دانشگاه نیشابور

دانشکده علوم پایه

گروه فیزیک

پایان­نامه­ی دوره کارشناسی ارشد

(فیزیک هسته­ای)

موضوع:

تعیین تابع پاسخ غیر­خطی آشکارسازهای 2 اینچی و 3 اینچیCsI(Tl)

اساتید راهنما: دکتر محمود سخائی

دکتر علیرضا وجدانی نقره­ئیان

استاد مشاور:

دکتر عطیه ابراهیمی خانکوک

اسفند 1393

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

1-1مقدمه. 2

فصل دوم  (کلیات فیزیکی آشکارسازها( 7

2-1                   مقدمه.. 8

2-2                   برهمکنش تابش با ماده 8

2-3                   برهمکنش ذرات باردار. 9

2-3-1برهمکنش‌های کولنی.. 9

2-3-2گسیل تابش الکترومغناطیسی (تابش ترمزی). 10

2-4                   برهمکنش فوتون با ماده 11

2-4-1اثر فوتوالکتریک… 12

2-4-2پراکندگی کامپتون. 13

2-4-3تولید زوج.. 15

2-5                   اصول پایه در آشکارسازی تابش…. 16

2-6                   آشکارسازهای سوسوزن. 17

2-7                   لامپ تکثیر کننده ی فوتونی.. 18

2-8                   پیش تقویت کننده 20

2-9                   تقویت کننده 21

2-10تحلیلگر چند کاناله. 21

فصل سوم ) اصول آشکارسازهای سوسوزن و آشنایی با روش مونت‌کارلو و کد (MCNPX.. 22

3-1                   مقدمه. . 23

3-2                   لومینسانس…. 24

3-3                   فلوئورسانس و فسفرسانس…. 24

3-4                   سوسوزن‌ها 24

3-5                   سوسوزن‌های غیرآلی.. 25

3-6                   فرآیند سوسوزنی در مواد غیر آلی.. 25

3-7                   آشکارساز CsI، به‌عنوان یک سوسوزن غیرآلی.. 27

3-8                   روش مونت کارلو و استفاده از کد MCNPX.. 28

3-8-1منشأ روش مونت کارلو. 28

3-9                   روش مونت کارلو. 29

3-10اساس روش محاسبه. 29

3-11 کد MCNPX   30

3-11-1  استفاده از کد. 30

3-11-2  کارت سلول. 33

3-11-3  کارت سطوح.. 34

3-11-4  کارت داده 35

3-11-5  کارت نوع مسأله (MODE) 35

3-11-6  کارت اهمیت (IMP) 36

3-11-7  چشمه. 36

3-12انواع خروجی استاندارد (تالی ها). 37

3-13 تالی F8    37

3-14 متغیر GEB.. 38

فصل چهارم  (طیف سنجی پرتوهای گاما به وسیله ی آشکارسازهای 2 و 3 اینچی (CsI(Tl) 40

4-1                   مقدمه. . 41

4-2                   اندازه گیری طیف چشمه های تک انرژی گاما 41

4-3                   کالیبراسیون. 42

4-4                   طیف مشخصه. 45

4-5                   FWHM (تمام پهنا در نیم ارتفاع). 47

4-6                   ضرایب GEB.. 49

4-7                   شبیه سازی طیف ها به وسیله ی کد MCNPX.. 52

4-7-1مقایسه ی طیف های شبیه سازی شده با طیف های تجربی.. 52

4-8                   تابع پاسخ در محدوده ی فوتوپیک… 57

4-8-1مقایسه ی توابع پاسخ تجربی و محاسباتی.. 57

4-9                   اندازه ی بلور سوسوزن. 60

4-9-1تأثیر ابعاد سوسوزن بر تابع پاسخ.. 60

4-9-2سهم قله ها در طیف ها 63

فصل پنجم ) بحث و نتیجه گیری(.. 64

5-1                   مقایسه ی طیف های تجربی و شبیه سازی شده در انرژی های پایین.. 65

5-2                   مقایسه ی طیف های تجربی و شبیه سازی شده در انرژی های بالا. 66

5-3                   مقایسه ی توابع پاسخ نظری و تجربی.. 66

5-4                   بررسی اثر ابعاد بلور سوسوزن بر تابع پاسخ.. 66

5-5                   مقایسه ی FWHM… 67

5-6                   سهم هر قله در کل طیف ( ). 67

منابع: 69

فهرست شکل‌ها

شکل ‏1‑1: طیف نوعی آشکارساز سوسوزن در (الف) انرژی بالا و (ب) انرژی پایین.. 4

شکل ‏2‑1: مسیر ذره سنگین و مسیر ذرات سبک درون ماده 10

شکل ‏2‑2: اثر فوتوالکتریک… 12

شکل ‏2‑3: تک قله با انرژی جنبشی کل متناظر با انرژی پرتوی گامای فرودی.. 13

شکل ‏2‑4: وابستگی سطح مقطع کامپتون به (الف) عدد اتمی ماده پراکننده و (ب) انرژی فوتون فرودی.. 14

شکل ‏2‑5: توزیع انرژی الکترون مربوط به پدید ه ی کامپتون 15

شکل ‏2‑6: وابستگی سطح مقطع تولید زوج به (الف) عدد اتمی ماده پراکننده و (ب) انرژی فوتون فرودی.. 16

شکل ‏2‑7: طرح‌واره آشکارساز سوسوزن و الکترونیک آن. 18

شکل ‏2‑8: طرحی از لوله تکثیر کننده ی فوتونی.. 19

شکل ‏3‑1: نمایش ترازهای انرژی مجاز در سوسوزن غیر آلی 26

شکل ‏3‑2: کارت سلول در شبیه سازی.. 34

شکل ‏3‑3: کارت سطوح در شبیه سازی یدور سزیم. 35

شکل ‏3‑4: مثالی از تعریف چشمه در MCNP. 37

شکل ‏3‑5: نمونه ای از فایل متنی برای شبیه سازی آشکارساز. 39

شکل ‏4‑1: خروجی MCA ( شمارش ها برحسب کانال). 43

شکل ‏4‑2: منحنی کالیبراسیون آشکارساز 2 اینچی.. 44

شکل ‏4‑3: منحنی کالیبراسیون آشکارساز 3 اینچی.. 44

شکل ‏4‑4: طیف زمینه ثبت شده بوسیله ی آشکارساز 3 اینچی.. 46

شکل ‏4‑5: طیف سدیم-22 بهمراه زمینه حاصل از آشکارساز 3 اینچی.. 46

شکل ‏4‑6: طیف مشخصه ی سدیم-22 حاصل از آشکارساز 3 اینچی.. 47

شکل ‏4‑7: فوتوپیک گاوسی به همراه زمینه. 48

شکل ‏4‑8: فوتوپیک گاوسی.. 49

شکل ‏4‑9: منحنی برازش FWHM برای آشکارساز 2 اینچی.. 50

شکل ‏4‑10: منحنی برازش FWHM برای آشکارساز 3 اینچی.. 50

شکل ‏4‑11: طیف کبالت-60 حاصل از شبیه سازی آشکارساز CsI. 51

شکل ‏4‑12:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 2 اینچی برای چشمه Co60. 53

شکل ‏4‑13:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز2 اینچی برای چشمه Cs137. 53

شکل ‏4‑14:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 2 اینچی برای چشمه Na22. 54

شکل ‏4‑15:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 2 اینچی برای چشمه Zn65. 54

شکل ‏4‑16:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Co60. 55

شکل ‏4‑17:مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Cs137. 55

شکل ‏4‑18: مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Na22. 56

شکل ‏4‑19: مقایسه طیف های تجربی و شبیه سازی آشکارساز 3 اینچی برای چشمه Zn65. 56

شکل ‏4‑20: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 511 Zn-65. 57

شکل ‏4‑21: : مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1115Zn-65 58

شکل ‏4‑22: : مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1173 Co-60. 58

شکل ‏4‑23: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1332 Co-60. 59

شکل ‏4‑24: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 1275 Na-22. 59

شکل ‏4‑25: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 662 Cs-137. 60

شکل ‏4‑26: مقایسه طیف 137-Cs ثبت شده با هر دو آشکارساز. 61

شکل ‏4‑27: مقایسه طیف 22-Na ثبت شده با هر دو آشکارساز. 61

شکل ‏4‑28: مقایسه طیف 65-Zn ثبت شده با هر دو آشکارساز. 62

شکل ‏4‑29:مقایسه طیف 60-Co ثبت شده با هر دو آشکارساز. 62

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه نیشابور

دانشکده علوم پایه-  گروه فیزیک

پایان نامه ی دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک هسته ای

موضوع:

تعیین ماتریس پاسخ آشکارسازهای 2 اینچی و 3 اینچی CsI(Tl) و واپیچش طیف گاماهای زمینه با استفاده از آن

اساتید راهنما:

دکترعلیرضا وجدانی نقره ئیان

دکتر محمود سخائی

استاد مشاور:

دکترعطیه ابراهیمی خانکوک

اسفند 1393

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

علی رغم بازده بالای آشکارسازهای حالت جامد برای آشکارسازی پرتوهای گاما، به دلیل قیمت ارزان و مقاومت بالای سوسوزن‏ها، در مجموعه‏های آزمایشگاهی اغلب از آشکارسازهای سوسوزن برای طیف سنجی پرتوهای گاما استفاده می‏شود، با این وجود قدرت تفکیک آشکارسازهای سوسوزن چندان زیاد نیست و در نتیجه طیف پرتوهای گاما اغلب دارای قله‏های پهنی   می‏باشد. به منظور استخراج طیف دقیق چشمه از طیف بدست آمده از آشکارساز سوسوزن استفاده از روش‏های واپیچش طیف لازم و ضروریست. در این پژوهش از روش ماتریس معکوس برای واپیچش طیف‏ بدست آمده توسط آشکارساز سوسوزن استفاده شده است. ماتریس معکوس مورد استفاده دارای ابعاد 76 76 بوده و در محدوده انرژی MeV 125_/0 تا MeV 2 با گام انرژی    MeV 025_/0 می‏باشد. واپیچش بر روی طیف انرژی بدست آمده از چشمه‏های استانداردCo ⁶⁰،Na  ²²، Cs ¹³⁷ و Zn ⁶⁵ توسط آشکارسازهای سوسوزن 2 اینچی و 3 اینچی CsI(Tl) انجام شده است. نتایج حاصل از واپیچش با طیف این چشمه‏ها مطابقت خوبی دارد. در نهایت واپیچش بر روی طیف گامای زمینه بدست آمده با هر دو آشکارساز نیز انجام شده و چشمه‏های انرژی گامای موجود در طیف زمینه مشخص شده‏اند.

واژه های کلیدی: آشکاساز CsI، ماتریس پاسخ، کد MCNPX، طیف نگاری گاما، واپیچش طیف گاما.

