: هنگامی که موجی با دامنه بزرگ وارد پلاسما می شود اثرات غیرخطی ظاهر می شود. در صورتیکه این اثرات غیرخطی واثرات پاشندگی یکدیگر را خنثی کنند نوعی ساختار پایای غیرخطی به وجود می آید که حین انتشار در محیط شکل و دامنه خود را به خوبی حفظ می کند. در این پایان نامه رفتار سالیتون های یون-صوت که توسط معادله غیرخطی کرتوگ دوریس غیرخطی توصیف می شوند از طریق شبیه سازی آن مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از یک نسخه کد شبیه سازی ذره ای استفاده شده است.در این کد دینامیک یون ها به صورت ذره ای در نظر گرفته شده است و الکترون ها در خال تعادل حرارتی می باشند. ابتدا کد مذکور توسط آزمونی در ناحیه خطی مورد بررسی قرار گرفته است و سپس با استفاده از اختلال اولیه ای که جواب معادله کرتوگ دوریس می باشد، دینامیک سالیتون های یون صوت مورد مطالعه قرار کرفته است.

چکیده لایه های کربن شبه الماسی dlc ، ساختاری آمورف و شبه پایدار از اتم های کربن و هیدروژن هستند که به دلیل خواص مختلفی چون سختی مکانیکی بالا ، مقاومت مکانیکی بالا و شفافیت اپتیکی مورد توجه پژوهشگران زیادی قرار گرفته اند. خواص این لایه های نازک ، تابع شرایط تهیه بوده و با تغییر شرایط می توان بعضی خواص فیزیکی و اپتوالکتریکی آن ها را تغییر داد. هدف ما در این تحقیق ، ساخت لایه های نازک کربن شبه الماسی به روش پلاسمایdc بر روی زیر لایه های مختلف در زمان های انباشت متفاوت است. سعی شده است اثر این عوامل ، بر روی خواص مختلف لایه ها مورد بررسی قرار گیرد. سایر عوامل مانند فشار اولیه گاز ورودی و فاصله الکترودها در همه نمونه ها ثابت نگه داشته شده اند. پس از طی مراحل ساخت ، برای مشخصه یابی آنالیزهای xrd, sem, ft-ir, uv-vis. بر روی نمونه ها انجام شده است. با استفاده از روابط کرامرز –کرونینگ و روابط فرنل ، ضریب شکست و ضخامت لایه های شبه الماسی محاسبه شده است. روابط کرامرز – کرونینگ بر پایه طیف جذبی ft-ir در محدوده cm-1 3100-2800 و تابش نزدیک به عمود ، ضریب شکست را تعیین می کنند و سپس با استفاده از طیف uv-vis. و نتایج حاصل از روابط کرامرز- کرونینگ در روابط فرنل ، ضخامت لایه ها مشخص می شود.

در پایان نامه حاضر، اثر بار غبار بر سالیتون های یون-صوت غباری بررسی شده است. در این کار تحقیقی، پلاسمای غباری بدون برخورد را در نظر گرفته و تابع توزیع یون ها و اکترون ها، توزیع لورنتسی تعمیم یافته (کاپا) فرض شده است، که در ادامه آن اثر بار غبار به صورت یک معادله دینامیکی از بار غبار حاصل شد. برای بررسی امواج dia تحلیل خطی انجام داده و معادله تغییرات بار غبار و معادلات مربوط به این امواج در حالت ایستا حل شده اند و سپس رابطه پاشندگی امواج dia در دو حالت ماکسولی و غیر ماکسولی با هم مقایسه می گردد. در تحلیل غیر خطی امواج، معادلات مربوط به این امواج را با استفاده از روش اختلال کاهنده بررسی و در نتیجه معادله (k-d v) korteweg-de vries حاصل می شود. سپس جواب معادله k-d v را بررسی و پس از آن اثر تغییرات بار غبار و غیرماکسولی بودن ذرات بر جواب سالیتونی، تحلیل عددی شده است.

