از مهمترین امکانات می‌توان فضای خاص و تجهیزات مورد نیاز برای تعمیر و نوسازی کشتی‌ها و شناورها را ذکر کرد. حوضچه‌های خشک[1] در محدوده‌های ساحلی به‌نحوی که قابلیت برقراری ارتباط ایمن با بدنه آبی به‌منظور انجام عملیات آبگیری و تخلیه را داشته باشند، همراه با جراثقال‌های متحرک با ظرفیت بسیار بالا از جمله این امکانات به‌شمار می‌روند [1].

تمامی کشتیهای جنگی استراتژیک و بیشتر کشتیهای بازرگانی دارای سازه‌های بسیار سنگینی با وزن حدود چند صد تن می‌باشند. چنین کشتیهای سنگینی در بخشهای زیادی از جهان از زمانهای باستان و قبل از سال 1500 میلادی وجود داشته‌اند. اطلاعات بسیار اندکی در خصوص تاسیساتی که بایستی بمنظور سرویس چنین کشتیهایی در دوره ساخت و آب اندازی یا تعمیر آنها در زیر خط آب وجود داشته باشد، در دسترس می‌باشند. در حدود سال 1500 میلادی، چهار روش برای این منظور وجود داشته است: یک کشتی می‌تواند کج شود، بر روی زمین قرار گیرد، به سمت ساحل کشیده شود و یا در حوضچه خشک قرار گیرد.

حوضچه‌های خشک، در موقعیتی که دارای جزر و مد قوی می‌باشد حتی در جاییکه کمترین نیاز به آن احساس می‌شود، آسانترین گزینه برای ساخت و بهره‌برداری می‌باشد [2]. حوضچه خشک به‌عنوان یکی از ابنیه‌های به آب‌اندازی و یا خارج نمودن کشتی که عمدتاً به‌منظور تعمیر کشتی در زمانیکه حوضچه فاقد آب باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این حوضچه‌ها قادر به پرشدن به‌وسیله آب دریا در زمان باز‌بودن دیوار متحرک و تخلیه آب بوسیله پمپ‌های مکنده آب در زمان بهره‌برداری و انجام تعمیرات بر روی کشتی می‌باشند. مزیت استفاده از حوضچه‌های خشک در سادگی اجرا و بهره‌برداری از آنها می‌باشد.

حوضچه‌های خشک دارای سه دیواره ثابت بتنی بوده و کف آن از نوع کف بتنی وزنی یا دال خمشی می‌باشد که در شرایط خاص ممکن است نیاز به اجرای شمع داشته باشند [3]. این سازه‌ها معمولا از یک طرف به دریا متصل بوده و با یک درب بزرگ از محیط دریا ایزوله می‌گردند. سازه درب حوضچه خشک باید توانایی آب بندی محیط داخل حوضچه را دارا بوده و در برابر فشار آب پشت درب از استحکام کافی برخوردار باشد. همچنین با توجه به ورود و خروج شناورها، امکان برداشتن و جابجا کردن آسان را داشته باشد. از این‌رو استفاده از سازه‌های فلزی با دیواره‌های تقویت شده برای درب حوضچه خشک امری رایج می‌باشد. سازه درب بسته به ابعاد حوضچه ونیروهای وارده از سازه‌های ساده با تقویت‌کننده‌های افقی و عمودی تا سازه‌های دوجداره با قابلیت شناوری می‌تواند متغیر باشد. در ادامه این فصل، اقدام به ارزیابی مساله نموده و مروری بر سوابق مطالعات انجام شده و اهداف اصلی و حوزه مطالعاتی تعریف‌شده برای این پایان‌نامه خواهیم پرداخت. در فصل دوم نیز، با انواع حوضچه‌های خشک و اقسام درب‌ فلزی آنها آشنا خواهیم شد.

1-1- ارزیابی مسأله

پانلهای ورقی تقویت‌شده فولادی به‌صورت بسیار گسترده‌ای به‌عنوان اجزای اولیه بسیاری از سیستم‌های سازه‌ای نظیر تیرهای حمال قوسی شکل، هواپیماها، کشتی‌ها و سازه‌های فراساحلی به‌کار برده می‌شوند. سادگی ساخت و نسبت مقاومت به وزن بالای آنها، جذابیت خاصی به اینگونه ورقها داده است. تقویت‌کننده‌ها، وزن بسیار کمی در مقایسه با وزن کل سازه را دارا می‌باشند، در حالیکه به‌میزان قابل توجهی بر پایداری و مقاومت آن تاثیر می‌گذارند [4]. ورقهای تقویت شده بطور معمول شامل یک ورق با تقویت‌کننده‌های با فواصل مساوی جوش‌شده در یک طرف و تقویت‌کننده‌های متقاطع میانی می‌باشند. معمولترین مقاطع عرضی تقویت‌کننده عبارت از مقاطع حبابی، تسمه‌ای، سپری و نبشی می‌باشند [5].

صفحات، در حالات تقویت شده یا تقویت نشده، مهمترین المانهای سازه‌ای در سازه‌های دارای دیواره‌های نازک، مانند کشتی‌ها و سازه‌های فراساحلی می‌باشند [6]. بارهای فشاری درون صفحه‌ای تقریبا بیشترین بارهای وارده بر روی چنین المانهایی هستند. مقاومت ورقها و المانهای ورق‌های تقویتی بر روی ظرفیت سازه‌ای کلی تاثیر می‌گذارد [7]. در طراحی کشتیها و سازه‌های فراساحلی، ضروری است اطمینان حاصل کنیم که سازه دارای مقاومت کافی برای تحمل شرایط بارگذاری حدی[1] باشد. مقاومت ورقها و ورقهای تقویت شده بر روی ظرفیت سازه‌ای کلی یا مقاومت نهایی کل سازه تاثیرگذار می‌باشند [6].

از سوی دیگر، کشتیها و سکوهای فراساحلی در یک محیط دریایی تهاجمی بکار برده می‌شوند. در اثر فعل و انفعالات بین ساختارهای فلزی کشتی‌ها و سکوهای فراساحلی با محیط دریایی، خوردگی ایجاد می‌شود [7]. مشکلات خوردگی و مربوط به خوردگی بعنوان مهمترین فاکتورهایی که سبب فروافت سازه‌ای مرتبط با سن کشتیها و بسیاری از سایر انواع سازه‌های فولادی می‌گردند، شناخته می‌شوند. خوردگی دارای اثر مضری از نقطه نظر ایمنی می‌باشد و می‌تواند موجب رخنه در ضخامت[2] ، ترکهای خستگی[3] ، شکستگی ترد[4] و گسیختگی ناپایدار[5] شود. چنین تاثیراتی بسته به نوع کشتی یا سازه‌های فراساحلی، می‌تواند سبب خطرات جانی و آلودگی‌های زیست محیطی گردد.

کمیته ساختمان کشتی[6]، هشت نوع طبقه‌بندی را برای خوردگی تعریف نموده است. این طبقه‌بندیها مشتمل بر خوردگی یکسان یا عمومی، خوردگی گالوانیکی، خوردگی ناشی از ترک مویی، خوردگی حفره‌دار، خوردگی درون دانه‌ای، فروشست انتخابی[7]، خوردگی سرعت و ترکهای خوردگی تنشی می‌باشند. بعلاوه، این موضوع بایستی تاکید گردد که انواع خوردگیهای مزبور از یکدیگر کاملاً مستقل نبوده و درجات معینی از همپوشانی بین آنها برقرار است [6].

خوردگی در سازه‌های دریایی عمدتا به دو شکل خوردگی عمومی و خوردگی محلی دیده می‌شود. عموماً، خوردگی حفره‌دار بعنوان بیشترین حمله خورنده محلی شناخته می‌شود و در مقایسه با کل سطح درمعرض، نسبتاً کوچک می‌باشند. بعنوان مثالی از خوردگی عمومی می‌توان به چارچوبهای نگهدارنده کشتی‌های فله‌بر که دارای پوشش محافظتی نظیر رنگهای اپوکسی می‌باشند، اشاره نمود [7]. خوردگی حفره دار، در سازه‌های فولادی که در تماس با آب هستند یا در معرض شرایط آب و باد هستند، همچنین در مخازن حامل محموله‌های مایع ایجاد می‌شود (شکل ‏1‌.‌‌1). معمولاً سوراخها در امتداد گرانش رشد می‌نمایند. حفره‌های خیلی عمیق می‌توانند سبب ایجاد سوراخ در صفحه گردیده و ممکن است سبب آلودگی جدی شوند. حفره‌ها در ورقهایی که زیر آب نمی‌روند و یا صرفاً در معرض اسپری آب هستند، ایجاد نمی‌شوند. در صورت مشاهده خوردگی متمرکز در چارچوبهای نگهدارنده فله‌برها، محلهای حملات خورنده که حفره‌ای هستند نسبتاً بزرگ می‌باشند (تقریباً تا قطر 50 میلی‌متر) [6].