فهرست مطالب

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

1-1تاریخچه آشکارسازهای سوسوزن. 2

1-2بیان مسأله. 4

1-3سازماندهی مطالب… 5

فصل دوم:اصول آشکارسازهای سوسوزن…………..……………..…….…………….7

2-1 مقدمه. 8

2-2انواع سوسوزن‏ها…………………………………………………………………………..10

2-2-1 سوسوزن‏های آلی.. 11

2-2-1-1 انواع سوسوزن‏های آلی……………………………………………………………….11

2-2-2سوسوزن‏های غیرآلی(سوسوزن‏های بلوری). 12

2-2-3ویژگی‏های مهم بعضی سوسوزن‏های غیر آلی.. 13

2-3مکانیزم فرایند سوسوزنی.. 15

2-3-1وابستگی گسیل فوتون به زمان. 19

2-4آشکارسازهای سوسوزن. 20

2-4-1لامپ تکثیرکننده‏ی فوتون. 21

2-4-1-1 تکثیر الکترون در تکثیرکننده‏ی فوتون. 24

2-4-2پیش تقویت کننده 24

2-4-3تقویت کننده 25

2-4-4 تحلیلگر چند کاناله. 26

2-5 مشکلات استفاده از آشکارسازهای سوسوزن. 26

2-5-1 چشمه‏های زمینه در آشکارسازهای سوسوزن. 26

2-5-2زمان مرگ شمارنده‏های سوسوزن……………………………………………………….27

2-5-3چیدمان آزمایش…. 28

فصل سوم:طیف نگاری اشعه ی گاما………….……..……………………………..30

3-1مقدمه. 31

3-2بر هم‏کنش تابش گاما با ماده 31

3-2-1 اثر فوتو الکتریک… 32

3-2-2 پراکندگی کامپتون. 32

3-2-3 تولید زوج.. 35

3-3 طیف نگاری پرتو‏های X و گاما 37

3-3-1 رابطه‏ی بین توزیع ارتفاع تپ و طیف انرژی.. 38

3-3-2 قدرت تفکیک انرژی.. 39

3-3-3 تعیین رابطه‏ی کانال-انرژی.. 40

3- 4مدهای ذخیره‏ی انرژی درآشکارساز. 41

3-4-1 ذخیره‏ی انرژی توسط فوتون‏های با MeV 022_/1 > E.. 42

3-4-2 ذخیره ی انرژی توسط فوتون‏های با انرژی بزرگ تر از  MeV 022_/1.. 43

3-5 تابع پاسخ و ماتریس پاسخ آشکار ساز. 47

50……………… فصل چهارم:محاسبه ی ماتریس پاسخ آشکارسازهای 2 اینچی و 3 اینچی یدور سزیم

4-1مقدمه 51

4-2اندازه‏گیری طیف چشمه‏های تک انرژی گاما 51

4-2-1تعیین رابطه‏ی بین شماره‏ی کانال-انرژی.. 52

4-2-2طیف‏های آزمایشگاهی.. 54

4-2-3محاسبه‏ی  پهنا در نیم بیشینه (FWHM). 57

4-2-4محاسبه‏ی ضرایب GEB.. 59

4-3شبیه سازی با کدmcnpx. 61

4-3-1ساختار فایل ورودی.. 62

4-3-2اجرای برنامه. 63

4-3-3خروجی برنامه. 64

4-3-4مقایسه‏ی طیف‏های شبیه سازی شده با طیف‏های تجربی.. 64

4-3-4-1مقایسه‏ی طیف‏های شبیه سازی شده با طیف‏های تجربی در آشکارساز2 اینچی………….64

4-3-4-2مقایسه‏ی طیف‏های شبیه سازی شده با طیف‏های تجربی در آشکارساز 3 اینچی.. 67

4-4محاسبه‏ی تابع پاسخ آشکارساز2 اینچی یدور سزیم. 69

4-4-1محاسبه‏ی ماتریس پاسخ و ماتریس معکوس… 73

4-4-2واپیچش طیف‏های آزمایشگاهی.. 76

4-4-2-1واپیچش طیف‏های آزمایشگاهی در آشکارساز 2 اینچی یدور سزیم. 76

4-4-2-2واپیچش طیف‏های آزمایشگاهی در آشکارساز 3 اینچی یدور سزیم. 81

4-4-3واپیچش طیف زمینه. 91

4-5جمع بندی مطالب و نتیجه‏گیری.. 87

        منابع وماخذ………………………………………………………………………………..89

فهرست شکل‏ها

شکل ‏2‑1: فرآیندهای اساسی در یک آشکارسازی سوسوزن. 10

شکل ‏2‑2: طیف‏های گسیلی از CsI(Na)، CsI(Tl)، NaI(Tl) وآنتراسین. 15

شکل ‏2‑3 :نوارهای مجاز و ممنوع انرژی یک بلور. 16

شکل‏2‑4: وابستگی نور خروجی NaI(Tl)، CsI(Tl) و CsI(Na) به دما . 18

شکل ‏2‑5: (الف)تپ ولتاژ از جریان نمایی به دست می‏آید.(ب) شکل تپ برای RC>>T 20

شکل ‏2‑6: سیستم آشکارساز سوسوزن و الکترونیک به کار رفته در آن. 21

شکل ‏2‑7 : نمودار طرز کار تکثیر کننده‏ی فوتونی. . 22

شکل ‏2‑8: آشکارساز 2 اینچی……………………………………………………………..28

شکل ‏2‑9: سیستم آشکارسازی استفاده شده در آزمایشگاه 29

شکل ‏3‑1: وابستگی سطح مقطع فوتوالکتریک به (الف) انرژی فوتون و (ب) عدد اتمی ماده . 32

شکل ‏3‑2: اثر کامپتون. 33

شکل ‏3‑3: وابستگی سطح مقطع کامپتون به (الف) انرژی فوتون و (ب) عدد اتمی ماده. 34

شکل ‏3‑4 : تولید زوج.. 36

شکل ‏3‑5: وابستگی سطح مقطع تولید زوج به (الف) انرژی فوتون و (ب) عدد اتمی ماده 37

شکل ‏3‑6 اهمیت نسبی سه برهم‏کنش عمده‏ی گاما 37

شکل‏3‑7:  طیف انرژی یک چشمه‏ی تک انرژی گاما 39

شکل‏3‑8 : قدرت تفکیک انرژی آشکارساز با Г  بیان می‏شود. 41

شکل ‏3‑9: فرایندهایی که در آشکاسازی پرتو گاما رخ می‏دهند. 45

شکل‏3‑10: نمونه پاسخ یک آشکارساز به پرتوهای گامای تک انرژی.. 46

شکل‏3‑11: طیف ارتفاع تپ اندازه گرفته شده‏ی حاصل از طیف چشمه‏ی تک انرژی 46

شکل‏4‑1: نمودار انرژی برحسب کانال اشکار سازin 2  in 2 یدور سزیم. 54

شکل ‏4‑2: طیف ازمایشگاهی Cs¹³⁷. 55

شکل‏4‑3: طیف آزمایشگاهی Co⁶⁰. 55

شکل‏4‑4: طیف آزمایشگاهی Na²². 56

شکل‏4‑5: طیف آزمایشگاهی Zn⁶⁵. 56

شکل ‏4‑6:  طیف آزمایشگاهی زمینه. 57

شکل ‏4‑7: فوتوپیک شامل تابع گوسی و پس زمینه. 58

شکل ‏4‑8: فوتوپیک گوسی شکل. 58

شکل ‏4‑9: نمودار برازش داده‏های تجربیFWHM  با رابطه (3-18) در آشکارساز 2 اینچی.. 60

شکل ‏4‑10: نمودار برازش داده‏های تجربی FWHM  با رابطه (3-18) در آشکارساز 3 اینچی.. 61

شکل‏4‑11: مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شده  CS¹³⁷ و طیف تجربی.. 65

شکل‏4‑12: مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شدهNa²²با طیف تجربی.. 65

شکل ‏4‑13: مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شده Co⁶⁰ با طیف تجربی……………………………..66

شکل ‏4‑14:  مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شده Zn⁶⁵با طیف تجربی.. 66

شکل ‏4‑15:مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شده Co⁶⁰ با طیف تجربی.. 67

شکل ‏4‑16: مقایسه‏ی طیف شبیه سازی CS¹³⁷ با طیف تجربی.. 67

شکل ‏4‑17: مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شده Na²² با طیف تجربی.. 68

شکل ‏4‑18: مقایسه‏ی طیف شبیه سازی شده Zn⁶⁵ با طیف تجربی.. 68

شکل ‏4‑19: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز 2اینچی برای انرژی keV511.. 70

شکل ‏4‑20: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژیkeV1115.. 70

شکل ‏4‑21: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز 2اینچی برای انرژیkeV 1173.. 71

شکل ‏4‑22: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2اینچی برای انرژی  keV 1275.. 71

شکل‏4‑23: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2اینچی برای انرژی keV 1332.. 72

شکل ‏4‑24: مقایسه‏ی تابع پاسخ تجربی و محاسباتی آشکارساز2 اینچی برای انرژی keV 662.. 72

شکل ‏4‑25: طیف حاصل از ضرب ماتریس پاسخ در ماتریس چشمه تک انرژی سزیم. 74

شکل ‏4‑26: طیف حاصل از ضرب ماتریس پاسخ در ماتریس چشمه دو انرژی سدیم. 75

شکل ‏4‑27: واپیچش طیف حاصل از ضرب ماتریس پاسخ در ماتریس چشمه تک انرژی سزیم. 75

شکل ‏4‑28: واپیچش طیف حاصل از ضرب ماتریس پاسخ در ماتریس چشمه دوانرژی سدیم. 76

شکل ‏4‑29 الف:طیف آزمایشگاهیCs¹³⁷ با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 2 اینچی ب:  واپیچش طیف Cs¹³⁷. 77

شکل ‏4‑30 الف: طیف آزمایشگاهیCo⁶⁰ با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 2 اینچی ب:  واپیچش طیفCo⁶⁰. 78

شکل ‏4‑31 الف: طیف آزمایشگاهیNa²² با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 2 اینچی  ب:  واپیچش طیفNa²². 79

شکل ‏4‑32 الف: طیف آزمایشگاهی Zn⁶⁵با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 2 اینچی ب:  واپیچش طیفZn⁶⁵. 80

شکل ‏4‑33 الف: طیف آزمایشگاهیCo⁶⁰ با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 3 اینچی  ب:  واپیچش طیفCo⁶⁰. 81

شکل ‏4‑34 الف:طیف آزمایشگاهیCs¹³⁷ با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 3 اینچی ب:  واپیچش طیف Cs¹³⁷. 82

شکل ‏4‑35  الف: طیف آزمایشگاهیNa²² با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 3 اینچی  ب:  واپیچش طیفNa²². 83

شکل ‏4‑36 الف: طیف آزمایشگاهی Zn⁶⁵با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 3 اینچی ب:  واپیچش طیفZn⁶⁵. 84

شکل ‏4‑37 الف: طیف آزمایشگاهی زمینه با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 2 اینچی ب:  واپیچش طیف زمینه. 85

شکل ‏4‑38   الف: طیف آزمایشگاهی زمینه با انتخاب انرژی‏های موجود در ماتریس پاسخ آشکارساز 3 اینچی ب:  واپیچش طیف زمینه. 86

فهرست جدول‏ها

جدول2-1:ویژگی های بعضی از سوسوزن های غیرآلی………………………………………..19

جدول ‏4‑1:چشمه‏های طیف‏گیری شده با آشکاساز 2 اینچی در آزمایشگاه 52

جدول ‏4‑2: کالیبراسیون چند گانه. 53

جدول ‏4‑3:  FWHM برای چشمه‏های تک انرژی.. 59

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه ارومیه

دانشکده علوم

گروه فیزیک

پایان­نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته فیزیک گرایش حالت جامد

موضوع:

جریان جوزفسون در اتصالات پایه گرافن تحت کشش

استاد راهنما:

دکتر هادی گودرزی    

شهریور 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                                                             صفحه

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1

مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

فصل اول: مروری بر گرافن

1-1- نانوفناوری………………………………………………………………………………………………………………………………………………….7

1-2- اهمیت نانو ابعاد………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7

1-3- کربن ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8

1-4- گونه های مختلف کربن در طبیعت………………………………………………………………………………………………………………… 9

1-4-1- کربن بی شکل…………………………………………………………………………………………………………………………………………..9

1-4-2- الماس………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

1-4-3- گرافیت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

1-4-4- فولرین…………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………..11

1-4-5- نانو لوله های کربنی         ……………………………………………………………………………………………………………………….11