در برخی از پلاسماهای غباری علاوه بر الکترون ها, یون های مثبت و ذرات غبار یک مولف? اضافی از یون های منفی سنگین (نسبت به جرم یون های مثبت) نیز وجود دارد, حضور این یون های منفی امکان انتشار امواج صوتی با سرعت فاز بزرگ تر از سرعت حرارتی یون های منفی و کوچک تر از سرعت حرارتی یون های مثبت و الکترون ها (vth<<vph<<vti,vte) را فراهم می سازد. دینامیک امواج غبار یون منفی صوت (dnia) در محدود? فرکانسی یون های منفی است و بنابر این می توانیم از معادلات سیالی برای یون های منفی استفاده کنیم و ذرات غبار را ساکن در نظر بگیریم. برای الکترون ها و یون های مثبت نیز از یک تابع توزیع مناسب استفاده می کنیم. بار ذرات غبار، که در رفتار این ذرات تأثیر گذار است، می تواند تغییر کند. نوسانات بار غبار به عنوان یک عامل اتلافی جدید در پلاسما های غباری شناخته شده است. این اثر اتلافی در رژیم خطی منجر به میرایی امواج dnia می شود و در رژیم غیرخطی می تواند موجب شکل گیری ساختار شوک شود. این امواج شوک پتانسیل منفی دارند و منجر به کاهش تعداد بار غبار می شوند، که به این طریق می توانند امکان جدیدی برای بر هم کنش ذرات غبار با محیط فراهم سازند. در این پژوهش انتشار امواج شوک یکنوای dnia در پلاسمای غباری با الکترون ها و یون های مثبت سبک ابرگرم (که توزیع کاپا برای توصیف آن مناسب است) و یون های منفی سرد و ذرات غبار منفی ساکن با بار متغیر به روش اختلالی، برای شوک های با دامن? کوچک، مورد بررسی قرار گرفته است. اثر شاخص طیفی کاپا، به عنوان معیاری از تعداد ذرات ابرگرم، بر دامنه و پهنای این امواج به دست آمده است. روش اختلالی برای امواج با دامن? بزرگ معتبر نیست, از این رو با حل دقیق معادلات حاکم به صورت عددی امواج شوک با دامن? دلخواه بررسی شده است. انداز? دامن? پتانسیل امواج شوک یکنوا با کاهش کاپا و دور شدن از توزیع ماکسولی کاهش خواهد یافت, در حالی که برای بار ذرات غبار رفتار یکنوایی نخواهد داشت. بیشترین تغییر بار برای شوک با ?=2 خواهد بود که به ازای پارامتر های استفاده شده در این پژوهش تعداد بار غبار حدود 8% کاهش خواهد یافت.

در این پایان نامه امواج سالیتونی یون صوت در پلاسمای سه مولفه ای متشکل از یون های مثبت و منفی و الکترون های ابرحرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مطالعه ی امواج با دامنه ی کوچک با استفاده از روش اختلال کاهش یافته، معادله ی بدست آمده است؛ در حالیکه برای امواج با دامنه دلخواه پتانسیل ساگدیف مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی جوابهای معادله ی ملاحظه می شود که نسبت چگالی یون منفی به یون مثبت پارامتر تعیین کننده ای است به قسمی که به ازای هر مقدار ، در یک مقدرا بحرانی جواب سالیتون های به سالیتون های تغییر می کند و به ازای سالیتون با دامنه ی منفی و در سالیتون با دامنه ی مثبت وجود دارد. نتایج حاصل از حل پتانسیل ساگدیف نشان می دهد که سه ناحیه برای قابل تشخیص است، که در ناحیه-ی اول سالیتون با دامنه ی مثبت و در ناحیه ی دوم سالیتون با دامنه ی مثبت و منفی به طور همزمان و در ناحیه ی سوم سالیتون با دامنه ی منفی منتشر می شود. ملاحظه می شود در گستره ای از فضای پارامتری که در آن هر دو نوع سالیتون با دامنه ی مثبت و منفی وجود دارند، امکان انتشار سالیتون های با دامنه ی دلخواه در کوچکترین مقدار عدد ماخ (یعنی مقداری که به ازای آن امواج با دامنه ی کوچک امکان انتشار ندارند) وجود دارد. اثر افزایش الکترون های ابرحرارتی و یون های منفی بر روی ناحیه وجود جوابهای سالیتونی مورد مطالعه قرار گرفته است. در هر دو مورد امواج با دامنه ی مثبت و منفی افزایش چگالی نسبی یون منفی منجر به افزایش عدد ماخ می شود. در مورد امواج با دامنه ی مثبت با افزایش چگالی نسبی ناحیه ی وجود جوابهای سالیتونی کاهش می یابد؛ اما این ناحیه با افزایش پارامتر کاپا افزایش پیدا می کند. این شرایط در مورد امواج با دامنه ی منفی به صورت کاملاً برعکس است. علاوه بر این در این نوع پلاسما با افزایش الکترون های ابرحرارتی، امکان انتشار سالیتون های زیرصوتی با دامنه ی مثبت و منفی وجود دارد. با افزایش چگالی نسبی یون منفی ناحیه ی وجود جوابهای سالیتونی زیرصوتی متراکم و رقیق کاهش می یابد. سرانجام اثر افزایش پارامتر کاپا روی پهنا و دامنه ی سالیتون بررسی شده است. به ازای مقدار ثابت چگالی نسبی دامنه و عمق پتانسیل با افزایش کاپا افزایش پیدا می کند؛ در حالیکه دامنه ی سالیتون-های متراکم و رقیق به ازای مقادیر ثابت عدد ماخ و چگالی نسبی با کاهش کاپا افزایش می-یابد. نتایج بدست آمده از حل پتانسیل ساگدیف در ناحیه ی غیرخطی ضعیف با نتایج معادله-ی سازگار است.