خوردگی عمومی مشکلی است که در المانهای صفحه‌ای که فاقد پوشش محافظتی هستند، رخ می‌دهد (شکل ‏1‌.‌‌1) و سطوح ورق ممکن است به‌صورت طیف‌های موجی‌شکل خورده شوند [7]. این نوع خوردگی به شکل زنگ بر روی سطوح فولادی محافظت نشده ظاهر می‌شوند. مقیاس زنگ زدگی دائماً ارتباط آهن تازه با حملات خورنده را قطع می‌نماید. همچنین، مقیاس زنگ زدگی دارای عمق ثابت و غلظت یکنواختی بر روی سطح می‌باشد. خوردگی عمومی بر روی کل سطح صفحه فولادی گسترش می‌یابد و سبب کاهش ضخامت، و متعاقب آن موجب تسهیل ترکهای خستگی، شکستگی ترد و گسیختگی ناپایدار می‌گردد [6].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده ‌‌‌فیزیک

پایان نامه کارشناسی ارشد

عنوان:

بررسی اثر کازیمیر با در نظرگرفتن شرایط مرزی به عنوان قیود دیراک

استاد راهنما:

دکتر احمد شیرزاد

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فهرست مطالب…………………………………….. هشت

چکیده……………………………………………………. 1

پیش گفتار…………………………………………….. 2

0-1    پیدایش اثر کازیمیر…………………………….. 2

0-2    هدف کلی……………………………………… 3

0-3    محتوای پایان نامه……………………………… 4

فصل اول  مقدمه………………………………………. 7

1-1   تاریخچه و مفهوم خلاء کوانتومی…………….. 7

1-2   نیروهای وان در والس……………………………. 8

1-3   مفهوم نیروی کازیمیر……………………………. 10

1-4    نیروی کازیمیر…………………………………… 11

1-5  رهیافت های نیروی کازیمیر……………………… 11

1-5-1   رهیافت انرژی نقطه صفر…………………….. 12

1-5-2   رهیافت فشار تابشی نقطه صفر…………….. 13

1-6      نیروی کازیمیر و شرایط مرزی……………….. 14

1-7     درک شهودی مقادیر نیروی کازیمیر………….. 14

1-8     نیروی کازیمیر و هندسه اجسام……………… 15

1-9     اندازه گیری اثر کازیمیر…………………………. 16

1-10     نیروهای کازیمیر و افت و خیزها…………………. 18

1-10-1    نیروهای مربوط به افت و خیزهای کوانتومی…….. 18

1-10-2     نیروی کازیمیر مربوط به افت و  خیزهای گرمایی…..20

1-11      معرفی اثر دینامیک کازیمیر……………………….. 20

1-11-1    اثر دینامیک کازیمیر و شرایط مرزی………………. 21

1-11-2     اثر دینامیک کازیمیر و شکل سطح مرزها………….. 22

1-11-3     آزمایش هایی در مورد اثر دینامیک کازیمیر……….. 22

1-12    مانسته اثر کازیمیر در فیزیک کلاسیک………………… 23

1-13    نقش اثر کازیمیر در شاخه های مختلف فیزیک………. 23

فصل دوم   کوانتش میدان های اسکالر و الکترومغناطیس با استفاده از قیود دیراک……25

مقدمه……………………………………………… 25

2-1    معرفی دستگاه های مقید………………………………. 26

2-1-1     دستگاه های تکین و قیود……………………………. 26

2-1- 2    قیود نوع اول و نوع دوم………………………………. 29

2-1-3    کروشه دیراک……………………………………….. 30

2-2    کوانتش سیستم های مقید……………………………. 30

2-3     کوانتش میدان کلین گوردون در حجم محدود با استفاده از قیود دیراک…..32

2-3-1    حل معادله میدان کلین گوردون………………………..32

2-3-2    کوانتش دستگاه بدون حل معادلات حرکت………….. 33

2-3-3     محاسبه میدان کلین گوردون با شرط مرزی نویمان….37

2-4    کوانتش میدان الکترومغناطیس با استفاده از قیود دیراک در حجم محدود….37

2-4-1   اصول کار…………………………………….. 37

2-4-2   کوانتش میدان الکترومغناطیسی……………….. 38

2-4-3    تعریف شرایط مرزی و محاسبه قیود……………. 39

2-4-4    اعمال قیود بر بسط مولفه های میدان…………. 41

فصل سوم  خلاء الکترومغناطیسی………………………. 42

3-1     معرفی……………………………………… 43

3-2     نوسانگر هارمونیک…………………………………. 43

3-3     رابطه مدهای میدان و نوسانگر هارمونیک……….. 45

3-4    کوانتش مدهای میدان………………………………… 46

3-5     میدان در فضای آزاد…………………………………… 47

3-6     ضرورت میدان خلاء…………………………………….. 49

3-7     اثر کازیمیر…………………………………….. 50

فصل چهارم  نیروی کازیمیر برای میدان های اسکالر و الکترومغناطیس……54

4-1       میدان اسکالر کوانتیده در  فاصله محدود…………. 55

4-1-1     منظم سازی میدان اسکالر با تابع نمایی……………56

4-1-2     منظم سازی میدان اسکالر با تابعی دیگر………….. 58

4-2      نیروی کازیمیر برای میدان الکترو مغناطیس…………… 59

4-2-1       صفحات رسانای موازی………………………….. 59

4-2-2 به دست آوردن نیروی کازیمیر میدان الکترو مغناطیسی با استفاده از روش بررسی سازگاری قیود…..62

4-3    فشار تابشی خلاء: توضیح فیزیکی نیروی کازیمیر………….. 66

فصل پنجم  نیروی کازیمیر برای یک ریسمان باز……………….. 68

5-1    ریسمان باز در حضور میدان مغناطیسی B……………….

5-2   معادلات میدان، شرایط مرزی و قیود ریسمان…………… 70

5-3    انرژی نقطه صفر ریسمان………………………………… 75

5-4   منظم سازی انرژی نقطه صفر و محاسبه نیروی کازیمیر……… 76

5-5   حالت کلی دیگر…………………………………….. 77

5-6    نتیجه گیری……………………………………… 78

مراجع………………………………………………. 79

چکیده:

هدف اصلی این پایان نامه پیوند بین دو مبحث دستگاههای مقید و اثر کازیمیر می باشد. نقطه مشترک این دو مبحث مهم را می توان در شرایط مرزی یافت. در این تحقیق برای به دست آوردن نیروی کازیمیر میدان های کلین گوردون، الکترومغناطیس و ریسمان باز، از روش کوانتش سیستم های مقید با در نظر گرفتن شرایط مرزی به عنوان قیود استفاده شده است. برای این منظور پس از محاسبه سازگاری قیود مذکور با هامیلتونی کل و اعمال زنجیره کامل قیود بر بسط فوریه مولفه های میدان  مد های غیر فیزیکی حذف شده  و به فضای فاز کاهش یافت دست می یابیم. سپس با تبدیل کروشه دیراک مدهای باقی مانده به جابه جا گر، سیستم را  کوانتومی می کنیم و عملگر انرژی را بر حسب مدهایی فیزیکی بیان می کنیم. منشا اثر کازیمیر در مقایسه مدهای حاضر در عملگر انرژی دستگاه دارای شرایط مرزی با دستگاه بدون مرز است. به بیان دیگر نشان می دهیم که اعمال قیود ناشی از شرایط مرزی منجر به حذف برخی از مدها و ظهور نیروی کازیمیر می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه مازندران

دانشکده علوم پایه

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک هسته­ای

موضوع:

بررسی نظری معادله حالت مخلوط دوتایی کروی سخت ایزوتوپ های هیدروژن

استاد راهنما:

دکتر محمدرضا پهلوانی

استاد مشاور:

دکتر سید محمد متولی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

مقدمه…………………………….1

فصل اول- مبانی همجوشی هسته ­ای…………………………… 5

1-2-همجوشی مغناطیسی…………………………… 15

-2-2-1 مراحل همجوشی به روش محصورسازی اینرسی…………. 23

-3-2-1وضعیت……………………………. 30

-3-1 شیوههای توصیف پلاسما…………………………. 31

-1-3-1توصیف پلاسما به صورت مایع………………………….. 33

-2-3-1 معادلۀ حالت در تصویر شیمیای…………………………… 33

فصل دوم- نظریه اختلال…………………………… 36

-1-2نظریه اختلال مکانیک آماری…………………………… 36

-2-2 مبنای مکانیک آماری تابع توزیع شعاعی……………………….. 42

-3-2نظریه های تابع توزیع شعاعی (RDF) ………………………….46

-4-2 آمارهای کوانتمی از مجموعه های تقریباً کلاسیک……………..47

-1-4-2 تبدیل مجموع حالات……………………………. 49

-5-2 معادله حالت برای مخلوط مایع افزایشی………………………. 55

1-5-2 – شرایط توافق مربوط به مقادیر نقطه تماس تابع توزیع شعاعی برای یک مخلوط دوتایی کروی سخت……….56

-2-5-2 بیان تحلیلی برای مقادیر تماس تابع توزیع مربوط به مخلوط مایع کروی سخت……….60

-3-5-2 بهبود تابع توزیع تماس و معادله حالت با استفاده از شرایط توافق……………..62

فصل سوم- کاربرد معادله حالت و روشهای محاسباتی……………………….65

3-1- معادله حالت  (EOS) ………………………….65

3-2-انرژی آزاد هلمولتز مخلوط…………………………… 69

3-3-پتانسیل برای سیستم برهمکنشی …………………………….. 73

3-4-تابع توزیعHS…………………………..

3-4-1-شعاع مؤثر  کروی  سخت……………………………. 79

3-5-محاسبات عددی…………………………… 81

3-6-نتایج…………………………… 86

فصل چهارم-بحث و نتیجه گیری…………………………… 100

چکیده:

نظریه اختلال مکانیک آماری انتخاب مناسبی برای محاسبه معادله حالت مخلوط دوتایی در گستره وسیعی از دما و چگالی می­باشد. اجزاء تشکیل دهنده مخلوط توسط پتانسیل دو جمله­ای شامل دافعه کوتاه برد و جاذبه بلند برد  exp-6 باکینگهام باهم برهمکنش می­کنند. از آنجاییکه  دوتریوم و تریتیوم عناصری سبک می­باشند، اثر کوانتمی توسط تصحیح مرتبه اول در قالب بسط ویگنر-کریکوود اعمال می­شود. در این پژوهش از تابع توزیع شعاعی استفاده نمودیم که در دما و چگالی بالا نتایج قابل قبولی می­دهد. علاوه بر این ما تأثیر مقادیر مختلف چگالی­، دما  و کسر مولی تریتیوم را بر روی خواص مخلوط  بر پایه نظریه اختلال مکانیک آماری مورد مطالعه قرار داده­ایم. در انتها، معادله حالت  مخلوط در بازه وسیعی از چگالی و دما پیشبینی شده است.

مقدمه:

 مسئله انحلال پذیری متقابل به عنوان تابعی از نسبت اجزای سازنده[1]، دما و فشار در یک مخلوط برای طراحی دستگاهی جهت جداسازی یا ترکیب(تشکیل) یک فاز همگن بسیار مفید می­باشد.  همچنین شرایط با دما و فشار بسیار زیاد شرایط لازم برای تحقیق در مورد انفجارهای چگال را فراهم می­آورد. محصورسازی اینرسی با تراکم سوخت تا چگالی زیاد و زمان محصورسازی بسیار کوتاه روشی متفاوت را برای دستیابی به همجوشی هسته­ای ایجاد می کند. در این روش با استفاده از تابش باریکه های لیزری پرقدرت و یا ذرات باردار پرانرژی که از شتابدهنده ها تولید می شوند، مواد همجوشی کننده را بهم نزدیک کرده و احتمال همجوشی را افزایش می دهند. برای این منظور ساچمه[2] های بسیار کوچک (به قطر 1.0 تا چند میلیمتر) که حاوی سوخت همجوشی با چگالی حجمی هیدروژن مایع در حدود4.5  10²² cm^-3   و چگالی جرمی حدود 0.2 g .cm^-3 ]1[ هستند، از جهات مختلف و بطور متقارن و همزمان تحت تابش پرتوهای لیزر با انرژی بالا و یا پالس شدیدی از ذرات شتابدار پر انرژی قرار می گیرند. در دما و فشار خیلی زیاد، اندازه­گیری مستقیم به علت شرایط نامطلوب آزمایشگاهی امکان پذیر نمی­باشد، از این رو، یک رهیافت تئوری، در صورتیکه اثرات دما (T) و فشار(P) بوضوح در فرمالیزم وارد شود، بر اساس تئوری مخلوط بسیار مورد سودمند است.  برای تحت شوک قرار دادن مخلوط مورد نظر باید معادله حالت مخلوط معلوم باشد. لذا ما در این کار تحقیقاتی معادلۀ حالت مخلوط مایع   در دمای پائین و فشار نسبتا بالا  را مورد بررسی قرار داده­ایم.

 سیستم مخلوط   به علت اهمیت زیاد از دیدگاه تئوری مورد توجه قرار گرفته است [4-2]. اجزاء سازنده­ای از این نوع بعنوان موادی که در دما و فشار زیاد خصوصیات مشخصی را بروز دهند شناخته شده­اند، زیرا در فشارهای زیاد این مخلوط جداشدگی فازی مایع-مایع را بروز می­دهد. هر دو  دارای برهمکنش­های­ جاذبه و دافعه پیچیده­ای هستند [5]. از این رو نیروهای بین مولکولهای متفاوت در مخلوط نقش قابل توجهی [7و6] در شکل گیری  خصوصیات آنها ایفا می کند. همچنین به علت جرم پایین این دو ذره تاثیرات کوانتمی را در دماهای پائین با اهمیت می­گردد.

ما در این کار تحقیقاتی نظریه اختلال مکانیک آماری [8] را بر روی یک مخلوط دوتایی کروی سخت[3]با تصحیحات لازم برای نیروهای جاذبه و اثرات کوانتمی مورد مطالعه قرار داده­ایم.  شعاع پوسته سخت وابسته به دما است، از این رو، حلالیت مخلوط   را  در بازه وسیعی از دما و فشار می­توان بدست آورد. پتانسیلهای با دافعه ملایم مانند باکینگهام exp-6 حقیقی­تر از پتانسیلهای یوکاوا یا چاه مربعی می­باشد و خواص ترمودینامیکی دقیقی را ارائه می­دهد [8]. از اینرو برای رسم نمودار فاز مخلوط دوتایی مولکولهای کروی سخت از  پتانسیل باکینگهام استفاده کرده­ایم [9]. همچنین برای بررسی اثر کوانتمی، تصحیح مرتبه اول بسط ویگنر-کریکوود[4]  [11و10] را اعمال خواهیم کرد. با احتساب بخش­های مختلف انرژی آزاد هلمهولتز، ما قادر به ارائه نسخه پیشرفته­تری از معادله حالت برای مطالعه عامل تراکم (Z) و دیگر پارامترهای ترمودینامیکی خواهیم بود. از این فرضیات برای تحقیق اثرات  فشار و دما  (T , P) روی خواص ترمودینامیکی مخلوط   در بازه وسیعی از چگالی و نحوه ترکیب اجزای سازنده آن استفاده خواهیم نمود. علارغم ساختار ساده الکترونی هیدروژن و ایزوتوپهای آن، توصیف دقیقی از خصوصیاتشان در چگالیهای بالا تحت تراکم شوک و معادله حالت آنها در مخلوط در دست نیست  اما به کمک بعضی مدلهای تقریبی وبا استغاده از تئوری اختلال و وردشی با تصحیح کوانتمی و پتانسیلexp-6  باکینگ هام برای استفاده در معادله شوک هیوگونیت برای مخلوط فوق استفاده نموده­ایم.  چن[5] در سالهای 1999و2006 میلادی با استفاده از روش وردشی معادله حالت مخلوط  رابدست آورد و با نتایج تجربی چگالی مایع بدست آمده توسط شبیه سازی و آزمایشات نیلز در1980 مقایسه نمود ونشان داد که تئوری مورد استفاده با نتایج تجربی تطبیق خوبی دارد. در چند سال گذشته پیشرفت های چشم گیری به صورت تئوری و عملی در معادله حالت هیوگونیت دوتریم مایع وهلیم  توسط ابلینگ و بولو[6]  در1991 میلادی و انجام گرفت. علی[7] در 2004 میلادی  بر روی مخلوط   با استفاده از روش اختلال مطالعاتی انجام داده و در مقایسه با نتایج تجربی در محدوده خاص این روش را تائید نمود. اما روش های تئوریکی هنوز کاملا قادر به توصیف این عناصر ساده در چگالی های بالا نمی­باشند. ما نیز با استفاده از روش های فوق  به بررسی معادله حالت مخلوط دو ذره  ،   می­پردازیم. لذا ابتدا در فصل یک اصول و مبانی همجوشی هسته­ای را شرح داده و ارتباط مطالعۀ انجام شده را با همجوشی بیان می­کنیم. سپس در فصل دوم به شرح اصولی که نظریه مورد استفادۀ ما بر آن استوار است می­پردازیم. در فصل سوم نحوه استفاده از این نظریه در مخلوط مورد نظر را ارائه خواهیم نمود. و در نهایت نتایج خود را با نتایج نظریات دیگر و شبیه سازی  مقایسه کرده و پارامترهای ترمودینامیکی دیگر مربوط به مخلوط دوتریوم و تریتیوم را محاسبه می­کنیم.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه صنعتی شاهرود