1-5- تفاوت ساختار گرافیت و الماس………………………………………………………………………………………………………………………12

1-6- شکل دو بعدی کربن……………………………………………………………………………………………………………………………………..12

1-7- گرافن و خصوصیات آن ………………………………………………………………………………………………………………………………..14

1-7-1- خواص اپتیکی……………………………………………………………………………………………………………………………………………15

1-7-2- ساختار اتمی………………………………………………………………………………………………………………………………………………15

1-7-3- ساختار الکترونی …………………………………………………………………………………………………………………………………….16

1-7-4- ساختارهندسی شبکه…………………………………………………………………………………………………………………………………17

1-8-  ساختار نواری گرافن…………………………………………………………………………………………………………………………………..18

1-9 – حد انرژی پایین، الکترون های دیراک……………………………………………………………………………………………………………..25

1-10- روشهای ساخت گرافن………………………………………………………………………………………………………………………………27

1-11-  ساختارهای لبه ای گرافن…………………………………………………………………………………………………………………………….28

فصل دوم: پدیده ابررسانایی

2-1- رسانش در فلزات……………………………………………………………………………………………………………………………………….30

2-2- معرفی ابررسانایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………32

2-3- تاریخچه ابررسانایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………33

2-4- ابررساناها و خواص آنها………………………………………………………………………………………………………………………………….36

2-4-1- گاف انرژی………………………………………………………………………………………………………………………………………………38

2-4-2- کوانتیدگی شار مغناطیسی…………………………………………………………………………………………………………………………………….41

2-4-3- ابررساناهای نوع Ι و ΙΙ…………………………………………………………………………………………………………………………..42

2-5- برهم کنش الکترون – فونون……………………………………………………………………………………………………………………………………43

2-6- جفت های کوپر……………………………………………………………………………………………………………………………………………44

2-7- بررسی برهم­کنش الکترون– الکترون با استفاده از معادله شرودینگر………………………………………………………………………………45

2-8- نظریه­ی میکروسکوپی ابررسانایی……………………………………………………………………………………………………………………………..48

2-9- حالت پایه در ابررسانایی………………………………………………………………………………………………………………………………………….50

2-10-کاربردهای ابررسانایی……………………………………………………………………………………………………………………………………51

2-11- فرمالیسم نسبیتی ابررسانایی ……………………………………………………………………………………………………………………………52

2-12- جفت شدگی های نوع s، p، d، f در ابررساناها ………………………………………………………………………………………………..53

2-13- ابررسانایی در گرافن……………………………………………………………………………………………………………………………………………54

فصل سوم: اتصالات و جریانهای جوزفسون

3-1- آثار جوزفسون……………………………………………………………………………………………………………………………………………56

3-2- تونل زنی و اثر جوزفسون…………………………………………………………………………………………………………………………….57

3-2-1- جریان جوزفسون dc……………………………………………………………………………………………………………………………….58

3-2-2 جریان جوزفسون ac…………………………………………………………………………………………………………………………………59

3-3- پدیده تونل زنی ابرالکترونها(پیوند تونلی جوزفسون)…………………………………………………………………………………………..60

3-4- تونل زنی در پیوندگاه ابررسانا – عایق – ابررسانا (SIS)……………………………………………………………………………………..61

3-5- کاربردهای عملی پیوند تونلی جوزفسون………………….. …………. ………………………………………………………………………..63

3-6- جریان جوزفسون در اتصالات پایه گرافن…………………………………………………………………………………………………………65

3-7- جریان جوزفسون در اتصال SIS پایه گرافن …………………………………………………………………………………………………………….66

فصل چهارم: جریان جوزفسون در اتصالات پایه گرافن تحت کشش

4-1- گرافن تحت کشش………………………………………………….………………………………………………………………………………….69

4-2- فرمالیسم مسئله……………………………………………………………………………………………………………………………………………..71

4-3- اتصال جوزفسون SIS پایه گرافن کش دار…………………………………………………………………………………………………………..72

4-3-1- اثر جفت شدگی نوع s در اتصال جوزفسون پایه گرافن کش دار………………………………………………………………………..75

4-3-2- نتایج و بحث …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….78

4-3-3- اثر جفت شدگی نوع d در اتصال جوزفسون پایه گرافن کش دار……………………………………………………………………….83

4-3-4- نتایج عددی و بحث برروی آنها……………………………………………………………………………………………………………………..88

نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………91

مراجع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..92

فهرست جداول، شکل ها و نمودارها

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل ( 1-1) ساختار الماس ……………………………………………………………………………………………………………………9

شکل (1-2)  لایه های گرافیت روی یکدیگر …………………………………………………………………………………………..10

شکل (1-3) فولرین ……………………………………………………………………………………………………………………………..11

شکل (1-4-) نانو لوله ی کربنی  ……………………………………………………………………………………………………………12

شکل ( 1-5) نمایی از گرافن  ………………………………………………………………………………………………………………..14

شکل (1-6)  هیبریدیزاسیون  در گرافن  ………………………………………………………………………………………….16

شکل (1-7)  ساختار شبکه گرافن  …………………………………………………………………………………………………………17

شکل (1-8) نزدیکترین همسایه ها در یک اتم گرافن  ………………………………………………………………………………18

شکل (1-9) ساختار نواری گرافن که نوار ظرفیت ونوار رسانایی را نشان می دهد  ………………………………………24

شکل (1-10) ساختار نوار انرژی گرافن در دو جهت گیری زیگزاگی و آرمچیر  ………………………………………….28

نمودار ( 2-1)  مقاومت ویژه یک فلز نوعی بر حسب دما  ………………………………………………………………………..31

جدول ( 2-1) عناصر ابررسانای جدول مندلیف  ……………………………………………………………………………………..36

شکل (2-1)  ابررسانا در میدان خارجی  …………………………………………………………………………………………………38

شکل (2-2)  اشغال نوارهای انرژی مجاز توسط الکترونها  ……………………………………………………………………….39

شکل (2-3) نوار رسانش در دمای صفر درجه کلوین برای حالت عادی و  ابررسانا  ……………………………………40

نمودار ( 2-2)  تغییر گاف انرژی نسبت به دما برای یک ابررسانا  ……………………………………………………………39

نمودار ( 2-3) تفاوت ابررسانای نوع Ι و ΙΙ  در چگالی شار مغناطیسی  ………………………………………………….42

شکل (2-4)  مقایسه حرکت تک الکترون و جفت الکترون  …………………………………………………………………..44

شکل ( 2-5)  مسئله کوپر. دو الکترون بیرون یک دریای فرمی پر  …………………………………………………………44

نمودار( 2-4) گاف انرژیΔ2 ی BCS  ………………………………………………………………………………………………49

شکل (2-6) حالت پایه در ابرررسانایی  ……………………………………………………………………………………………..50

شکل (2-7) جفت شدگی های نوع s، p، d، f در ابررساناها ………………………………………………………………..53

شکل ( 3-1) تونل زنی در پیوند ابررسانا- فلز معمولی  ……………………………………………………………………….56

شکل ( 3-2)  تابع موج یک الکترون در پیوند دو ابررسانا  …………………………………………………………………..57

نمودار ( 3-1)  منحنی مشخصه I-V پیوند تونلی جوزفسون  ………………………………………………………………..59

نمودار ( 3-2)  تغییرات جریان ماکزیمم (در اثر ac جوزفسون)  ……………………………………………………………60

شکل (3-3)  دیاگرام نوار انرژی برای فرآیند تونل زنی بین دوابررسانای مشابه  ……………………………………….61

نمودار ( 3-3-) مشخصه I-V پیوندگاه S-I-S  …………………………………………………………………………………….61

نمودار ( 3-4)  مشخصه I-V پیوندگاه جوزفسون (در T=°K)  ……………………………………………………………..62

شکل (3-4)  اسکوئید  ……………………………………………………………………………………………………………………….63

شکل ( 3-5)  نمایشی از پیوند ابررسانا – عایق – ابررسانا بر پایه گرافن  …………………………………………………64

نمودار ( 3-5) نمودار جریان بحرانی در اتصال SIS پایه گرافن  ……………………………………………………………..67

شکل ( 4-1) ساختار هندسی گرافن تحت کشش در جهت زیگزاگ  ………………………………………………………71

شکل ( 4-2) دو نوع از ابرجریان I_s  در اتصالات SIS پایه گرافن کش دار  …………………………………………….72

نمودار ( 4-1) نتایج عددی v_x و v_y برای صفحه گرافنی تحت کشش  ……………………………………………………75

نمودار ( 4-2) نمودارهای  سطح انرژی آندریف در جفت شدگی نوع s  ………………………………………………..79

نمودار ( 4-3)  ابرجریان وابسته به زاویه در دو جهت x و y در جفت شدگی نوع s  ………………………………80

نمودار ( 4-4)  نمودارهای جریانهای بحرانی در دو جهت x و y  در جفت شدگی نوع s  ……………………….81

شکل ( 4-3)  نمایی از اتصال S/I/S در پایه گرافن با جفت شدگی نوع d  ……………………………………………82

نمودار ( 4-5) نمودارهای سطوح انرژی آندریف در جفت شدگی نوع d  ………………………………………………88

نمودار ( 4-6) نمودار جریان جوزفسون بر حسب اختلاف فاز  در جفت شدگی نوع d  ………………………….90

نمودار  (4-7)  نمودار جریان جوزفسون بحرانی بر حسب شدت سد  در جفت شدگی نوع d  ………………..90

چکیده

گرافن بدلیل داشتن ویژگی های منحصر بفرد در سالهای اخیر موضوع مهم تحقیقات قرار گرفته است. چنین خصوصیاتی این ماده را بعنوان نامزدی برای کاربرد در کارهای آتی در الکترونیک مطرح می کند. گرافن اولین مثال از یک بلور دو بعدی واقعی است و این ماده پل جدیدی بین فیزیک ماده چگال و نظریه میدان های کوانتومی است. تک لایه گرافن بصورت نیمه رسانا بدون گاف انرژی و طیف انرژی خطی، دستگاه دو بعدی از فرمیونهای دیراک بدون جرم است که در فهم خصوصیات غیر عادی الکترونی بسیار مهم است. گرافن با استفاده از اثر مجاورت دارای خاصیت ابررسانایی می شود و انواع پتانسیل های جفت شدگی به این ماده القا می شود. در گرافن تحت کشش، فرمیونهای باردار مانند ذررات نسبیتی بدون جرم و نامتقارن رفتار می کنند و سرعت فرمیونهای بدون جرم به جهت حرکت آنها وابسته می شود. در این تحقیق می توان به مطالعه اثر جوزفسون در پیوندهایی با پایه گرافن تحت کشش با استفاده از فرمالیسم نسبیتی ابررسانایی (معادله دیراک-باگالیوباف-دی جنیس) پرداخت و بدنبال بدست آوردن طیف انرژی در گرافن هستیم برای زمانیکه کشش به گرافن اعمال می شود. جریان جوزفسون در پیوند دو اتصالی ابر رسانا/عایق/ابررسانا ( S/I/S) با پایه گرافن کش دار را بررسی می کنیم، بطوریکه تقارن جفت شدگی ابر رسانا نوع d در نظر گرفته شده است. با استفاده از توابع موج نواحی عایق و ابررسانا، طیف انرژی آندریف و جریانهای جوزفسون محاسبه و رسم شده و اثر گرافن کش دار در این ساختار با تغییراتی نسبت به ابررسانای نوع s مشاهده شده است. جریان جوزفسون ناشی از تونل زنی جفتهای کوپر از میان لایه ای است که بین دو اتصال ابررسانا قرار دارد. فرمیونهای ویل – دیراک در گرافن با اتصالات  S/I/S (SG گرافن ابررسانایی و I عایق می باشد) در معرض کشش های نامتقارن قوی قرار می گیرند و اثر تغییر متقارن این فرمیونهای تحت کشش برروی ابرجریان مورد مطالعه قرار گرفته می شود.