دراین پایان نامه به بررسی اثر برهمکنش دوقطبی- دوقطبی بر روی نوسان های شبکه ی غباری کریستال هگزاگونال دوبعدی در جهت های مختلف پرداخته شده است. این کریستال از دانه های غبار غیر کروی که به طور منفی باردار شده اند و در داخل یک محیط پلاسمای الکترون و یون قرار گرفته اند، تشکیل شده است. تاثیر شکل دانه های غبار به صورت برهمکنش دوقطبی الکتریکی به مسئله ی دانه های غبار با بار تک قطبی اضافه شده است. نشان داده ایم که در تقریب خطی اثر دوقطبی الکتریکی باعث تغییر فرکانس نوسان سیستم در راستاهای مختلف می شود و نیز پایداری یا ناپایداری سیستم را در راستاهای مختلف تغییر می دهد. نوسان های غیرخطی سیستم نیز مورد بررسی قرار گرفته و به معادله ی kpرسیده ایم، نشان داده ایم که با در نظر گرفتن برهمکنش دوقطبی ها، در هر دو راستای x و y ضرایب معادله ی kp به قدرت دوقطبی ها و زاویه ی آن ها بستگی دارد و باعث تغییر معادله ی kp از پاشندگی مثبت به منفی به ازای مقدارهای خاصی از پارامتر شبکه، قدرت و زاویه ی دوقطبی ها شده است. جواب های سالیتون خطی معادله ی kp را بدست آورده که دامنه و پهنا و جهت سالیتون به ویژگی های دوقطبی ها وابسته است. سرانجام برهمکنش بین دو سالیتون خطی را برای هر دو نوع معادله ی kp بررسی کرده ایم و نشان داده ایم وجود دوقطبی ها باعث تغییر معادله ی kp از پاشندگی مثبت به منفی شده اند که تفاوت آن ها به طور برجسته در برهمکنش دو سالیتون نشان داده شده است.

در غیاب عوامل ناهمسانگردی مد های شبکه غبار در پلاسمای کریستالی بصورت مجزا حضور دارند. زمانیکه در محیط پلاسما عوامل ناهمسانگردیِ، میدان مغناطیسیِ ناهمگن، اثر تمرکز یون و گرادیانِ بارِ تعادلی وارد شود، مد های طولی و عرضی با یکدیگر جفت می شوند و محل جفت شدگی مدها بسته به اینکه توزیع سرعت های ذرات ماکسولی یا کاپا باشد تغییر می کند. برای مشاهده ی این جابجایی، رابطه پاشندگی را برای هر دو توزیع محاسبه شده. سپس منحنی پاشندگی بدون بعد را رسم کردیم و این مقایسه را انجام دادیم.

در این پایان نامه میرائی لاندائو موج غبار – صوت (da) در پلاسمای غباری غیر مغناطیسی و بدون برخورد ، شامل الکترون ها‏ ، یون های منفی و مثبت ابر گرم با توزیع لورنتزی (کاپا) و ذرات غبار با توزیع ماکسولی ، با استفاده از معادله ی ولاسوف - پواسون ، بررسی شده است . نشان داده شده که نرخ میرایی به شاخص طیفی? ??، نسبت چگالی ها ، دماها و جرم های یون منفی به یون مثبت وابسته است (که به ترتیب ?_- ، ?_- و ?_- معرفی شده اند). چگونگی وابستگی نرخ میرایی به این مولفه ها بحث شده و نرخ میرایی بیشینه بدست آمده است. نتایج نشان می دهد با افزایش ?? و ?_-، نرخ میرایی زیاد می شود، همچنین در پلاسمایی که یون مثبت سبک تر (سنگین تر) از یون منفی است‏، افزایش ?_- نرخ میرایی را افزایش (کاهش) می دهد. افزایش ?_- نرخ میرایی را زیاد می کند. ویژگی های سالیتون های غبار صوت غیرخطی در پلاسمای غباری چهار مولفه ای شامل ذرات غبار دارای بار منفی‎ ‏،‎ ا‏‎لکترون ها‏ ، یون های منفی و مثبت با توزیع کاپا بررسی شده است. برای مطالعه سالیتون های غبار صوت دامنه دلخواه پتانسیل ساگدییف بدست آمده علاوه برآن برای تحلیل سالیتون های دامنه کوچک معادله ی ‎k-dv‎ حساب شده است. نشان داده شده که پهنا و دامنه ی این امواج به کاپا و چگالی یون های منفی وابسته است و تنها سالیتون های با دامنه ی منفی (سالیتون های رقیق) می توانند منتشر شوند. نتایج نشان می دهد که با افزایش کاپا و کاهش چگالی یون های منفی دامنه افزایش و پهنا کاهش می یابد. حضور یون های منفی در پلاسما و همچنین کاهش کاپا هر دو حد بالا و پایین عدد ماخ را کم می کنند.