دانشکده فیزیک

گروه فیزیک

پایان نامه ارشد جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

عنوان:

رهیافت کوانتومی به اثر فارادی و دوفامی دایروی نانو ساختارها

اساتید راهنما :

دکتر حسین عشقی

دکتر میر فائز میری

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول: مقدمه ………………………………………………………………………..1

1-1.چرخش اپتیکی و دوفامی دایروی ………………………………………………..3

1-2.چرخش فارادی ………………………………………………………………………8

1-3.بررسی فعالیت اپتیکی با فرض کوانتش ماده و کلاسیک بودن نور …………..12

1-4.لزوم کوانتش میدان الکترومغناطیس …………………………………………….17

1-5.پایان نامه ……………………………………………………………………………19

فصل دوم: کوانتش میدان الکترومغناطیسی…………………………………………….21

2-1.مقدمه ………………………………………………………………………………….23

2-2.نظریه پتانسیل برای میدان الکترومغناطیسی کلاسیکی ………………………..23  

2-3.پیمانه کولن ……………………………………………………………………………25

2-4.میدان کلاسیکی آزاد …………………………………………………………………25

2-5.نوسانگر هارمونیک مکانیک کوانتومی ………………………………………….29

2-6.کوانتش میدان …………………………………………………………………………31

فصل سوم: پدیده چرخش اپتیکی: رهیافت نظریه میدان کوانتومی الکترومغناطیسی….. 35

3-1.مقدمه …………………………………………………………………………………….37

3-2.ماتریس پراکندگی …………………………………………………………………….39

3-3.هامیلتونی برهم کنش ……………………………………………………………….40

3-4.چرخش اپتیکی …………………………………………………………………..47

فصل چهارم: حالت های اتمی جمعی و متغیرهای دینامیکی جمعی ………………. 77

4-1.اثرات جمعی …………………………………………………………………………..79

4-1-1.حالت های دیکی ……………………………………………………………….86

4-1-2.تبهگنی حالت های دیکی ……………………………………………………..99

4-2.تابش اتمی دسته جمعی …………………………………………………………101

4-2-1.ابرتابش دیکی …………………………………………………………………..101

4-2-2.تابش دسته جمعی در حالت حاصلضربی اتمی ………………………….105

4-2-3.تحول زمانی ابرتابش ………………………………………………………….109

جمع بندی و کارهای پیش رو  …………………………………………………… 113

منابع ………………………………………………………………………………… 115

چکیده:

موادی که صفحه قطبش نور قطبیده خطی فرودی را می چرخانند، مواد فعال اپتیکی نامیده می شوند. ما در این رساله نتایج بارون و آتکینز برای توجیه این پدیده را بازآفرینی می کنیم. ویژگی اصلی این روش، کوانتش هر دو سیستم میدان الکترومغناطیسی و اتم است. ما همچنین مروری بر پدیده ابرتابش می کنیم. این اثر دسته جمعی که مجموعه  اتم، تابشی شدیدتر از  برابر تابش یک اتم دارند، شاید به حوزه فعالیت اپتیکی هم قابل تعمیم باشد.

فصل اول: مقدمه

1-1- چرخش اپتیکی و دوفامی دایروی

به پدیده چرخش صفحه قطبش نور قطبیده تخت در اثر عبور از محیط، فعالیت اپتیکی گفته می شود. هرگاه یک باریکه نور قطبیده خطی از یک محیط فعال اپتیکی مطابق شکل زیر عبور کند، صفحه قطبش نور آشکار شده با زاویه ای متناسب با طول مسیر نور چرخش می یابد [8].

فعالیت اپتیکی بلور کوارتز برای اولین بار توسط آراگو[1] (1811) مشاهده گردید. آزمایش های پیرو توسط بیو[2] (1812) انجام شد که دو اثر متمایز را کشف کرد: 1- چرخش اپتیکی، که چرخش سطح قطبش باریکه نور قطبیده خطی است. 2- پاشندگی چرخش اپتیکی، که چرخش نابرابر صفحه قطبش طول موج های متفاوت نور است.

مواد فعال اپتیکی را از لحاظ چرخش صفحه قطبش نور فرودی به دو دسته تقسیم می نمایند. اگر صفحه قطبش به صورت ساعتگرد بچرخد، ماده را راستگرد و اگر چرخش صفحه قطبش پادساعتگرد باشد، ماده را چپگرد می نامند. به عنوان مثال سدیم کلراید، سولفور جیوه و انواع به خصوصی از قندها نمونه هایی از مواد فعال اپتیکی محسوب می شوند. اگرچه کوارتز مذاب از لحاظ اپتیکی همسانگرد است، بلور کوارتز علاوه بر فعال اپتیکی بودن دارای خاصیت شکست دوگانه نیز می باشد. بلور کوارتز به دو صورت راستگرد و چپگرد موجود است. جدول (1-1) توان چرخشی خاص دو نوع بلور کوارتز را به ازای طول موج های مختلف برای نور انتشار یافته در راستای محور اپتیکی نشان می دهد.

از جدول بالا واضح است که میزان فعالیت اپتیکی کوارتز برحسب طول موج تغییر می کند. به این تغییر توان چرخشی برحسب طول موج، پاشندگی چرخشی گفته می شود [8].

منشا فعالیت اپتیکی طبیعی، ساختار بلوری یا ساختار مولکولی کایرال می باشد. اگر ساختار غیرمنطبق با تصویر آینه ای خود باشد فعالیت اپتیکی ممکن است رخ دهد [7].

در حوزه الکترومغناطیس کلاسیک، فعالیت اپتیکی را می توان براساس مدل ساده و زیبای فرنل توضیح داد. کافی است فرض کنیم که سرعت انتشار نور قطبیده دایروی راست، متفاوت با سرعت انتشار نور قطبیده دایروی چپ در محیط است [8]. برای بیان این موضوع، استفاده از بردار جونز مناسب است. فرض می کنیم که  و  به ترتیب ضریب شکست محیط برای نور قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد با فرکانس  را نشان دهند.  و  می گیریم. بردار جونز موجهای راستگرد و چپگرد عبارتند از.

با فرض اینکه باریکه نور فرودی قطبیده خطی و قطبش اولیه در راستای افقی است، می توان بردار جونز اولیه را برحسب دو بردار جونز بالا نوشت.

2-1- چرخش فارادی

هرگاه یک دی الکتریک ایزوتروپیک در میدان مغناطیسی قرار داده شود و یک باریکه نور قطبیده خطی از آن در راستای میدان عبور داده شود، آنگاه شاهد چرخش صفحه قطبش نور خواهیم بود. به عبارت دیگر حضور میدان سبب فعالیت اپتیکی ماده می شود [8]. این پدیده در سال 1845 توسط مایکل فارادی[1] کشف گردید.  میزان چرخش صفحه قطبش نور متناسب با اندازه میدان مغناطیسی  و طول مسیر حرکت نور در محیط  است، یعنی.

معروف به ثابت وردت[1] است.  مشخصه ماده می باشد. به عنوان مثال مقادیر ثابت وردت چند نمونه در نور زرد با طول موج 5890 آنگسترم در جدول (1-3) آورده شده است.