کلمات کلیدی: جریان جوزفسون – گرافن – ابررسانایی – کشش

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه اراک

دانشکده علوم پایه-گروه فیزیک

کارشناسی ارشد ذرات بنیادی

عنوان:

جفت شدگی غیرعادی کوارک تاپ و تولید کوارک تاپ – پاد کوارک تاپ در شتابدهنده LHC

استاد راهنما:

دکتر کریم قربانی

پاییز1393

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

کوارک تاپ با جرم تقریبی  سنگین­ترین ذره شناخته شده مدل استاندارد است و بنابراین نقش اساسی را در جستجوی فیزیک جدید در  بازی می­کند. بیشتر کوارکهای تاپ به صورت زوج و از طریق برهم­کنش قوی تولید می­شوند. در این پایان نامه ما یک عدم تقارن پس و پیش که در تولید زوج کوارک تاپ اندازه­گیری شده است را معرفی می­کنیم. در ادامه مدلهایی را برای توصیف این عدم تقارن مورد مطالعه قرار می­دهیم و نیز محدودیتهایی که این مدلها برای توصیف عدم تقارن با آن مواجه هستند را بیان می­کنیم. همچنین نظریه میدان موثر را که بوسیله آن می­توانیم همه­ی اثرات فیزیک جدید در تولید زوج کوارک تاپ را بیان کنیم مورد مطالعه قرار می­دهیم. در فصل سوم به محاسبه سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ در چارچوب مدل استاندارد در زیر فرآیندهای همجوشی گلوئون،  خواهیم پرداخت. در محاسبه این سطح مقطع ابتدا جرم کوارک تاپ را صفر قرار می­دهیم و محاسبات را ادامه می­دهیم و سپس با در نظر گرفتن جرم تاپ سطح مقطع را محاسبه کرده و می­بینیم با ناچیز گرفتن جرم تاپ به سطح مقطع قبلی خواهیم رسید. در انتهای این فصل سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ را برای فرآیند  بدست می­آوریم. در بخش انتهایی سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ را با در نظر گرفتن سهم فیزیک جدید شرکت کننده در تولید زوج کوارک تاپ محاسبه خواهیم کرد. اما چون تولید زوج کوارک تاپ در شتابدهنده  بیشتر بوسیله فرآیند همجوشی گلوئون انجام می­شود، ما فقط سطح مقطع تولید زوج کوارک تاپ را با در نظر گرفتن شکل کلی ورتکس  محاسبه خواهیم کرد.

فهرست مطالب

عنوان                                                                               صفحه

فصل اول: مدل استاندارد ذرات بنیادی

1-1 مقدمه. 2

1-2 مدل استاندارد. 3

1-2-1 ذرات و نیروهای بنیادی.. 3

1-3 برچسب زنی حالتهای کوارک و لپتون.. 7

1-4 لاگرانژی کوارک و لپتون.. 10

1-5 ………… 13

1-6 کوارک تاپ… 16

1-6-1 ویژگیهای کوارک تاپ… 16

1-6-2 تولید زوج کوارک تاپ از برهم­کنش­های قوی.. 18

1-6-3 فرآیندهای تولید کوارک تاپ منفرد. 20

1- 7 نقاط ضعف مدل استاندارد. 21

فصل دوم: اثرات فیزیک جدید در تولید

2-1 مقدمه. 24

2-2 انگیزه­های مطالعه­ی کوارک تاپ… 25

2-3 عدم تقارن پس و پیش…. 26

2-3-1 مدلهای ساده برای عدم تقارن …. 27

2-4 پیش بینی عدم تقارن بار در ……….. 31

2-5 نظریه میدان موثر. 32

2-5-1 نظریه فرمی برای فرآیندهای لپتونی در انرژی پایین.. 33

2-5-2 نظریه  برای تولید …. 36

فصل سوم: محاسبات سطح مقطع در چارچوب مدل استاندارد

3-1 مقدمه. 40

3-2 معادله دیراک… 41

3-2-1 جوابهای معادله دیراک برای ذره آزاد. 42

3-3 هیلیسیتی و کایرالیتی.. 45

3-4 محاسبه­ی سطح مقطع زیر – فرآیندهای همجوشی گلوئون.. 51

3-5 محاسبه­ی سطح مقطع فرآیند ……………… 68

فصل چهارم: محاسبات سطح مقطع همراه با تصحیحات فیزیک جدید

4-1 مقدمه. 71

4-2 ورتکس ……. 72

4-3 محاسبه­ی سطح مقطع تولید  با در نظر گرفتن شکل کلی ورتکس ……. 72

4-4 نتایج عددی و بحث… 100

4-5 پیشنهادات… 101

مراجع.. 102

چکیده و عنوان به زبان انگلیسی..

فهرست تصاویر

شکل صفحه

شکل (1-1)- ورتکس پایه کوارک گلوئون.. 14

شکل (1-2)- قوانین فاینمن مربوط به انتشارگرهای بوزونها و فرمیونهای مدل استاندارد 15

شکل (1-3) – قواعد فاینمن مربوط به توابع موج فرمیونها (4 شکل بالا) و توابع موج گلوئونها    (2 شکل پایین) 15

شکل(1-4)- قواعد فاینمن از نظریه پیمانه­ای قوی برای راس سه گلوئونی.. 15

شکل (1-5)- واپاشی کوارک تاپ 17

شکل(1-6)- تولید کوارک تاپ در برهم­کنش­های قوی به صورت نابودی کوارک و پاد کوارک و همجوشی گلوئون 18

شکل(1-7)- فرآیندهای تولید کوارک تاپ منفرد 20

شکل (2-1)- ناحیه­های مجاز برای سهم­های فیزیک جدید در عدم تقارن  کلی در تواترون و عدم تقارن بار کلی در         31

شکل (2-2)- واپاشی بتایی میون.. 34

شکل (2-3)- تصحیح سطح مقطع مدل استاندارد در  به دلیل وجود  و مقایسه با روش نظریه میدان موثر 38

شکل (3-1)- ورتکس الکترومغناطیسی.. 50

شکل (3-2)- سه زیر – فرآیند همجوشی گلوئون شرکت کننده در تولید زوج کوارک تاپ… 52

شکل (3-3)- پراکندگی ذرات در چارچوب مرکز جرم. 53

شکل (3-4)- دیاگرام فاینمن مربوط به فرآیند ……………… 68

 شکل (4-1)- زیر فرآیندهای همجوشی گلوئون شرکت کننده در تولید  همراه با ورتکس موثر 73

 شکل (4-2)- مقایسه سطح مقطع جزئی برحسب کسینوس زاویه پراکندگی برای فرآیند  در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحیحات فیزیک جدید در انرژی مرکز جرم ……………….. 99

 شکل (4-3)- مقایسه سطح مقطع جزئی برحسب کسینوس زاویه پراکندگی برای فرآیند  در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحیحات فیزیک جدید در انرژی مرکز جرم ……………….. 100

 شکل (3-4)- مقایسه سطح مقطع جزئی برحسب کسینوس زاویه پراکندگی برای فرآیند  در مدل استاندارد و در مدل استاندارد همراه با تصحیحات فیزیک جدید در انرژی مرکز جرم ……………….. 100

فهرست جدول

جدول صفحه

جدول (1-1) سطح مقطع­های فرآیندهای تولید زوج کوارک تاپ در انرژی­های مرکز جرم متفاوت 19

جدول (1-2) از اندازه­گیری­های آزمایشگاهی تواترون و  در این جدول استفاده شده است. عدم قطعیت آماری، سیستماتیک و درخشندگی برای عدم قطعیت کل در ستون آخر اضافه شده است……….. 19

جدول (1-3) سطح مقطع­های فرآیندهای تولید کوارک تاپ منفرد با  در  با انرژی مرکز جرم  و  و در تواترون با انرژی مرکز جرم ……………….. 21

جدول (2-1) مقادیر اندازه­گیری شده و پیش بینی شده مشاهده­پذیرها در تولید  در   تواترون…. 28

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه مازندران
دانشکده علوم پایه

پایان­ نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک حالت جامد

موضوع:

سنتز نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانو ذرات فریت کبالت و بررسی ویژگی­های مغناطیسی آن

استاد راهنما:

دکتر فقید علی ­اصغر حسینی
دکتر علی بهاری

استاد مشاور:

دکتر حسین میلانی مقدم

بهمن ماه 1393

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

آئروژل‌ها مواد متخلخلی هستند که حفره‌های نانو‌متری آن‌ها در مقیاس مزو یا میکرو می‌باشد. چگالی پایین، تخلخل و سطح در معرض داخلی بالا از دیگر ویژگی‌های این مواد می‌باشد.

در این پژوهش نانو کامپوزیت سیلیکا آئروژل/ نانوذرات فریت کبالت به روش سل-ژل آماده­سازی و تحت فرایند فوق بحرانی خشک شد. بدین منظور نیترات آهن( ) 9 آبه و نیترات کبالت( ) 6 آبه در حلال‌هایی چون متانول و آب دیونیزه حل شده و به پیش­ماده سیلیکا اضافه و قرار دادن این محلول بر روی همزن مغناطیسی به شکل گیری سل یکنواختی منجر ‌شد. پس از گذشت زمان معین و انجام عمل هیدرولیز، ژل بدست آمده در دستگاه خشک کن فوق بحرانی قرار داده­شد و در نهایت گاز جایگزین مایع موجود در نمونه­ها گردید و آئروژل نهایی حاصل شد.

به منظور بررسی نمونه­های تولید شده از نقطه نظر ساختاری، مورفولوژی و خواص مغناطیسی به تحلیل داده‌های حاصل از آنالیزهای SEM، TEM، XRD ،FT-IR ،BET و VSM پرداخته شد. همانگونه که انتظار می‌رفت این نانو کامپوزیت ضمن حفظ ویژگی­های سیلیکا- آئروژل از جمله تخلخل بالا و چگالی پایین رفتار فرومغناطیس نانوذرات را نیز داشت.

واژه­های کلیدی:

آئروژل، نانو ذرات فریت، نانوکامپوزیت، سل-ژل، مغناطیس­سنج نمونه­ی ارتعاشی

فهرست مطالب              صفحه

فصل اول – مفاهیم اولیه

مقدمه 2

1-1 شاخه‌های فناوری نانو 2

1-2 روش‌های ساخت نانوساختارها 3

1-3 کاربردهای نانوساختارها 4

1-4 مواد نانومتخلخل 5

1-5 کامپوزیت‌ها 10

1-5-1 کامپوزیت یا مواد چندسازه 10

1-5-2 ویژگی‌های مواد کامپوزیتی 11

1-5-3 مواد زمینه کامپوزیت 11

1-5-4 تقویت‌کننده‌ها 12

1-5-5 نانوکامپوزیت 12

1-6 خلاصه 13

فصل دوم – آئروژلها و مروری بر خواص مغناطیسی

2-1 تاریخچه 15

2-2 شیمی سطح آئروژل 16

2-3 تئوری فیزیکی 19

2-4 خاصیت مغناطیسی مواد 19

2-4-1 منشأ خاصیت مغناطیسی مواد 19

2-4-2 فازهای مغناطیسی 20

2-4-2-1 مواد دیامغناطیس 20

2-4-2-2 مواد پارامغناطیس 21

2-4-2-3 مواد فرومغناطیس 21

2-4-2-4 مواد پادفرومغناطیس 22

2-4-2-5 مواد فریمغناطیس 23

2-4-5 حلقه پسماند 24

2-5 فریت 27

2-6 خلاصه 27

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

مقدمه 29

3-1 سنتز آئروژل با فرآیند سل-ژل 29

3-2 شکل‌گیری ژل خیس 32

3-3 خشک کردن آلکوژل 33

3-3-1 فرآیند‌های خشک‌کردن در شرایط محیط 34

3-3-2 خشک­کردن انجمادی 35

3-3-3 خشک کردن فوق بحرانی 35

3-3-4 مقایسه روش‌ها 38

3-4 مروری بر کارهای انجام شده 39

3-5 برخی از کاربردهای آئروژل 43

3-5-1 آئروژل‌ها به عنوان کامپوزیت 43

3-5-2 آئروژل‌ها به عنوان جاذب 44

3-5-3 آئروژل‌ها به عنوان حسگر 44

3-5-4 آئروژل به عنوان مواد با ثابت دی الکتریک پایین 45

3-5-5 آئروژل به عنوان کاتالیزور 45

3-5-6 آئروژل به عنوان ذخیره سازی 45

3-5-7 آئروژل‌ها به عنوان قالب 46

3-5-8 آئروژل به عنوان عایق گرما 46

3-5-9 آئروژل‌ها در کاربرد فضایی 47

3-6 خلاصه 47

فصل چهارم – سنتز و بررسی ویژگی‌های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت

