پلاسمای غباری علاه بر یون، الکترون و اتم خنثی که در پلاسماهای معمولی وجود دارند شامل میکرو ذرات کوچکی به نام غبار میباشد . این ذرات غبار که دارای بازه اندازه ای از نانومتر تا چند صد میکرومتر می باشند ، باردار میشوند وبار آنها بر خلاف الکترون ویون ثابت نمی باشد . این ذرات دارای خواص تجمعی هستند و می توانند داخل محیط پلاسما به طور قوی یا ضعیف با یکدیگر جفت شوند.حالت جفت شدگی قوی می تواند باعث ایجاد شبکه ای منظم از غبارها شود . با تفریب خوبی پتانسیل اندرکنشی بین ذرات داخل محیط پلاسما از نوع پتانسیل اندرکنشی یوکاوا می باشد. وقتی تعدادی ذره به داخل محیط پلاسما تزریق می شوند برای آن که بتوان آرایه ای منظم از ذرات ایجاد کرد باید آن ها را به روش های خاصی در ناحیه ی کوچکی از پلاسما محبوس کرد. در محبوس سازی ذرات غبار در پلاسما از پتانسیل الکترواستاتیکی متقارن و نامتقارن استفاده می شود . در این پروژه با استفاده از روش دینامیک ملکولی شبکه ی کریستالی ناهمسانگرد را در پلاسمای غباری با پتانسیل الکترواستاتیکی نامتقارن شبیه سازی نموده ایم . ذرات داخل پلاسما می توانند در ساختارهای یک بعدی ، دوبعدی و سه بعدی بسته به نوع پتانسیل و تعداد ذرات ایجاد شوند . با اعمال شرایط مختلف بر پلاسما ابتدا شبیه سازی را در یک بعد انجام می دهیم و سپس شبیه سازی را به دو و سه بعد گسترش می دهیم . برخی از نتایج با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند . شبیه سازی ها به خوبی با مشاهدات در آزمایشات پلاسمای غباری تجربی مطابقت دارند . در پایان نیز تولید و انتشار امواج شبکه غباری برشی و فشاری رادر شبکه های نا همسانگرد مورد بررسی قرار دادیم.

برای غیرفعال سازی باکتری streptococcus pyogenes توسط پستاب تخلیه سد دی الکتریک (dbd)، ما محلولی از باکتری کشت داده شده را در محیط مایع (با غلظت 25/0 od600 nm= استاندارد مک فارلند) و محیط جامد (که هر پلیت حاوی محیط کشت جامد، شامل 105×75/7 سلول باکتری می باشد) آماده نمودیم. اثر پرتودهی dbd مخروطی شکل بر باکتری s. pyogenes در زمان های 5، 10 و 15 دقیقه توسط دو روش ارزیابی شد: بررسی کدورت سنجی (برای محلول مایع) و تعیین تعداد cfu (برای محیط جامد). میزان بقای باکتری شدیداً به گاز موثر مورد استفاده بستگی دارد. برای محلول lb کشت داده شده باکتری s. pyogenes، این مقدار به % 5±21 و %8±70 در زمان پرتودهی 15 دقیقه ای توسط گازهای موثر o2 و co2 می رسد. رشد سلول های باکتری روی سطح پلیت جامد برای گازهای o2 و co2 به ترتیب 1 و 270 کلنی بود. نتایج نشان می دهند که پلاسمای اکسیژنی می تواند در غیرفعال سازی s. pyogenes در محیط کشت مایع و جامد موثر باشد. اُزن و حالت منفرد برانگیخته o2 (a1?g) می توانند به عنوان عوامل شیمیایی فعال در این فرآیندها باشند. طیف سنجی گسیل نوری (oes) برای تعیین گونه ها در پلاسمای اتمسفری تولید شده توسط چشمه استوانه ای شکل مورد استفاده قرار گرفت. طیف گسیلی در حالت فشار بالا برای گازهای مختلف بررسی شد. دریافتیم که گونه های واکنش پذیر نقش اصلی را در پلاسمای تولید شده توسط گازهای موثر متفاوت بازی می کنند، در صورتی که فوتون های فرابنفش دارای تأثیر بسیار کمی می باشند.