در حوزه فیزیک کلاسیک به منظور شرح اثر فارادی، می بایست معادله حرکت الکترون های مقید در حضور میدان مغناطیسی خارجی  و میدان الکتریکی نوسانی  نور را بررسی کرد. معادله دیفرانسیل حرکت الکترون عبارت است از:

در این معادله  مکان الکترون از نقطه تعادل آن،  ثابت فنر معادل،  جرم الکترون و  بار الکترون می باشد. به منظور ساده سازی محاسبات از نیروی کوچک حاصل از میدان مغناطیسی نور و نیز اثرات میرایی صرف نظر شده است. با فرض اینکه میدان  بستگی زمانی  دارد،  نیز دارای بستگی زمانی هارمونیک مشابه است. پس می توان نوشت:

قطبش محیط  است. در اینجا  تعداد الکترون در واحد حجم محیط می باشد. بنابراین رابطه (1-12) را می توان بصورت زیر بازنویسی نمود:

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه فردوسی مشهد

دانشکده علوم پایه

 گروه فیزیک

عنوان:

سنتز و بررسی خواص ترموالکتریکی نانوپودر NaCo₂O₄

استاد راهنما :

دکتر احمد کمپانی

استاد مشاور:

 دکتر سید محمد حسینی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

در این پژوهش، نانوپودر سرامیکی با ترکیب NaCo₂O₄  به روش احتراق ژل تهیه و سپس تأثیر­­دمای تکلیس بر­ ویژگیهای ساختاری­ نمونه­ بوسیله پراش پرتوی X (XRD)، میکروسکوپ الکترونی (TEM) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) بررسی شده است. نتایج حاصل از پراش پرتوی X نشان می دهد که در دمای تکلیس ˚C800 ساختار هگزاگونال به طور کامل شکل گرفته است. پارامتر شبکه با استفاده از طیف XRD و نرم افزار Celref برای دمای ˚C800 محاسبه شده است. اندازه دانه­ها به کمک رابطه شرر ،63/76 نانومتر و با استفاده از تصویرTEM ،40 نانومتر بدست آمد. در طیف FTIR مربوط به این ترکیب، دو قله جذبی دیده می­شود که مربوط به پیوندهای فلز- اکسیژن (M-O) در این ساختار است و در اینجا (M=Na, Co) می­باشد.

در بخش دوم پایان نامه، که مربوط به بررسی ویژگی ترمو الکتریکی این نانوپودر می­باشد، نمونه تکلیس شده در دمای˚C 800 انتخاب کردیم . نمودار تغییرات مقاومت ویژه بر حسب دما  نشان می دهد که مقاومت ویژه با افزایش دما افزایش می یابد و در نتیجه نمودار رسانندگی الکتریکی بر حسب دما روند کاهشی دارد . در نمودار رسانندگی گرمایی بر حسب دما شاهد افزایش رسانندگی گرمایی نسبت به دما هستیم. مقدار نسبی ضریب سیبک اندازه گیری شده برابر51 /96 میکرو ولت بر کلوین بدست آمد و در نهایت نمودار ضریب سیبک بر حسب دما رسم شده است که نشان می دهد با افزایش دما مقدار آن افزایش می‌یابد.

فصل اول: مقدمه ­ای بر ­پدیده ­ترموالکتریک

1-1- مقدمه

اثر ترموالکتریک1 عبارت است از: تولید جریان الکتریکی دریک رسانا به سبب اختلاف دما بین دو نقطه در آن.  Thermoاز واژ­ه­ی یونانی thermos   به معنی گرما گرفته شده و electric صفت نسبی Electricity به  معنی برق است. ترموالکتریسیته، همانطور که از نام آن بر می‌آید، به پدیده‌هایی اشاره دارد که انرژی گرمایی والکتریسیته را شامل می­شود.

در سال 1821 دانشمندی به نام سیبک1 اولین گزارش مربوط به مشاهدات اثرات ترموالکتریکی را به فرهنگستان علوم  پروسیان2 ارائه کرد. وی با گرم کردن محل اتصال دو رسانای نامتجانس توانسته بود بین دو سر دیگر آنها یک اختلاف پتانسیل ایجاد کند. علی رغم اینک سیبک فهم کاملی از این آزمایشات نداشت و نمی توانست این اثرات را به خوبی توجیه کند، اما توانست اثرات ترموالکتریکی را در رساناهای مختلف دیگر مشاهده کند.

13 سال بعد، یک ساعت ساز فرانسوی به نام پلتیه3 نتایج کم و بیش مشابهی را ارائه کرد و دومین اثر ترموالکتریکی را کشف نمود. او نشان داد که هر گاه جریان الکتریکی از محل اتصال دو رسانای متفاوت عبور داده شود، بسته به جهت جریان، فرآیند جذب یا تولید گرما انجام می­شود. باید توجه داشت که این اثر کاملاً با اثر گرما مقاومتی ژول  تفاوت دارد. پلتیه هم همانند سیبک به طور کامل نتوانست ماهیت فیزیکی نتایج بدست امده را توضیح دهد،اما در سال 1838، لنز4 نشان داد که آب در محل اتصال بیسموت- آنتیموان می­توانست یخ ببندد و چنانچه جهت جریان عوض می­شد یخ تولید شده ذوب می­شد.

تامسون5 که بعداً به لرد کلوین معروف شد، متوجه شد که می­بایست بین اثر سیبک و اثر پلیته ارتباط وجود داشته باشد. او توانست این ارتباط را با استفاده از مباحث مربوط به ترمودینامیک مشخص و نتیجه­گیری کند که باید یک اثر سوم ترموالکتریکی (که امروزه به اثر تامسون معروف است) نیز موجود باشد. این اثر سوم ترموالکتریکی بدین معنی است که فرایند گرمایش یا سرمایش می­تواند در رسانای همگن اتفاق بیافتد، اگر یک جریان الکتریکی در جهت گرادیان دمایی در آن وجود داشته باشد.

علی رغم این واقعیت که اثرات ترموالکتریکی برای مدت زمان طولانی شناخته شده است اما استفاده عملی از این اثرها تنها در چند دهه گذشته با ساخت ترموکوپل برای اندازه گیری دما و مجوعه­ای از ترموکوپل به نام ترموپایل برای آشکارسازی انرژی تابشی انجام شد. در هر دو وسیله فوق از اثر سیبک استفاده می­شود که در آن تولید الکتریسیته توسط گرما انجام می­شود. در ابتدا ترموکوپل­های ساخته شده دارای حساسیت بسیار پایین بودند اما امروزه با پیشرفت فن آوری ساخت مدار بهتر، حساسیت این ابزارها بسیار بالاست.

نظریه اساسی مربوط به تولید و فرایند سرد سازی اولین بار به طور رضایت بخشی توسط آلتن کرش1 مطرح شد. او نشان داد که برای مقاصد کاربردی مواد مورد استفاده می­بایست دارای ضریب ترموالکتریکی بالا باشند. ضمناً لازم بود که رسانندگی الکتریکی آنها نیز بالا باشد تا گرمای ژول کمینه باشد. ویژگی سوم این مواد آن است که باید دارای رسانندگی گرمایی پایینی باشند تا افت انتقال گرما در آنها کم باشد.به هر حال شناخت ویژگیهای مواد و کشف موادی که دارای خصوصیات بالا باشند خود مساله­ای پیچیده بود و محققان زیادی برای دستیابی به چنین موادی تحقیقات زیادی انجام دادند که نتیجه آن دستیابی به مواد نیمرسانا به جای رسانا، بود که اثرات ترموالکتریکی را به صورت بهتر در مقایسه با رساناها از خود نشان می­دهند. امروزه استفاده از چنین موادی امکان ساخت مدارها و سرد کننده­های ترموالکتریکی با راندمان بالا را ممکن ساخته است.

2-1- اثر سیبک

همان طور که قبلا اشاره شد، اثر سیبک توسط  توماس جان سیبک ( 1770-1831) دانشمند آلمانی در سال ۱۸۲۲ کشف شد.

 مطابق شکل (1-1) سیبک دو میله­ی مس و بیسموت را به هم متصل کرد و موازی با میله­ها عقربه­ی مغناطیسی را قرار داد تا بتواند آزادانه حول محور قائمی بچرخد.

هنگامی که یک محل اتصال دو فلز به وسیله­ی شعله گرم می­شد، انحراف عقربه­ی مغناطیسی عبور جریان الکتریکی را در مدار نشان می­داد. سیبک این آزمایش را با فلزهای متفاوت تکرارکرد و نتیجه گرفت که هرگاه اتصا لهای دو فلز ناهمجنس در دماهای متفاوت قرار گیرند نیروی محرک الکتریکی (e.m.f) در مدار تولید می­شود[1].