مقدمه 49

4-1 مواد مورد استفاده در پژوهش 50

4-2 روش تجربی و جزئیات 51

4-3 تجزیه و تحلیل 54

4-3-1 بررسی مورفولوژی سطح 54

4-3-2 مطالعه نانو ساختاری نانوکامپوزیت ₂/ SiO₄O₂CoFe به کمک روش XRD 56

4-3-3 بررسی خواص شیمیایی نانوکامپوزیت ₂/ SiO₄O₂CoFe به کمک روش FT-IR 63

4-3-5 تصویربرداری TEM 66

4-3-6 بررسی آنالیز BET 67

4-3-7 بررسی رفتار مغناطیسی با دستگاه VSM 72

4-4 خلاصه 77

نتیجه‌گیری 78

پیشنهادات 81

مراجع 82

فهرست تصاویر

عنوان                                                                                                         صفحه

فصل اول – مفاهیم اولیه

1-1. انواع سیلیکا براساس اندازه حفره: الف) ماکرو متخلخل، ب) مزو متخلخل، ج) میکرو متخلخل 7

1-2. نوع تخلخل‌ها بر اساس شکل و موقعیت 7

1-3. نمایشی از انواع مختلف تقویت کننده‌ها در کامپوزیت 12

فصل دوم – آئروژل­ها و مروری بر خواص مغناطیسی

2-1. 1برهمکنش آب و ساختار آئروژل، الف) آئروژل آب­گریز، ب) آئروژل آب‌دوست 18

2-2. فازهای مغناطیسی، الف) پارامغناطیس، ب) فرومغناطیس، ج) پادفرومغناطیس، د) فری مغناطیس 23

2-3. حلقه پسماند ماده فرو مغناطیس 25

2-4. حلقه پسماند در مواد فرومغناطیس نرم و سخت 26

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

3-1. طرح‌واره‌ای از روش‌های مختلف برای شیمی سنتز نانوکامپوزیت 31

3-2. اصلاح شیمی سطح ژل 34

3-3. چرخه فشار-دما در حین فرآیند خشک کردن فوق بحرانی 36

3-4. شماتیکی از دستگاه خشک کن فوق بحرانی اتوکلاو 36

فصل چهارم – سنتز و بررسی ویژگی‌های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت

4-1. فازهای مجزا نمونه روی همزن 52

4-2. نمونه‌های در قالب ریخته شده 52

4-3. نمونه الکوژل 53

4-4. نمونه آئروژل 54

4-5. تصاویر FE-SEM نمونه‌ها الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 55

4-6. نمودار توزیع اندازه ذرات الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 56

4-7 . پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% پیش از عملیات حرارتی 58

4-8. پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای  600 درجه­ی سانتی­گراد 59

4-9. پراش XRD نمونه‌های الف) 10%، ب) 15%و ج) 20% در دمای  800 درجه­ی سانتی­گراد 60

4-10. آنالیز نمونه‌های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 600 درجه‌ی سانتی ‌گراد 61

4-11. آنالیز نمونه‌های الف)10%، ب) 15%و ج) 20% حرارت داده شده در دمای 800 درجه‌ی سانتی ‌گراد 62

4-12. طیف‌های جذبی FT-IR الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 65

4-13. تصویر TEM یکی از نمونه‌ها 67

4-14. نمودارهای لانگمیر الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 69

4-15. نمودارهای BET الف) 10%، ب) 15% و ج) 20% 71

4-16. جذب و واجذب الف) 10%، ب) 15% و ج) 20%. 72

4-17. حلقه پسماند نمونه‌ها قبل از عملیات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 74

4-18. حلقه پسماند نمونه‌ها بعد از عملیات حرارتی الف) 10%، ب) 15%، ج) 20%. 75

فهرست جداول

عنوان                                                                                                           صفحه

فصل سوم – ساخت آئروژل و کاربردهای آن

3-1. کاربردهای مختلف آئروژل‌ها……………………….. 48

فصل چهارم – سنتز و بررسی ویژگی‌های نانوکامپوزیت سیلیکا آئروژل/نانوذرات فریت کبالت

4-1. میزان گرم و لیتر مواد مورد نیاز 51

4-2. نتایج حاصل از XRD 63

لیست علایم و اختصارات

برونر، امت، تلر(Brunauer, Emmett, Teller)                                                                    BET

پراش پرتو ایکس (X-Ray Diffraction)                                                                           XRD

مغناطیس­سنج نمونه­ی ارتعاشی (Vibrating Sample Magnetometer)                                       VSM

میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی (Field Emission Scanning Electron Microscopy)     FE-SEM

میکروسکوپ الکترونی عبوری (Transmission Electron Microscopy)                                    TEM

آنگسترم (Angestrom)                                                                                                    Å

اورستد (Oersted)                                                                                                                  Oe

نانومتر (Nanometer)                                                                                                             nm

واحد مغناطیسی (Electromagnetic Units)                                                                                                  emu

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه  مازندران

دانشکده علوم پایه

گروه فیزیک هسته‌ای

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته فیزیک هسته‌ای

موضوع:

مطالعه پارامترهای موثر بر همجوشی پلاسمای  دوتریوم-هلیوم 3 به روش محصورسازی مغناطیسی

استاد راهنما:

دکتر سید محمد متولی

استاد مشاور:

دکتر جعفر صادقی

بهمن1393

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

هدف از تحقیقات همجوشی، تولید نیروگاه هسته­ای که از لحاظ اقتصادی و محیطی مناسب باشد. مسئله­ی تولید انرژی همجوشی، دستگاهی است که بتواند سوخت را تا دمای کافی گرم کرده و سپس آن را برای مدت زمان طولانی نگه دارد، به طوری که بتواند انرژی بیشتری از طریق واکنش­های همجوشی برای گرم کردن سوخت تولید کند. اما یکی از مسائل مهم فراروی راکتورهای همجوشی آینده، وجود ناپایداری گرمایی ذاتی در راکتورهای گرما هسته­ای مانند توکامک می­باشد

فراوانی سوخت‌های مورد نیاز در همجوشی هسته‌ای یکی از بزرگترین مزایای این روش تولید انرژی، نسبت به شکافت هسته‌ای می‌باشد. در این کار تحقیقانی، همجوشی مغناطیسی پلاسمای D-³He را در راکتور توکامک ITER- 90HP  مورد بررسی قرار داده و با حل معادلات توازن انرژی حاکم بر همجوشی هسته‌ای به روش خطی، تغییرات برخی از پارامتر های حاکم بر پلاسما را در دو حالت بدون ناخالصی و در حضور ناخالصی بدست می‌آوریم. با توجه به اهمیت کنترل ناپایداری‌های ذاتی ایجاد شده در فرایند تولید انرژی هسته‌ای در راکتورهای همجوشی، از روش کنترل تزریق میزان سوخت، با اختلال در دمای اولیه، استفاده کرده و پلاسمارا به پایداری می‌رسانیم و با حل دوباره‌ی معادلات توازن انرژی، تغییرات زمانی برخی از پارامترهای پلاسما را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

**فهرست مطالب**

عنوان                                                               صفحه

مقدمه. 1

فصل اول-همجوشی هسته‌ای.. 3

1-1- واکنش‌های هسته‌ای 3

1-2- شکافت هسته‌ای.. 3

1-3- همجوشی هسته‌ای.. 4

1-4- انتخاب سوخت مناسب… 6

1-5- یده‌های راکتور همجوشی.. 10

1-5-1- همجوشی هستهای کنترل شده توسط لختی(ICF). 11

1-5-2- همجوشی هستهای توسط کاتالیزور میون(µCF) 13

1-5-3-  محصورسازی مغناطیسی (MCF) 14

1-6- طبقه بندی انواع راکتور ها برحسب روش محصور کردن پلاسما 16

1-6-1- راکتور توکامک….. 17

1-6-2- قسمتهای اصلی راکتور توکاماک ITER.. 18

1-6-3- راکتور  اسفرومک….. 20

1-6-4-  سایر راکتورهای محصورسازی مغناطیسی.. 20

فصل دوم: سینیتیک همجوشی پلاسمای دوتریوم–هلیوم 3. 22

1-2- سوخت‌های جدید و خواص آنها 22

2-2- خواص دوتریوم. 24

2-3- خواص هلیوم 3. .. 25

2-4- پلاسما حالت چهارم ماده. 29

2-5- روشهای تولید پلاسما 30

2-6- پارامترهای بنیادی پلاسما 31

2-6-1- فرکانسها در پلاسما 31

2-6-2- سرعتها در پلاسما 32

2-7- گرم کردن پلاسما 33

2-7-1- گرمایش مقاومتی.. 33

2-7-2- گرمایش از طریق فشرده سازی.. 35

2-7-3- گرمایش توسط تاثیر میدان‌های الکترومغناطیسی.. 35

2-7-4- گرمایش توسط تزریق پرتو خنثی.. 36

2-8- گرمای همجوشی ذرات باردار. 36

2-9- روشهای بررسی پلاسما 37

2-10- فشار جنبشی و مغناطیسی پلاسما 38

2-11- دیواره سیستم راکتورهای همجوشی D-³He از طریق محصورسازی مغناطیسی.. 39

2-12- بارگذاری دیواره راکتور. 42

2-13- اساس روش محصورسازی.. 42

2-14- اتلاف انرژی پلاسما 46

2-14-1-تابش ترمزی 46

2-14-2- تابش سیکلوترونی.. 47

2-14-3- افت‌های انتقالی.. 48

2-15- فیزیک واکنش‌های همجوشی.. 48

2-16- آهنگ انجام واکنش…. 49

2-17- واکنش پذیری.. 50

2-17-1- واکنش پذیری واکنش‌های هستهای (پارامتر سیگما-وی). 50

2-17-2- واکنشپذیری باکی.. 51

2-17-3- واکنشپذیری با معادله بوش-هال.. 51

2-17-4- واکنشپذیری با معادله ماکسول.. 52

2-18- فاکتور Q، زمان محصورسازی انرژی، توازن توان.. 54

2-18-1- فاکتور Q… 54

2-18-2- زمان حبس انرژی.. 55

2-18-3- توازن توان… 55

2-19- معیار لاوسون و زمان حبس انرژی.. 56

2-20- معادلات اساسی دوتریوم و هلیوم 3.. 60

2-21- موازنه انرژی…   60

2-22- سوختن پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3.. 61

فصل سوم:کنترل ناپایداری گرمایی در سوخت پلاسمای D-³He. 66

3-1- مشکل اساسی راکتورهای همجوشی.. 66

3-2- کنترل مغناطیسی.. 67

3-3- کنترل جنبشی…….68

3-4- کنترل مگنتو هیدرودینامیکی(MHD). 69

3-5- روشهای استفاده از کنترل جنبشی.. 70

3-6- اهداف کنترل.. 74

3-7- طراحی کنترلر. 76

3-8- نتایج شبیه سازی.. 78

3-9-کنترل خطی با استفاده از روش تعدیل تزریق سوخت… 80

فصل چهارم: پارامترهای موثر بر همجوشی پلاسمای D-³He در سیستم توکامک….. 82

4-1- مقدمه              82

4-2- نتایج برای حالت ناپایدار. 83

4-3-  پایداری پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 با استفاده از روش کنترلی تعدیل میزان تزریق.. 94

فصل پنجم: نتیجه گیری وبحث… 101

***فهرست جداول***

جدول1-1- برخی از واکنش‌های همجوشی………………………………………………………………………………………………………………… 7

جدول1-2- انواع راکتورها برحسب روش محصور کردن پلاسما………………………………………………………………………………… 17