در این پایان نامه اثر تغییر فرکانس (چِرپ شدگی) پالس در تولید میدان عقبه و شتاب بسته الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین رابطه مربوط به نیروی محرکه حاصل از پالس لیزری برای پالس لیزری فرکانس متغیر اصلاح شده است. مشاهده شد که نیروی محرکه حاصل از پالس لیزری با فرکانس متغیر خطی (چِرپ خطی) نسبت به حالت پالس با فرکانس ثابت (غیر چِرپ) تغییر قابل توجهی پیدا نمی کند اما پالس با فرکانس متغیر گوسی منفی (مثبت) سبب افزایش (کاهش) نیروی محرکه نسبت به پالس غیر چِرپ می شود. پالس با چِرپ خطی نمی تواند دامنه میدان عقبه را افزایش دهد و فقط میدان را نسبت به حالت غیر چِرپ جابجا می کند درحالیکه پالس با فرکانس متغیر گوسی منفی می تواند دامنه میدان عقبه را بطور قابل ملاحظه ای افزایش دهد. با بهینه کردن پارامترهای موثر در مسئله مانند طول پالس، پارامتر چِرپ و انرژی اولیه الکترونها، شتاب بسته الکترونی شبیه سازی شده است. در حالت یک بعدی غیرخطی با استفاده از پالس لیزری فرکانس متغیر گوسی منفی با شدت ، طول موج و پلاسمایی با می توان الکترونهایی با انرژی اولیه را در طول تقریبی به انرژی نهایی درحدود رساند که معادل با گرادیان شتاب می باشد. علاوه براین با شبیه سازی شتاب الکترونها توسط میدان عقبه درحالت دو بعدی خطی نیز با استفاده از یک پالس لیزری با چِرپ گوسی منفی و شدت ، طول موج و پلاسمایی با چگالی ، توانستیم بسته الکترونی با را به جلوی پالس تزریق کرده و در طول به انرژی نهایی برسانیم که معادل با گرادیان شتاب می باشد. بدین ترتیب هم با محاسبات تحلیلی روی نیروی محرکه پالس لیزری چِرپ شده و هم با حل عددی معادلات تولید میدان عقبه خطی و غیرخطی تاثیر تغییر فرکانس پالس روی شتاب لیزری میدان عقبه پلاسمایی مورد بررسی قرار گرفت.

در این پایان نامه، با استفاده از روش شبیه سازی ذره در سلول الکترومغناطیسی نسبیتی در 5/1 بعد، برهمکنش پالس های لیزری کوتاه و پرتوان گاوسی با پلاسمای غیر چگال را بررسی کرده ایم. برانگیختگی میدان عقبه و تولید امواج پلاسما، مشاهده و با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. با توجه به اینکه الگوی مورد استفاده در شبیه سازی کاملا الکترومغناطیسی می باشد، تاثیر پلاسما بر روی پالس لیزر مورد تحقیق قرار گرفته است. بصورت قابل انتظاری تیز شدگی لبه جلویی و چیرپ شدن پالس لیزر با بسامد نامتغییر هنگام عبور از پلاسما مشاهده شده است. همچنین شکل و نوع چیرپ شدگی پالس در اثر عبور از محیط پلاسما را به دست آورده ایم. در انتها، ایده استفاده از پالس لیزر چیرپ شده برای تقویت میدان عقبه در پلاسما را ارائه و بررسی کرده ایم. نتایج شبیه سازی رشد دامنه میدان عقبه با استفاده از چیرپ خطی منفی را نشان می دهد. بدینترتیب نتایج شبیه سازی افزایش قابل توجه گرادیان شتاب الکترون های محیط پلاسما را پیش بینی می کند.

روش های متفاوتی برای شتابدهی الکترون در پلاسمای رقیق پیشنهاد شده است. یکی از این روش ها، شتابدهی از طریق ایجاد میدان عقبه لیزری می باشد. در این روش یک پالس کوتاه با فرکانسی بزرگتر از فرکانس پلاسما باعث ایجاد نوسانات پلاسمایی در عقب پالس می شود که به نوسانات پلاسما در این حالت میدان عقبه می گویند. یکی از کاربردهای مهم میدان های عقبه لیزری شتاب الکترون ها یا یونها با گرادیان شتاب بالا است. این پروژه به دنبال روشی برای تقویت میدان عقبه در برهمکنش غیرخطی پالس کوتاه لیزری با پلاسما یکنواخت در یک بُعد می باشد. مدلی که در این پروژه مورد استفاده قرار گرفته است بر مبنای معادلات سیالی نسبیتی پلاسمای سرد و معادلات ماکسول است. پالس لیزری از ابتدا بصورت یک پالس چرپ شده خطی با فرکانس درنظر گرفته شده است که پارامتر چرپ می باشد. با اصلاح شکل معادلات حاکم بر تحول پالس و میدان عقبه بصورت تحلیلی، تأثیر همزمان چرپ شدگی و تغییر شکل پالس بر دامنه میدان عقبه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده در این پروژه نشان می دهند که دامنه میدان عقبه برای پالسی با چرپ شدگی مناسب بطور قابل توجهی رشد خواهد کرد. به طور مثال برای پلاسمایی با چگالی که معادل با طول موج پلاسمای است و یک پالس لیزری با ، طول موج ( )، پارامتر چرپ و طول پالس ، در زمان دامنه پتانسیل میدان عقبه به رسیده است. در حالیکه این مقدار برای پالس غیر چرپ، بدون در نظر گرفتن اثر تغییر شکل پالس بدست می آید. همچنین نتایج موید آن است که دامنه میدان عقبه نسبت به حالتی که اثر تغییر شکل پالس درنظر گرفته نشده باشد، بطور قابل ملاحظه ای رشد می کند.