پس اگر ماده‌ای که حاوی الکترونهای آزاد است در معرض جریان گرمایی قرار بگیرد به طوری که  اختلاف دمای T)∆) در دو طرف آن ایجاد شده، در این صورت با یک اختلاف پتانسیل مدار باز (V∆) روبرو خواهیم شد. برای یک جسم همگن و اختلاف دمای کوچک، رابطه میان اختلاف پتانسیل  (V∆) و اختلاف دما(T∆)، چنین است.

که در آن،S، ضریب ترمو الکتریک 1یا ضریب سیبک 2نامیده می‌شود. نام اخیر برای نیمرساناها متداول شده است. بدین ترتیب توان گرمایی بیان کننده بزرگی ولتاژ ترموالکتریکی ایجاد شده در مقابل اختلاف دمای موجود در ماده می باشد. یکای ضریب سیبک ولت بر کلوین (V/K) است، اما معمولا این ضریب بر حسب میکرو ولت بر کلوین بیان می­شود و مقادیری بر حسب صدها میکرو ولت بر کلوین، منفی و یا مثبت، نشان دهنده یک ماده ترموالکتریک خوب است. با استفاده از رابطه(1-1)،  می‌توان به معادله کلی‌تر زیر رسید[5].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه قم

دانشکده علوم پایه

پایان نامه کارشناسی ارشد  فیزیک

عنوان:

طراحی و ساخت دستگاه عمودی Q-Machine  برای تحقیقات در زمینه پلاسمای غباری

استاد راهنما:

 دکتر جعفر محمودی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

فصل اول

مقدمه ……………………………………………………………………………………………1

فصل دوم

اختراع Q-Machine  و تئوری اساسی آن

بخش اول

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………..6

2-2 توصیف کلی Q-Machine ……………………………………………………………………..

2-3 سهم Q-Machine در تحقیقات …………………………………………………………….11

بخش دوم

2-4  یونیزاسیون  تماسی Contact Ionization ………………………………………………..

2- 5 طبقه بندی پلاسمای Q-Machine ………………………………………………………..

2-6 تئوری تعادل در محصور سازی یونها درون پلاسمای برخوردی ………………………..20

2-7  تئوری اصلاح شده تعادل …………………………………………………………………22

فصل سوم: آشنایی با تکنولوژی  خلاء مورد نیاز برای ساخت  Q-Machine

3-1 مقدمه …………………………………………………………………………………….25

3-2 اصول طراحی دستگاه های خلاء …………………………………………………….27 

3-2-1 مراحل طراحی ………………………………………………………………………27

3-2-2  انتخاب مواد ………………………………………………………………………….29

3-3  واشرهای فلزی ………………………………………………………………………31

3-4 شیشه و اتصالات شیشه به فلز……………………………………………………..34

3-4-1 خواص فیزیکی Kovar ………………………………………………………….

3-4-2 خواص مکانیکی Kovar ………………………………………………………..

3-5 طرح ساخت پنجره های متناسب با سیستم های U.H.V ………………..

3-5-1 قسمت فلزی نگه دارنده شیشه ……………………………………………….36

3-5-2   شیشه …………………………………………………………………………..37

3-6 اتصالات قابل باز و بسته شدن در محیط خلاء …………………………………….40

3-6-1 استفاده از طرح هایی با آب بندی الاستومتری ………………………………40

3-6-2 استفاده از طرح هایی با آب بندی وا شر های مسی ………………………..42

3-7 پمپ های خلاء ………………………………………………………………………44

3-7-1 مکانیزم پمپ های خلاء ………………………………………………………….44

3-8 محاسبه سرعت تخلیه محفظه خلاء ……………………………………………….49

3-8-1 حجم محفظه …………………………………………………………………..49

فصل چهارم: طراحی و ساخت سیستم Q-Machine عمودی برای انجام تحقیقات در زمینه  پلاسمای غباری

4-1    مقدمه ………………………………………………………………………….52

4-2  محفظه خلاء Vacuum Vessels ………………………………………………

4-2طرح کلی محفظه همراه با ابعاد و اندازه ها ……………………………………55

4-3 نحوه اتصال بخش های سه گانه دستگاه ……………………………………… 62

4-4  انتخاب جنس محفظه و اتصالات ………………………………………………63

4- 5  طراحی و ساخت سیستم مولد میدان مغناطیسی ………………………..69

4-5-1 تخمین مواد مورد نیاز ………………………………………………………..69

4-5-2طراحی قرقره نگه دارنده مگنت ………………………………………………71

4-5-3 روش ها ی مختلف سیم پیچی …………………………………………….77

4-5-4 طرح نهایی ساخت مگنت …………………………………………………79

پیوست………………………………………………………………………………..93

فهرست منابع …………………………………………………………………………107

چکیده:

یکی از مشکلات اساسی در بررسی های تجربی فیزیک پلاسما ، تولید پلاسمایی است که عاری از آشفتگی باشد و بتوان پارامتر های گوناگون از جمله پایداری، حرکت غبار در پلاسماو… را به خوبی بررسی نمود. در این راستا پروژه ای با عنوان “طراحی و ساخت دستگاه عمودیQ-Machine  برای انجام تحقیقات در زمینه پلاسمای غباری” در دانشگاه قم تعرف گردید.

طراحی و ساخت Q-Machine را می توان شامل مراحل زیر دانست:

1- طراحی و ساخت محفضه خلاء شامل:

الف) محفظه اصلی:که از جنس استینلس استیل است و دارای سه قسمت (تحتانی ،میانی و فوقانی) است.کمترین فشاری که سیستم میتواند به آن برسد  torr ^6-10 تا  torr ^8-10 است.

 ب)   اتصالات:کلیه اتصالات از نوع CF هستند.

 ج)    پنجره ها: پنجره ها از فلنچ های CF بااتصال مستقیم شیشه به فلز می باشند.

2- طراحی و ساخت سیستم مولد میدان مغناطیسی شامل: 

الف)  سیم پیچ

ب)  قرقره نگه دارنده سیم پیچ که شامل طراحی خاص برای سیستم خنک کننده باشد.

ج) سیستم خنک کننده برای خنک کردن آب خروجی از مگنت ها پلاسمای تولید شده باید بوسیله یک میدان مغناطیسی T5/0 در طول قسمت میانی محفظه خلاء(که استوانه ای به طولcm190 است) محدود شود.

3- طراحی و ساخت کوره فلزات قلیایی که بهتر است این کوره درون محفظه خلاء قرار گیرد.

4- نصب صفحه داغ 

یک صفحه از جنس تنگستن با دمای ^OK2000 تا ^OK3000 که این حرارت بوسیله بمباران الکترونی ، تابش ، القای الکتریکی و یا اتلاف اهمی می تواند ایجاد شود.در اینجا از روش تابش استفاده شده است.

5- منبع تغذیه

برای تغذیه ی مگنت ها به منبع تغذیه kw150 با توان تامین 2000 تا 3000 آمپر نیاز است.

6- سیستم پخش غبار درون سیستم

داشتن امکان ورود و پخش غبار درون سیستم برای آزمایش های پلاسمای غباری مورد نیاز است. که ما از سیستم پیزو الکتریک برای این کار استفاده کرده ایم.