جدول2-1- نسل‌های مختلف سوخت‌های همجوشی ………………………………………………………………………………………………… 27

جدول 2-2- مقادیر عددی پارامترهای معادله باکی……………………………………………………………………………………………………. 51

جدول2-3- مقادیر ثوابت برای واکنش‌های همجوشی مختلف در معادلات بوش-هال……………………………………………………. 52

جدول2-4- مقادیر عددی C1 و C2 و C3 برای واکنش‌های D-T, D-D و D-3He………………………………………………. 54

جدول 3-1- پارامترهای ITER90-HP ……………………………………………………………………………………………………………….. 73

جدول 3-2- شرایط اولیه ی پلاسما ………………………………………………………………………………………………………………………… 74

جدول 3-3- نقطه تعادل–نقطه احتراق ……………………………………………………………………………………………………………………… 79

جدول 3-4- پارامترهای کمیت کنترل …………………………………………………………………………………………………………………….. 81

***فهرست اشکال***

شکل 1-1- مراحل زنجیره‌ی پروتون – پروتون که در خورشید اتفاق می‌افتد.. 6

شکل 1-2- انرژی پتانسیل بر حسب فاصله‏ی دو هسته‏ی باردار که با انرژی مرکز جرم به هم نزدیک می‏شوند. 10

شکل 1-3- نمایی از کپسول هدف 12

شکل 1-4- مراحل همجوشی به روش محصورسازی لختی.. 13

شکل1-5- راکتور آینه ای.. 16

شکل 1-6- نمایی از دستگاه چنبرهای پلاسما 17

شکل 1-7- راکتور توکاماک ایتر. 19

شکل 1-8- سطح مقطع ایتر با پلاسمای بیضی.. 19

شکل1-9- شماتیک هندسی راکتور استلاتور. 21

شکل2-1- واکنش پذیری انواع سوخت‌ها 26

شکل2-2- روش‌های گرم کردن پلاسما 36

شکل2‑3: مدارهای لارمور در یک میدان مغناطیسی 44

شکل 2-4:  نمایش میدان مغناطیسی توروئیدی و پولوئیدی و تبدیل چرخشی.. 44

شکل 2-5: سوق‌گیری ذره، در میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی متعامد 45

شکل 2-6: حرکت مارپیچی الکترون‏ها و یون‏ها در امتداد خطوط مغناطیسی.. 46

شکل2-7- آهنگ واکنش به صورت تابعی از دما برای واکنش‌های مختلف همجوشی با توزیع سرعت ماکسولی.. 50

شکل2-8- معیار لاوسون nτE برحسب دما T(keV) برای پلاسمای D-3He و D-T با فرض محصورسازی کامل ذرات باردار محصولات عمل   59

شکل4-1- مقایسه تغییرات پارامتر واکنشپذیری برای واکنش همجوشی D-T و D-³He براساس روش باکی.. 83

شکل 4-2- چگالی پلاسمای دوتریوم و هلیوم3 در حالت ناپایدار برحسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی (آرگون و بریلیم) و حالت بدون ناخالصی   86

شکل 4-3- دمای پلاسمای دوتریوم و هلیوم3 در حالت ناپایدار بر حسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی (آرگون و بریلیم) و حالت بدون ناخالصی   88

شکل 4-4- نسبت چگالی ذرهی آلفا به چگالی الکترون در حالت ناپایدار بر حسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و حالت بدون ناخالصی   89

شکل 4-5- پارامتر β پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 برحسب زمان در حالت ناپایدار برای دو نمونه همراه با ناخالصی و حالت بدون ناخالصی   90

شکل 4-6- توان تابشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت ناپایدار برحسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و بدون ناخالصی   91

شکل 4-7- توان ذره آلفا در همجوشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت ناپایداربر حسب زمان بدون ناخالصی و با ناخالصی.. 92

شکل 4-8-  توان اهمی  پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3  در حالت ناپایدار برحسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و حالت بدون ناخالصی   93

شکل 4-9- توان خالص همجوشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت ناپایدار برحسب زمان برای دو حالت بدون ناخالصی و با حضور ناخالصی   94

شکل4-10- چگالی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت ناپایدار بر حسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و حالت بدون ناخالصی   95

شکل 4-11- دمای پلاسمای دوتریوم و هلیوم3 در حالت پایدار بر حسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی (آرگون و بریلیم) و حالت بدون ناخالصی   95

شکل 4-12- نسبت چگالی ذرهی آلفا به چگالی الکترون در حالت پایدار بر حسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و حالت بدون ناخالصی   96

شکل 4-13-پارامتر  پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3  در حالت پایدار بر حسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و بدون ناخالصی   97

شکل 4-14- توان تابشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت پایدار برحسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و بدون ناخالصی   97

شکل 4-15- توان ذره آلفا در همجوشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت پایداربر حسب زمان بدون ناخالصی و با ناخالصی.. 98

شکل 4-16- توان اهمی  پلاسمای دوتریوم هلیوم 3  در حالت پایدار برحسب زمان برای دو نمونه همراه با ناخالصی و حالت بدون ناخالصی   99

شکل 4-17-  توان خالص همجوشی پلاسمای دوتریوم و هلیوم 3 در حالت ناپایدار برحسب زمان برای دو حالت بدون ناخالصی و با حضور ناخالصی   99

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه نیشابور

دانشکده علوم پایه

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک حالت جامد

موضوع:

 مطالعه فرآیند رشد نانولایه های نازک به وسیله مدل باریکه مولکولی خالصMBE  

استاد راهنما:

دکتر ابراهیم دریایی

اسفند ماه1395

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

امروزه بررسی سطوح مواد به عنوان محل برهمکنش جامد با بیرون، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. توپوگرافی و شکل سطوح نیز می تواند بر عملکرد فیزیکی و کاربرد آنها تاثیر بگذارد، بنابراین بررسی سطوح از لحاظ تجربی و نظری اهمیت زیادی دارد با گام برداشتن به سمت نانو ساختار ها، اهمیت علم لایه های نازک در میان سایر علوم رشد قابل ملاحظه ای داشته است.  لایه های نازک، به دلیل نازک بودن و در نتیجه ظهور خواص کوانتومی و همچنین بزرگی نسبت سطح به حجم بسیار حائز اهمیت هستند. تولید مواد با خلوص بالا یکی از نکات مهم در ساخت لایه های نازک است. تکنیک MBE یکی از روش های مورد توجه، جهت تولید مواد با خلوص بالا است.

در این پایان نامه  با بهره گیری از نرم افزار برنامه نویسی Matlab  مدل های مختلف لایه نشانی شبیه سازی شده و یک مدل جدید برای لایه نشانی به روش MBE ارائه داده شده و تغییرات لگاریتمی زبری بر حسب زمان مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که فرآیند رشد در دو مرحله انجام می شود و از دو تئوری مختلف پیروی می کند. ابتدا تئوری خطی MBE  و سپس معادله ادوارد-ویلکینسون برقرار است. همچنین در این مدل، تاثیرات دما و سرعت لایه نشانی بر فرآیند رشد سطح مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که با اعمال این تغییرات، شیب نمودار در دو قسمت ثابت باقی  می ماند و فقط مدت زمانی که طول می کشد تا فرآیند رشد از یک  مدل به مدل دیگری وارد شود متفاوت است.

واژه های کلیدی:

رشد سطوح، زبری نانوساختار، لایه نازک، باریکه مولکولی، طول همبستگی

فهرست مطالب

عنوان                                                                            صفحه

مقدمه. ..1

فصل اول: مفاهیم لایه نازک و رشد سطح 2

1-1 مفاهیم لایه نازک 2

1- 2 تاریخچه لایه نازک 3

1-3  خواص لایه نازک 4

1-3-1 خواص مکانیکی 5

1-3-2 خواص الکتریکی 6

1-3-3 خواص مغناطیسی 8

1-3-4 خواص نوری 10

1-3-5 خواص شیمیایی 11

1-3-6 خواص حرارتی 11

1- 4 اهمیت و کاربرد لایه نازک 11

1-5 روشهای ساخت لایه نازک 12

1-5-1 روشهای فیزیکی 13

1-5-1-1 روشهای تبخیری 14

1-5-1-1-1  لایه نشانی به روش MBE 15

1-5-1-2 کندوپاش 19

1-5-2روشهای شیمیایی 22

1-5-2-1 انباشت شیمیایی بخار (CVD) 22

1-5-2-2 آبکاری الکتریکی 24

1-5-2-3  سل- ژل 24

فصل دوم: مفاهیم رشد و بررسی مدل های پیوسته و گسسته 26

2-1 مدل لایه نشانی تصادفی 26

2-2 مدل لایه نشانی بالستیک 27

2-3 مدل لایه نشانی تصادفی همراه با نرم سازی 28

2-4 همبستگی در طول فرآیند رشد 29

2-5تعاریف متداول در رشد سطح 30

2-5-1 ناهمواری 30

2-5-2 رابطه مقیاس 33

2 – 6  فرکتال 34

2-6-1 تاریخچه و معرفی فرکتال 34

2-6-2 انواع فرکتال 36

2-6-2-1 فرکتال همسانگرد 36

2-6-2-2 فرکتال ناهمسانگرد 39

2- 7  معادله ضمنی رشد 40

2- 8  اصول تشابه 41

2-9  معادله کلی رشد 43

2-9-1 معادله RD 44

2-9-2 معادله ادوارد-ویلکینسون 44

2-9-2-1 حل معادله ادوارد-ویلکینسون 46

2-9-3 معادله کاردر-پاریزی و ژنگ 49

2-10 فرآیند های دخیل در رشد تجربی سطح 51

2-10-1 نشست بر روی سطح 52

2-10-2 جذب شدگی 52

2-10-3  انتشار بر روی سطح 52

2-11 تئوری مدل MBE 53

2-11-1 تئوری خطی مدل MBE 53

2-11-1-1 حل معادله رشد خطی همراه با پیشروی MBE 55

2-11-2 تئوری غیر خطی مدل MBE 56

فصل سوم: شبیه سازی مدل های مختلف رشد سطح 59

3- 1 الگوریتم لایه نشانی به روش RD 59

3-2 الگوریتم لایه نشانی به روش BD 61

3-3 الگوریتم لایه نشانی به روش RDSR 65

3-4 مدل های لایه نشانی MBE 68

3-4-1 مدل داس سرما و تامبورنی 69

3-4-1-1 الگوریتم مدل داس سرما و تامبورنی 71

3-4-2 مدل جدید ارائه شده 73

3-4-2-1 الگوریتم مدل جدید 74

3-4-2-2 بررسی تغییرات نرخ نشست ذرات بر روی سطح 76

3-4-2-3 بررسی تغییرات دما 78

نتیجه گیری و جمع بندی 79

منابع و مأخذ 81

فهرست شکل ها

عنوان                                           صفحه

شکل 1-1: نمای شماتیک یک لایه نازک 3

شکل 1-2 :  نمودار تعیین میزان انرژی تبادلی 9

شکل 1-3 : نمودار روش های ساخت لایه نازک 13

شکل1-4 : نمای شماتیک از دستگاه MBE در زوایای مختلف 18

شکل 1-5: طرح واره سیستم کندوپاش 22

شکل2-1: تصویرشماتیک مدل لایه نشانی تصادفی 26

شکل 2-2 : تصویر شماتیک مدل لایه نشانی به روش بالستیک 27

شکل 2-3 : تصویر شماتیک مدل لایه نشانی تصادفی همراه با نرم سازی 29

شکل 2-4 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در مدل لایه نشانی بالستیک برای 200L= 31

شکل 2-5 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای چندین سیستم 32

شکل 2-6 : تصویری شماتیک از بازسنجی پهنای فصل مشترک نسبت به زمان (تغییرات تابع g(u)) 34