با استفاده از نظریه ی جنبشی، اثر افت و خیز بار غبار بر امواج پلاسمای غباری همگن مورد بررسی قرار می گیرد. بار اولیه ی غبار منفی و تابع توزیع سرعت ذرات پلاسما در حالت تعادل ماکسولی در نظر گرفته می شود. در پلاسمای غباری، نوسان موج منجر به افت و خیز بار غبار می گردد که بر امواج پلاسما تاثیر گذار است. در نظر گرفتن برخورد های ناکشسان ذرات پلاسما به ذرات غبار سبب می شود که امواج متاثر از افت و خیز ناشی از برخورد ناکشسان باشند. ثابت می شود که افت و خیز بار غبار ناشی از نوسان موج موجب میرایی امواج غبار یون صوت در حد طول موج های بلند، رشد آن ها در حد طول موج های کوتاه و رشد امواج لانگمیر می شود. همچنین افت و خیز ناشی از برخورد ناکشسان باعث میرایی امواج لانگمیر و غبار یون صوت می گردد. در پلاسمای مغناطیده، دو مد الکترومغناطیسی منتشر شده در راستای میدان مغناطیسی خارجی با فرکانس کم تر از فرکانس سیکلوترونی یونی تولید می شوند. افت و خیز ناشی از نوسان موج تاثیری بر این دو مد ندارد و افت و خیز ناشی از برخورد های ناکشسان موجب میرایی آن ها می گردد. افزایش اندازه ی غبار و نسبت چگالی بار غبار به چگالی الکترون ها باعث می شود که اثرات افت و خیز بار غبار بر امواج پلاسمای غباری نیز افزایش یابد. همچنین با استفاده از چگالی طیفی افت و خیزها به بررسی افت و خیز های طبیعی ذرات و افت و خیز بار غبار پرداخته می شود. با بررسی چگالی طیفی افت و خیزها ، مد های ویژه سیستم مشخص می شوند به طوری که به ازا این مد های ویژه، چگالی طیفی افت و خیزها دارای بیشترین مقدار است و حضور ذرات غبار موجب کاهش دامنه ی آن می گردد.

در این پایان نامه، اثر وابستگی بار ذرات غبار به پتانسیل پلاسما بر روی ناپایداری جینز برای ذرات غبار در یک پلاسمای غباری گرانشی، بررسی شده است. بدین منظور رابطه پاشندگی را برای امواج غبار- صوت در یک پلاسمای غباری با غبارهای کروی، شامل: الکترون ها و یون های ماکسولی و ذرات غبار باردار منفی سرد به دست آورده ایم. نشان داده ایم که ثابت نبودن بار غبار پلاسمای غباری را ناپایدارتر کرده و طول موج آستانه ناپایداری جینز را کاهش می دهد. محاسبه رابطه میان چگالی ذرات غبار با بار آن ها نشان می دهد که ثابت نبودن بار ذرات غبار نیروی دافعه الکتروستاتیکی میان آن ها را کاهش می دهد و در نتیجه نیروی جاذبه گرانشی منجر به رمبش گرانشی پلاسما می شود. همچنین رابطه پاشندگی را برای الکترون ها و یون های لورنتسی نیز به دست آوردیم و نشان داده ایم که افزایش جمعیت ذرات پر انرژی طول موج آستانه ناپایداری جینز را کاهش می دهد و در نتیجه پلاسما را نسبت به یک پلاسمای غباری با توزیع ماکسولی برای الکترون ها و یون ها، ناپایدارتر می کند.