7- نصب و راه اندازی ابزارهای تشخیصی پلاسما

هر یک از بخش های فوق شامل مراحل و بخش های مختلفی است که برخی از آنها انجام شده و برخی دیگر نیز به دلایلی از جمله عدم تامین منابع مالی انجام نشده است. پایان نامه موجود در برگیرنده موارد 1 و 2 می باشد. برخی از بخش های دیگر در پایان نامه جناب آقای مهران محمدی آمده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه مازندران

دانشکده علوم پایه

پایان نامه دوره دکتری در رشته فیزیک گرانش و کیهانشناسی

موضوع:

کیهانشناخت جهان شامه ای با گرانش اصلاح شده

استاد راهنما:

پروفسور کوروش نوذری

استاد مشاور:

دکتر علیرضا خصالی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب:

1 فصل اول- مقدمه ای بر نظریات ابعاد اضافه و جهان شامه ای…………………….1

1-1- مرور کوتاهی بر کیهانشناخت استاندارد……………………………………….. 1

1-2- انبساط عالم……………………………………………………………………….. 5

1-3-  انرژی تاریک………………………………………………………………………. 12

1-4-  هندسه ی تاریک………………………………………………………………… 15

1-4-1- نظریه ی کالوزا و کلاین……………………………………………………….. 16

1-4-2- نظریه ی ابر ریسمان………………………………………………………….. 20

1-4-3- نظریات مبتنی بر ابعاد اضافه………………………………………………….. 22

2 فصل دوم- گرانش اصلاح شده ی و فضای فاز سیستم های دینامیکی…………. 40

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………….. 40

2-2- نظریه ی گرانشی ………………………………………………………………… 41

2-3- کیهانشناخت گرانش اصلاح شده ی ……………………………………………. 49

2-4- فضای فاز و روش سیستم های دینامیکی……………………………………….. 54

2-4-1-  سیستم های دینامیکی خطی……………………………………………….. 56

2-4-2- سیستم های دینامیکی غیر خطی……………………………………………. 62

 3 فصل سوم- اعتبار کیهانشناختی گرانش اصلاح شده ی القایی…………………. 66

3-1- مقدمه……………………………………………………………………………….. 66

3-2-  نظریه ی گرانش اصلاح شده از نوع القایی………………………………………. 67

3-3- دیدگاه سیستم های دینامیکی……………………………………………………. 69

3-3-1- سیستم مستقل ………………………………………………………………… 69

3-3-2- نقاط ثابت و پایداری آن ها……………………………………………………….. 71

3-3-3- نتایج تحلیلی برای چند مدل مشخص…………………………………………. 81

3-4- ناپایداری Dolgov-Kawasaki………………………………………………………

3-5- شرط ناپایداری ماده در مدل های جهان شامه DGP با گرانش اصلاح شده…… 91

 4  اعتبار کیهانشناختی نظریه ی گرانش القا شده از نوع هو-ساویکی…………….. 99

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………… 99

4-2- نظریه ی عام ………………………………………………………………………. 100

4-3- فضای فاز نظریه ی عام…………………………………………………………… 101

4-4-اعتبار کیهانشناختی گرانش القایی اصلاح شده از نوع هو- ساویکی………. 105

4-5- مقایسه ی مدل با داده های رصدی…………………………………………….. 110

4-5-1- روش کیهان نگاری………………………………………………………………. 111

4-5-2- کاربرد روش کیهان نگاری در مدل ……………………………………………… 114

4-5-3- مقایسه ی رصدی گرانش القایی هو- ساویکی……………………………….120

5 فصل پنجم- گرانش توازی دور…………………………………………………………. 123

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………….. 123

5-2- مبانی نظریه گرانشی توازی دور…………………………………………………… 124

5-2-1- هموستار ها………………………………………………………………………. 126

5-3- معادلات میدان گرانشی در نظریه توازی دور……………………………………… 130

5-4- نظریه ی گرانشی توازی دور اصلاح شده…………………………………………. 133

5-4-1- گرانش  و شتاب عالم…………………………………………………………… 135

5-5- گرانش اصلاح شده ی …………………………………………………………….. 137

5-6- اختلالات جواب های تخت FRW…………………………………………………..

5-7- پایداری جواب های دو سیته………………………………………………………. 142

5-8- شرایط انرژی………………………………………………………………………… 146

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه صنعتی شاهرود 

دانشکده فیزیک

گرایش نانوفیزیک

پایان نامه کارشناسی ارشد

عنوان:

سنتز و مطالعه خواص فیزیکی نانو ساختارهای اکسید نیکل برای کاربردهای حسگری

اساتید راهنما:

دکتر حمید هراتی‏زاده

دکتر محمد باقر رحمانی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

ساختار‏‏هایی که در ابعاد نانو متر هستند خواص فیزیکی و شیمیایی شگفت‏انگیزی را از خود نشان می‏دهند که این خواص متفاوت از خواص مشاهده شده در مواد حجمی می‏باشد. کاهش در ابعاد سبب بهبود یافتن اثرات وابسته به اندازه مانند نسبت سطح به حجم بسیار بالا می‏شود که این به نوبه خود بر خواص فیزیکی گوناگون مانند ساختار الکترونیکی، ساختار شبکه، فاصله بین اتمی و غیره اثر می‏گذارد. اکسید نیکل (NiO) یک نیم‏رسانای نوع p با ساختار کریستالی NaCl و گاف نواری eV 6/3 است. در طی چند سال گذشته نانو ساختارهای NiO به سبب خواص الکتریکی و مغناطیسی مفید آن‏ها به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‏اند. این پروژه شامل دو مرحله از انجام آزمایشات می‏باشد. در مرحله اول نانو ساختارهای اکسید نیکل به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن سنتز شدند به این ترتیب که ابتدا قرص‏های نیکل تهیه و سپس تحت شرایط خاص اکسید شدند. در مرحله دوم فیلم‏های نازک اکسید نیکل به روش اسپری پایرولیزیز با آلایش‏های صفر و 50 درصد کلرید لیتیم (LiCl) تهیه شدند و با توجه به اهمیت حسگری گازی نیم‏رساناهای اکسید فلزی، عملکرد حسگری گازی فیلم‏های نازک NiO سنتز شده برای غلظت‏های مختلف گاز مهم و پرکاربرد بخار استون در دماهای مختلف بررسی شد. نانو ساختارها و فیلم‏های نازک سنتز شده، بوسیلۀ پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ روبشی الکترونی (SEM) و آنالیز EDX مشخصه‏یابی شدند

فهرست مطالب

تقدیر و سپاسگزاری  ……………………………………………………………………………………….  ب

چکیده  …………………………………………………………………………………………………………………..  ت

فصل اول- معرفی اکسید نیکل

1-1 مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………  2

1-2 ساختار  …………………………………………………………………………………………………..  4

1-3 خواص الکتریکی و اپتیکی  ……………………………………………………………………………………………………  5

1-3-1 مواد الکتروکرومیک  ………………………………………………………………………………………………………….  5

1-3-2 انواع مواد الکتروکرومیک  …………………………………………………………………………………………………  6

1-4 کاربردهای اکسید نیکل  ……………………………………………………………………………………………………….  7

1-4-1 پنجره‏های هوشمند  …………………………………………………………………………………………………………  7

1-5 مروری کوتاه بر برخی از تکنیک‏های مشخصه‏یابی نانوساختارها  ………………………………………..  8

1-5-1 پراش پرتو ایکس  ……………………………………………………………………………………………………………..  9

1-5-2 میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی  ………………………………………………………………  11

1-5-3آنالیز EDX  …………………………………………………………………………………………………………………….  12

1-6 انواع نانوساختارهای اکسید نیکل  ………………………………………………………………………………………  13

فصل دوم- حسگرهای گازی

2-1 مقدمه‏ای بر حسگرهای گازی  ……………………………………………………………………………………………  27

2-2 انواع حسگرهای گازی  ……………………………………………………………………………………………………….  27

2-3 حسگرهای گازی نیم‏رسانا اکسید-فلزی  ………………………………………………………………………….  29

2-4 خواص حسگرهای گازی  ……………………………………………………………………………………………………  30

2-4-1 حساسیت  ………………………………………………………………………………………………………………………  30

2-4-2 گزینش  ………………………………………………………………………………………………………………………….  34

2-4-3 زمان پاسخ / زمان بازگشت  …………………………………………………………………………………………..  34

2-5 مروری بر مقاله‏های موجود دربارۀ حسگرهای گازی بر پایۀ نانوساختارهای اکسید نیکل  .  34

فصل سوم- مراحل آزمایشگاهی رشد نانوساختارهای اکسید نیکل به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن و اسپری پایرولیزیز و آماده‏سازی لایۀ حسگر گازی

3-1 مقدمه  ……………………………………………………………………………………..  59

3-2 انواع روش‏های رشد نانوساختارهای اکسید نیکل  ……………………………………………………………..  59

3-3 تهیۀ نانوساختارها به روش اسپری پایرولیزیز  ……………………………………………………………………  60

3-3-1 جزئیات دستگاه اسپری پایرولیزیز  ………………………………………………………………………………..  60

3-3-2 آماده‏سازی زیرلایه  ……………………………………………………………………………………..  61

3-3-3 تهیۀ محلول  ………………………………………………………………………………………………..  62

3-3-4 پارامترهای لایه‏نشانی  ………………………………………………………………………………….  63

3-4 تهیۀ لایه‏های نازک نانوساختار به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن  ………………….  64