شکل 2-7 : طرح شماتیک ساخت فرکتال دانه برفی کخ 37

شکل 2-8 : مثلث های سرپینسکی 38

شکل 2-9 : تغییر مقیاس همسانگرد و ناهمسانگرد برای یک فرکتال ساده …………………………………………………..40

شکل 2-10 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشدh 46

شکل 2-11 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 50

شکل 2-12 : طرح شماتیکی از فرآیند های مقدماتی بر روی سطح 51

شکل 2-13 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 55

شکل 2-14 : تاثیر عامل  بر روی سطح در حال رشد h 57

 شکل 3‑1 : نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RD برای یک نمونه 60

شکل 3-2: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RD برای چندین نمونه 60

شکل 3-3: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD……………………………………..62

شکل3-4: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD برای سیستم های مختلف 63

شکل 3-5: نمودار جابجایی منحنی های رسم شده به روش لایه نشانی  BD در راستای عمودی 64

شکل 3-6: نمودار انطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش BD. 65

شکل 3-7: نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RDSR. ……………………………….67

شکل 3-8: نمودار انطباق منحنی های  تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی به روش RDSR 67

شکل3-9: مکانیزم نرم سازی مدل ولف و ویلیان 68

شکل 3-10:مکانیزم نرم سازی مدل داس سرما و تامبورنی 68

شکل 3-11:نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی با مدل داس سرما و تامبورنی 71

شکل 3-12: نمودار انطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در لایه نشانی با مدل داس سرما و تامبورنی.73

شکل3-13:نمودار تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک با مدل جدید ارائه شده برای سیستم های مختلف………………..75

شکل3-14: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک برای لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده 76

شکل3-15: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده به ازای تغییرات نرخ نشست ذرات ..77

شکل3-16: نمودارانطباق منحنی های تغییرات زمانی پهنای فصل مشترک در مقیاس لگاریتمی در لایه نشانی با مدل جدید ارائه شده به ازای تغییرات دما 78

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه ارومیه

دانشکده علوم

گروه فیزیک

عنوان:

 مطالعه ی شفافیت القا شده ی الکترومغناطیسی در سیستم های کوانتومی مختلف

اساتید راهنما:

دکتر مهدی امنیت طلب       دکتر محمد طالبیان

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

اردیبهشت 1390

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

شفافیت القا شده الکترومغناطیسی روشی برای حذف اثر یک محیط بر روی انتشار پرتو الکترومغناطیسی می باشد.  این اثر منجر به تداخل بین اتم های برانگیخته همدوس با میدان های الکترومغناطیسی شده و باعث می شود که یک محیط بسیار کدر به شفاف تبدیل شود. در حقیقت، شفافیت القا شده الکترومغناطیسی  یک اثرتداخلی کوانتومی است که جذب معمول نور را کاهش می دهد، وقتی که فرکانس آن با فرکانس تشدیدی محیط تنظیم شده باشد. ارتباط نزدیکی بین شفافیت القا شده الکترومغناطیسی و دیگر پدیده های همدوسی اتمی نظیر تله اندازی جمعیت همدوس و مراحل انتقال جمعیت بی درروی همدوس وجود دارد.   پدیده کاهش جذب یک پرتو پروب گذرنده از یک محیط، با اعمال پرتو پمپ دوم به آن است.

فصل1

اندرکنش اتم با میدان های تابشی نیمه کلاسیکی

مقدمه

در این فصل به بررسی اندرکنش اتم با میدان  ( نیمه کلاسیکی) می پردازیم. در بخش 1-1 تقریب موج چرخان را به طور خلاصه و مفید بیان می کنیم. در بخش های 1-2 اندرکنش اتم دو ترازی با میدان نیمه کلاسیکی و به دنبال آن در بخش 1-3 ساختار هامیلتونی مؤثر سیستم دو ترازی شرح داده می شود. در بخش 1-4 نیز  اندرکنش اتم سه ترازی را بررسی خواهیم کرد.

1-1 تقریب موج چرخان ¹   

در سیستم های چند ترازی برای تحریک گذار های اتمی، از میدان های لیزری با فرکانس های رابی متناظر استفاده می کنیم. گذار های اتمی در صورتی تحریک می شوند که فرکانس میدان لیزری خارجی با فرکانس گذار اتمی برابر باشد. چنانچه شرط یکسان بودن فرکانس رابی و فرکانس گذار اتمی ارضا نشود، اندرکنش اتم – میدان جهت جفت کردن تراز ها و انتقال جمعیت اتمی محقق نمی شود.با توجه به اینکه در به دست آوردن دامنه های احتمال جمعیت تراز های یک سیستم اتمی، دو جمله نمایی به صورت  و  ظاهر می شود. با اعمال شرط  عبارت  قابل چشم پوشی است، چرا که مقدار آن خیلی بزرگ است. به عبارتی جمله  دارای نوسانات بسیار سریع بوده و مقدار متوسط آن صفر است. برای جفت شدن دو تراز به یکدیگر  و اندرکنش اتم با میدان در یک سیستم اتمی، نوسانات اتم – فوتون نباید خیلی سریع باشد.

بنابراین عبارت نمائی با مقدار بزرگ  را  حذف می کنیم. این حذف تحت
عنوان تقریب موج چرخان نامیده می شود. در معادله شرودینگر مورد استفاده در پدیده های اپتیک کوانتومی از این تقریب استفاده می کنیم]1[.

1-2  اندرکنش اتم دو ترازی با میدان نیمه کلاسیکی

اندرکنش یک میدان تابشی تک مد با فرکانس را با یک اتم دو ترازی در نظر می گیریم. فرض می کنیم  به ترتیب مبین حالت های اتمی تراز پایین تر و بالا تر باشند، به عبارتی ویژه حالت های غیر مختل هامیلتونی  با ویژه مقادیر به ترتیب  و  هستند. طرح  شماتیک چنین اتمی در شکل1-1 نشان داده شده است.

تابع موج یک اتم دو ترازی را می توان به فرم زیر نوشت:

(1-4)

که در آن  و  به ترتیب دامنه های احتمال یافتن اتم در حالت های  و  هستند.

معادله شرودینگر متناظر با حالت فوق عبارت است از

(1-5)

(1-6)

که در آن  و  به ترتیب قسمت های برهم کنشی و غیر اختلالی هامیلتونی اتم دو ترازی  را نشان می دهند.

شکل 1-1 . اندرکنش یک اتم دو ترازی با میدان تابشی

با استفاده از رابطه تمامیت (بستاری )    هامیلتونی غیر مختل را می توانیم به فرم زیر بنویسیم:
(1-7)

که در آن از روابط و استفاده می کنیم.

به طور مشابه را که مبین هامیلتونی اندرکنش اتم با میدان تابشی است، می توان به صورت زیر نوشت:

(1-8)

که در آن  عنصر ماتریسی گشتاور دو قطبی الکتریکی و میدان تابشی است. در اینجا فرض کردیم که میدان الکتریکی به طور خطی در راستای محور  قطبیده شده است. در تقریب دو قطبی الکتریکی میدان را می توان به فرم زیر بیان کرد:

(1-9)

در رابطه فوق  دامنه و  فرکانس میدان است.

برای حل معادله شرودینگر به شرایط اولیه نیاز داریم. اگر اتم را در حالت اولیه فرض کنیم،  خواهد بود. حال با استفاده از معادله شرودینگر ، معادلات حرکت برای دامنه های    و   را می توان به فرم زیر نوشت:

(1-10)

(1-11)

عنصر ماتریسی عملگر دو قطبی به صورت  است. در اینجا فرض می کنیم که عناصر قطر اصلی ماتریس عملگر دو قطبی صفر باشند، به عبارتی  . حال با استفاده ازتبدیل  که مبین حالت سیستم در تصویر برهم کنش است.

معادلات حرکت  برای دامنه های متغیر را به صورت زیر می نویسیم:

(1-12)

(1-13)

با جایگذاری روابط فوق درمعادلات (1- 10 )  و (1-11) خواهیم داشت:

(1-14)

( 1-15)

که در آن   فرکانس گذار اتمی و   نامیزانی فرکانسی¹ است. در استخراج معادلات فوق جملات غیر چرخان متناسب با  را در تقریب موج چرخان نادیده گرفته ایم که درکل تقریب خوبی است.

برای حل معادلات (1-15) و (1-16) از تبدیل لاپلاس استفاده می کنیم. فرض کنید

(1-16)

تبدیل لاپلاس  باشد، در این صورت با استفاده از تبدیل لاپلاس

(1-17)

(1-18)

روابط زیر به دست می آیند:

(1-19)

(1-20)

رابطه (1-20) را می توان به فرم زیر ساده کرد:

(1-21)

با جایگذاری رابطه(1-19) در رابطه (1-21) خواهیم داشت:

(1-22)

(1-23)

که در آن فرکانس رابی  به صورت

(1-24)

تعریف می شود. با محاسبات ریاضی ساده در می یابیم که ریشه های مخرج رابطه فوق به صورت زیر هستند:

(1-25)

و بنابراین رابطه (1-23)  به صورت زیر در می آید:

(1-26)

با بازنویسی رابطه فوق به صورت

(1-27)

و با استفاده از تبدیلات معکوس لاپلاس  به دست می آید:

(1-28)

برای محاسبه  از رابطه زیر شروع می کنیم

(1-29)

با جایگذاری رابطه(1-20) در رابطه (1-29) خواهیم داشت:

(1-30)

(1-31)

حال اگر مراحل استفاده شده در به دست آوردن    را به ترتیب برای  نیز اعمال کنیم به صورت

(1-32)

(1-33)

(1-34)
(1-35)

به دست می آید.

با تعریف  به صورت

(1-36)

دامنه های احتمال  و  به صورت

(1-37)

(1-38)

به دست می آیند. در حالت خاصی که اتم در حالت تشدید با میدان تابشی است :

(1-39)

از رابطه ( 1-36) خواهیم داشت:

(1-40)

بنابراین دامنه های احتمال به صورت زیر ساده می شوند:

(1-41)

(1-42)

با توجه به اینکه قدرمطلق مجذور دامنه های احتمال مبین جمعیت سیستم در حالت ها و زمان های مختلف است، جمعیت سیستم را در حالت تشدیدی یعنی برای  به دست می آوریم:

(1-43)

(1-44)

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:

طراحی و ساخت یک دستگاه پلاسمای کانونی بسیار کوچک قابل حمل

استاد راهنما:

دکتر شروین گودرزی

استاد مشاور:

دکتر نادر مرشدیان

زمستان 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)

چکیده پایان نامه (شامل : خلاصه، اهداف، روش های اجرا و نتایج به دست آمده) :

موضوع این پایان نامه طراحی و ساخت یک دستگاه پلاسمای کانونی بسیار کوچک قابل حمل با انرژی 20 ژول به نام سورنا-1 در آزمایشگاه پلاسمای کانونی پژوهشکده فیزیک پلاسما و گداخت هسته­ای پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای سازمان انرژی اتمی است، پروژه ساخت دستگاه سورنا-1 گام اول در پژوهش بر روی دستگاه های پلاسمای کانونی بسیار کوچک در ایران است و زیر بنای برنامه های تحقیقات نظری و کاربردی بسیاری به شمار می رود که در آینده بسیار نزدیک در این پژوهشکده آغاز خواهند شد.

در فصل اول این پایان نامه ابتدا شرحی مختصر در باره دستگاه پلاسمای کانونی و خصوصیات آن ارائه داده ایم و  سپس مدل های موجود برای تحلیل عملکرد آن را مورد بررسی قرار داده ودر پایان مشخصات چنددستگاه پلاسمای کانونی موجود ذکر نموده ایم.در فصل دوم مراحل طراحی دستگاه با استفاده از قوانین مقیاس بندی و محاسبات مربوط به قسمت های مختلف مکانیکی دستگاه انجام شده و  روابط مربوطه ارائه می گردد.

در فصل سوم که مربوط به مرحله ساخت است به بررسی ساختار سیستم الکتریکی، مکانیکی و تخلیه و دمش گاز دستگاه سورنا-1 و نحوه ساخت،  نصب و راه اندازی آنها پرداخته شده است و نتایج برخی از آزمایش های انجام شده با دستگاه ارائه گردیده است.

پس از ساخت این دستگاه و آشنایی هرچه بیشتر با اصول ساخت و مشکلات موجود و رفع آن ها، یک دستگاه کوچک تر با انرژی 4 ژول و با فرکانس کاری 1 هرتز به نام سورنا-2 در این آزمایشگاه طراحی، ساخته، نصب، و راه اندازی شده  و اکنون آزمایشگاه

پلاسمای کانونی بسیار کوچک”  از توان قابل توجهی برای پژوهش برخوردار است.

فهرست مطالب

فصل اول: عملکرد پلاسمای کانونی    1

1- مقدمه:   2

1-1 دستگاه پلاسمای کانونی:   2

1-2 کاربرد های پلاسمای کانونی:   4

2- اصول عملکرد دستگاه پلاسمای کانونی:   6

2-1 مرحله شکست و تخلیه سطحی   7

2-2 مرحله رانش محوری   8

2-3 مرحله تراکم شعاعی   8

2-4 مرحله پلاسمای چگال و کانونی شدن   9

2-5 مرحله وقوع ناپایداری و فروپاشی پینچ   10

3- تحلیل مراحل کار پلاسمای کانونی   11

3-1 مدل جاروبی یا برف روبی   11

3-2 مدل قطعه ای   13

4- دستگاه نانوفوکوس   14

فصل دوم: طراحی   22

1- مقدمه   23

2- مراحل طراحی یک دستگاه پلاسمای کانونی   24

2-1 محاسبه پارامترهای الکتریکی و دوره تناوب تخلیه   25

2-2 محاسبه شعاع آند   26

2-3  محاسبه طول موثر آند   27

2-4 محاسبه  طول عایق و شعاع داخلی کاتد   27

3-  طراحی دستگاه پلاسمای کانونی کوچک 20 ژول   30

3-1    انتخاب سیستم تغذیه الکتریکی مناسب  و دوره تناوب تخلیه   30

3-2  طراحی الکترود داخلی (آند)   31

3-3  طراحی الکترود خارجی (کاتد) و عایق بین الکترود ها.. 33

3-4 طراحی سیستم الکتریکی دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول   37

3-4-1 منبع تغذیه و بانک خازنی   37

3-4-2 سیستم کنترل   37

3-4-3  طراحی سیستم های تخلیه و دمش گاز   38

4- سیستم های آشکارسازی و ثبت اطلاعات   40

فصل سوم: ساخت، نصب و راه اندازی   41

1- مقدمه   42

2- ساخت، نصب و راه اندازی دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول.. 45

2-1   قسمت مکانیکی دستگاه 20 ژول   47

2-2  سیستم تخلیه و دمش گاز   49

2-3   سیستم الکتریکی دستگاه   50

2-4  نصب و راه اندازی و آزمایشات اولیه   57

3- پایش پرتوی   61

فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری   62

مراجع :   66

فهرست شکل ها

شکل 1-1 ) نمای شماتیک دو دستگاه پلاسمای کانونی 3

شکل 1-2) دو نمونه از تصاویر مربوط به کاربرد پلاسمای کانونی 5

شکل1-3)طرحی از پلاسمای کانونی و مدار مربوط به آن 7

شکل 1-5) نمایی از دستگاه نانوفوکوس 15

شکل 1-6) تصویر بیرونی دستگاه نانوفوکوس 16

شکل 1-7) 17

شکل 1-8) سیگنال های الکتریکی مربوط به ولتاژ، مشتق جریان و جریان 18

شکل 1-9 19

شکل 2-1) بلوک دیاگرام کلی طراحی دستگاه های پلاسمای کانونی 28

شکل 2-2)‌ تصویری از بالا از دستگاه 29

شکل 2-3) میله آند همراه با عایق دور آن و لایه تفلون جدا کننده 32

شکل 2-4) برشی عمودی از دستگاه 35

شکل3-1) دستگاه پلاسمای کانونی کوچک 20 ژول که بر روی میز استیل دو طبقه  نصب شده است. 46

شکل 3-2) اندازه های قسمت های مختلف دستگاه بر حسب میلی متر 48

شکل 3-3) سیستم کلی دستگاه 20 ژول 50

شکل3-4) نمای تابلو فرمان 52

شکل 3-5) شمای دستگاه کنترل الکترونیکی 54

شکل 3-6) بلوک دیاگرام کلی دستگاه 55

شکل 3-7) شمای کلی از طرح دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول 56

شکل3-8) نمونه ای از سیگنال مشتق جریان 58

شکل 3-9) نمونه ای ازسیگنال مشتق جریان 59

شکل 3-10) نمونه ای ازسیگنال جریان 59

شکل 3-11) تغییرات فرکانس تخلیه با فشار در ولتاز تخلیه 16 کیلو ولت 60

شکل 3-12) آرایش TLDهای نصب شده در اطراف دستگاه20 ژول 61

فهرست جدول ها

جدول1-1مشخصات دستگاه های پلاسمای کانونی موجود در مرکزCCHEN 20

جدول 2-1) مشخصات الکتریکی چند دستگاه پلاسمای کانونی 24

جدول3-1) اسامی برخی از وسایل موجود در آزمایشگاه پلاسمای کانونی کوچک در پژوهشکده فیزیک پلاسما 43

جدول 3-2) مشخصات دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول 47

فصل اول

عملکرد

پلاسمای کانونی

1- مقدمه:

1-1 دستگاه پلاسمای کانونی^[1]:

پلاسمای کانونی دستگاهی از خانواده Z-پینچ^[2]های دینامیک است. این دستگاه از دو الکترود هم محور تشکیل می شود که در پایین به وسیله یک  عایق از هم جدا می شوند و الکترود بیرونی نقش کاتد و الکترود داخلی نقش آند را بازی می کندو فضایبین آن ها را  گازی با فشار پایین پر کرده است.]2و1[

الکترود ها معمولا از جنس مس یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. جنس عایق در این دستگاه ها ممکن است، چینی، سرامیک، یا تفلون باشد.در این دستگاهاعمال یک ولتاژ بالا به شکل پالسی بیناین دو الکترود هم محور سبب وقوع تخلیه الکتریکی بین دو الکترود می­شود که در نتیجه آنیک ستون پلاسمای داغ(با دمای در حدود چند کیلو الکترون ولت)،  چگال (در حدود ^3-cm10¹⁹ -10¹⁸) وبا عمر کوتاه (درحدودns200-50) بر روی  محور الکترود داخلی تولید می­گردد.

این دستگاه در دهه 1960 میلادی به طور مستقل توسط فیلیپوف^[3] در شوروی و مدر^[4] در ایالات متحده آمریکا به دو مدل متفاوت طراحی و ساخته شد که  به نام مخترعینشان نامیده می شوند. تفاوت این دو مدل در  نسبت طول الکترود داخلی(L)به قطرآن(D) است.درنوع فیلیپوف 1 (در حدود 2/0 یا کمتر) و در نوع مدر 1 (در حدود 5 یا بیشتر) است(شکل 1-1)]2و1[

این اختلاف منجر به تفاوت هایی در فرآیندهای فیزیکی به ویژه در مرحله اول تخلیه می شود، اما در نهایت شاهد نتایج مشابهی در هر دو نوع هستیم. یعنی تشکیل پلاسمایی داغ و چگال با مشخصات ذکر شده در پاراگراف بالا، که منبعی غنی از انواع مختلف تابش های نوترونی، الکترومغناطیسی، الکترونی، پرتو ایکس ^[5]نرم و سخت و انواع پدیده های پلاسمایی است.]3[

همچنین دستگاههای پلاسمای کانونی ترکیبی (هیبرید) با نسبت های2-1 نیز ساخته شده اند.]5و4[

پلاسمای کانونی ماشینی ارزان و کارآمد برای مطالعه امواج ضربه، پدیده پینچ و کانونی شدن، ناپایداریهای مختلف پلاسما و پدیده های متعدد دیگری است که در آن پلاسما می تواند تا شرایط گداخت گرم شده و مقادیر قابل ملاحظه ای پرتو ایکس نرم و سخت، انواع یون های پرانرژی، پرتوهای الکترون نسبیتی و در صورتی که گاز به کار رفته حاوی دوتریم باشد،نوترون های حاصل از گداخت هسته ای گسیل نماید]6[.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه ارومیه

گروه فیزیک

پایان نامه برای اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته فیزیک

عنوان:

مباحثی در گرانش مغناطیسی

اساتید راهنما:

دکتر هادی گودرزی                                                        دکتر بهروز ملک الکلامی

بهمن ماه 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                                                                                           

عنوان                                         صفحه

چکیده.. 1

مقدمه.. 2

فصل اول: کلیات گرانش و نسبیت عام

1-1 گرانش و نسبیت عام.. 5

1-2 اثرهای نسبیت عامی کجا وارد می‌شوند.. 7

1-3 حرکت در یک میدان گرانش.. 8

1-4 گرانش به عنوان یک میدان تانسوری در فضای مینکوفسکی   10

1-5 لاگرانژی فیرتز- پائولی.. 11

1-6 بردار و هم­بردار.. 14

1-7 هم­بردار.. 15

1-8 خم وخم ژئودزیک.. 18

1-9 متریک.. 20

1-10 شکل اصلی متریک کر.. 26

1-11 بردارکیلینگ و تقارن.. 27

1-12 مختصات ریمان.. 28

1-13 فرمول بندی لاگرانژی نسبیت عام.. 30

1-14 شکل کنش هیلبرت.. 31

1-15 وردش لاگرانژی ماده و محاسبه ی انرژی تکانه.. 32

فصل دوم: از معادلات میدان اینشتین تا گرانش مغناطیسی

1-2 از معادلات میدان اینشتین تا گرانش مغناطیسی.. 36

2-2 معادلات خطی میدان.. 37

2-3 قضیه لارمور در گرانش.. 45

فصل سوم: فرمول بندی لاگرانژی در گرانش الکترمغناطیسی

3-1 صورت خطی شده معادلات میدان اینشتین.. 50

3-2  فرمول‌بندی لاگرانژی در گرانش مغناطیسی.. 51

فصل چهارم: اثرهای گرانش مغناطیسی

4-1 اثر ساعت.. 55

4-2  جفت شدگی اسپین –چرخش –گرانش.. 57

4-3 اثر بر انتشار سیگنال‌ها.. 61

نتیجه گیری.. 65

منابع.. 66

چکیده

بحث مورد نظر در این پایان نامه، بررسی برخی اثرات مربوط به میدان گرانش مغناطیسی است. برای این منظور ما ابتدا معادلات گرانش الکترومغناطیسی را از معادلات اینشتین استخراج می‌کنیم که همان تقریب ضعیف معادلات اینشتین هستند.

پس از بدست آوردن تانسور متریک مربوط به آن، نشان می‌دهیم که سقوط آزاد در میدان گرانشی جسم چرخان با جرم زیاد را می‌توان به عنوان حرکت تحت نیروی لورنتزی در نظر گرفت که به وسیله‌ی میدان‌های گرانش مغناطیسی به وجود آمده است. سپس اثرهای ساعت^[1]، جفت شدگی اسپین-چرخش-گرانش و اثر میدان گرانشی بر انتشار سیگنال‌ها تشریح خواهند شد. سپس در مبحث آخر اختلاف زمان انتشار در حضور یک منبع چرخان بدست خواهد آمد و پیشنهادهایی در این به اره مطرح می‌گردد.

کلمات کلیدی: گرانش مغناطیسی، اثر ساعت، تانسور متریک، نیروی لورنتزی، اثر جفت شدگی اسپین – چرخش – گرانش، نسبیت عام

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.