3-4-1 کورۀ الکتریکی تیوبی  …………………………………………………………………………………………………….  64

3-4-1-1 متعلقات کوره  ……………………………………………………………………………………………………………  65

3-4-1-2 سیستم خلأ به کار رفته …………………………………………………………………………………………….  65

3-4-2 مراحل سنتز نانوساختارهای اکسید نیکل  …………………………………………………………………….  66

3-4-2-1 تهیۀ قرص‏های نیکل  ………………………………………………………………………………………………..  67

3-4-2-2 عملیات حرارتی قرص‏ها  ……………………………………………………………………………………………  68

3-5 حسگر گازی  ……………………………………………………………………………………………….  69

3-5-1 جزئیات دستگاه حسگر گازی  ……………………………………………………………………………………….  70

3-5-2 آماده سازی لایه حسگر  …………………………………………………………………………………………………  72

3-5-2-1 الکترود گذاری  ………………………………………………………………………………………………………….  72

فصل چهارم- نتایج و بحث در مورد مورفولوژی و خواص ساختاری نانوساختارهای NiO و نتایج مشخصه‏یابی حسگرهای گازی ساخته شده بر پایۀ لایه‏های نازک اکسید نیکل

4-1 مقدمه  ……………………………………………………………………………………..  75

4-2 بررسی خواص فیزیکی لایه‏های نانوساختار اکسید نیکل تهیه شده به روش عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن  .  75

4-2-1 معرفی نمونه‏های سنتز شده  ……………………………………………………………  76

4-2-2 بررسی اثر فاصلۀ قرص‏ها از مرکز ناحیۀ بسیار گرم کوره بر مورفولوژی نمونه‏ها  …………  78

4-2-3 بررسی اثر دما بر مورفولوژی نمونه‏ها  ……………………………………………………………………………  79

4-2-4 آنالیز عنصری نمونه‏ها………………………………………………………………………………………………………  80

4-3 بررسی خواص فیزیکی لایه‏های نانوساختار اکسید نیکل تهیه شده به روش اسپری پایرولیزیز…………………………………………………………………………………………………………  80

4-3-1 مطالعۀ مورفولوژی سطح لایه‏ها  ……………………………………………………………………………………  81

4-3-2 مطالعۀ خواص ساختاری لایه‏ها   …………………………………………………………………………………..  81

4-4 نتایج حاصل از حسگر لایه‏های نازک NiO سنتز شده به روش اسپری پایرولیزیز  ………….  82

4-4-1 زمان پاسخ و بازیابی حسگر لایه‏های نازک NiO سنتز شده به روش اسپری پایرولیزیز  87

4-5 بحث و نتیجه‏گیری  …………………………………………………………………………………………. 88

4-5-1 عملیات حرارتی در اتمسفر اکسیژن  ……………………………………………………………………………..  89

4-5-2 اسپری پایرولیزیز  …………………………………………………………………………………………………………..  89

4-5-3 حسگر گازی  ………………………………………………………………………………………………………………….  89

منابع  ……………………………………………………………………………………………………….  90

1 مقدمه

اکسیدهای نیکل ممکن است به صورت‏های گوناگون مانند NiO، NiO₂، NiO₄ و Ni₂O₃ وجود داشته ‏باشند ]1[. این اکسیدها به صورت پودرهای سیاه یا سبز رنگ موجود هستند که شکل سیاه آن‏ها از نظر شیمیایی واکنش‏پذیر است در حالی که شکل سبز آن‏ها بی‏اثر و دیرگداز می‏باشد. اکسید مورد نظر ما در این پایان‏نامه NiO می‏باشد که به این اکسید، Green nickel oxide،             Nickel monoxide  و Nickelous oxide هم گفته ‏می‏شود.

NiO کپه‏ای، مقاومت ویژه ونقطۀ ذوب (حدود °C 2000) خیلی بالایی دارد بنابراین می‏تواند در کاربردهای دمای بالا مورد استفاده قرار بگیرد ]1[. NiO یکی از معروف‏ترین مواد الکتروکرومیک[1] بعد از اکسید تنگستن است. به عنوان یک ماده الکتروکرومیک، به سبب بازده الکتروکرومیک ( ) بالا،

برگشت‏پذیری دوره‏ای، پایداری و رنگ‏آمیزی خاکستری که در تکنولوژی پنجره‏های هوشمند مفید است مزایای ویژه‏ای دارد ]2[. NiO یک مادۀ الکتروکرومیک آندی است که می‏تواند در ترکیب با یک مادۀ الکتروکرومیک کاتدی مانند اکسید تنگستن (WO₃) استفاده ‏شود ]3[.

 اکسید نیکل بدون آلایش دارای انرژی گاف نواری مستقیم و پهن در گسترۀ eV 0/4-6/3 و چگالی g/cm³ 67/6 است. هنگامی که در حضور هوا گرم می‏شود به خاطر تولید تهی‏جاهای Ni²⁺ در ساختار NiO، نیم‏رسانندگی نوعp- نشان می‏دهد ]1[. الکترودهای ساخته شده با ذرات NiO نانو بلورین، نسبت به مواد سرامیکی معمولی ظرفیت بالاتری را نشان می‏دهند. از خواص مغناطیسی اکسید نیکل این است که یک مادۀ آنتی‏فرومغناطیس می‏باشد، هنگامی که اندازۀ بلورک از مرتبه چند نانو متر می‏شود، سوپرپارامغناطیس یا سوپرآنتی‏فرومغناطیس می‏شود. در حالت کلی خواص اپتیکی و الکتریکی NiO به استوکیومتری (تناسب عنصری)[2] و همچنین نقایص ساختاری آن بستگی دارند.

NiO یک مدل نیم‏رسانا با رسانندگی حفره (نیم‏رسانای نوع-p) در نظر گرفته می‏شود. تناسب عنصری NiO تقریباً به وسیلۀ رنگ نمونه نشان داده می‏شود. رنگ NiO تا حد زیادی به حضور حالت‏های ظرفیت بالاتر نیکل حساس است. تهی‏جاهای کاتیون نیکل و یا اکسیژن میانین در بلورک‏های NiO منجر به NiO_x غیر استوکیومتری می‏شود. NiO استوکیومتری یک عایق با      مقاومت ویژه از مرتبۀ Ω 10¹³ در دمای اتاق است و تا حد زیادی به اکسید شدن مقاوم است. پایداری شیمیایی بسیار خوب همراه باخواص اپتیکی، الکتریکی و مغناطیسی جالب، NiO را کاندیدای بسیار خوبی برای اسباب الکتروکرومیک می‏سازد ]4[.

NiO به عنوان یک اکسید رسانای شفاف دارای ترکیبی از رسانندگی الکتریکی و شفافیت اپتیکی می‏باشد. محدودیت کوانتومی الکترون‏ها که به وسیلۀ چاه کوانتومی نانو ساختارها ایجاد می‏شود از ابزارهای قوی برای کنترل خواص الکتریکی، اپتیکی، مغناطیسی و ترموالکتریک مواد فعال حالت جامد است. اکسید نیکل به عنوان نوعی مادۀ فعال مهم در طی دهه‏های متوالی مورد تحقیقات گسترده قرار گرفته است. به خاطر اثر حجم، اثر اندازۀ کوانتومی و اثر سطح نانو بلورهای اکسید نیکل، انتظار می‏رود که نسبت به ذرات با اندازۀ میکرونی NiO دارای خواص بهتر و مفیدتری باشند ]5[.

اکسید نیکل در اسیدها و محلول‏های هیدروکسید آمونیوم قابل حل است. در آب گرم و سرد و محلو‏ل‏های سوزان حل نمی‏شود. هنگامی که تا C° 400 گرم می‏شود می‏تواند اکسیژن را جذب کند و به Ni₂O₃ تبدیل شود. هنگامی که تا C° 600 گرم می‏شود دوباره به NiO تبدیل می‏شود

1-2 ساختار

اکسید نیکل دارای ساختار‏های آمورف و بلورین می‏باشد که بسته به مکانیزم به‏ کار رفته برای رشد و شرایط رشد، انواع مختلفی از ساختار‏های بلورین برای اکسید نیکل شناسایی شده‏اند.

یکی از ساختارهای بلورین اکسید نیکل، ساختار هگزاگونال با ثابت‏های شبکه nm 295/0=a و  nm 723/0=c است ]6[. این ساختار در شکل 1-1 نشان داده شده است.

شکل 1-1: ساختار هگزاگونال

ساختار بلورین دیگر، یک ساختار مکعبی مانند ساختار کلرید سدیم (NaCl) با پارامتر شبکه      Å 195/4=a می‏باشد ]7[ که در شکل 1-2 نشان داده شده است.

شکل 1-2: ساختار مکعبی

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.