در این پایان نامه خواص پاشندگی امواج الکترومغناطیس در حضور پرتو نسبیتی الکترون دوّار با هدایت کانال یونی بررسی شده است. میدان های تعادلی همانند میدان الکترواستاتیکی کانال یونی و خود- میدان های پرتو نسبیتی الکترون در این فرمول بندی در نظر گرفته شده است. نشان داده شده که در حالت اول، امواج قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد و در حالت دوم، امواج قطبیده شعاعی در دو ناحیه در اثر جفت شدگی با امواج بار- فضای تند ناپایدارند. رفتار این ناپایداری همانند اندازه و گستردگی آن به صورت تابعی از پارامترهای تعادلی بررسی شده است. این ناپایداری می تواند در تقویت پالس های لیزر با قطبش دایروی و یا شعاعی تا شدت های بالا بکار رود.

تکنولوژی پردازش سطح توسط پلاسما، به عنوان راه حلی نوین و موثر برای اصلاح ویژگی های سطحی مواد در صنایع گوناگون شناخته شده است. در میان انواع پلاسما، پلاسمای اتمسفری غیر حرارتی به دلیل مزایای فراوان آن مانند دمای پایین و فعالیت شیمیایی بالا، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از چشمه های پلاسمای اتمسفری، شعله پلاسمای سرد می باشد که بر مبنای تخلیه سد دی الکتریک عمل می کند. پروژه حاضر به طور کلی شامل دو بخش اصلی می گردد، ساخت منبع شعله سرد پلاسما و سپس به کار گیری آن در پردازش سطحی مواد. بر این اساس، برای تولید شعله پلاسمای سرد اتمسفری به طراحی و ساخت دو نوع ساختار متفاوت، با سیستم های میدان طولی و میدان عرضی پرداختیم. شعله پلاسمای آرگون و ترکیب آن با گازهای اکسیژن و نیتروژن تولید شده، توسط منبع ولتاژ بالای سینوسی acدر فرکانس khz 6/18 و ولتاژkv 15، بر روی دو سطح پلیمری پی وی سی (pvc) و لاستیک سیلیکونی (sr) اثر داده شد. پس از پردازش، میزان تغییر در برخی از ویژگی های مهم سطحی نظیر انرژی سطح، رطوبت پذیری و آب دوستی سطح مورد مطالعه قرار گرفت. آنالیز ساختار شیمیایی سطح به وسیله ی اسپکتروسکوپی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) انجام شد. همچنین برای تحلیل و شناسایی گونه های واکنش پذیر موجود در شعله پلاسما، اسپکتروسکوپی گسیل نوری (oes) انجام گرفت. به منظور تعیین انرژی سطح از روش اندازه گیری زاویه تماس و شیوه ی اونز-وند برمینای جداسازی انرژی سطح کل به مولفه های قطبی و غیر قطبی (پراکندگی) استفاده نمودیم. نتایج به دست آمده از اندازه گیری های زاویه تماس و انرژی سطح نشان می دهند که آب دوستی و رطوبت پذیری نمونه های پردازش شده افزایش یافته است. افزایش انرژی سطح ناشی از افزایش بخش قطبی انرژی سطح بوده که به دلیل جذب گروه های قطبی بر سطح نمونه ها است. این امر در نتایج به دست آمده از اسپکتروسکوپی ftir با افزایش جذب گروه هایی نظیر c?h و c=o تایید شد. در طیف سنجی گسیل نوری نیز وجود گونه های واکنش پذیر اتمی، مولکولی خنثی و برانگیخته اکسیژن و نیتروژن و رادیکال های هیدروکسیل (oh) در شعله پلاسمای آرگون و آرگون/نیتروژن تشخیص داده شد. وجود این گروه ها منجر به افزایش قطبش سطح شده و در فعالسازی شیمیایی سطح پلیمر ها نقش به سزایی ایفا کرده و به شدت موجب افزایش رطوبت پذیری و آب دوستی سطح می گردد.

پالس های لیزری پرشدت امکان ایجاد آینه های پلاسمایی را توسط الکترون های نوسانگر فوق نسبیتی فراهم کرده اند. اخیرا دو نوع از این آینه های نسبیتی با ضرایب نسبیتی بزرگ،?>100برای ایجاد جابجایی بسامدی بزرگ،4?^2 در پالس بازتابی به همراه فشرده سازی و تمرکز چنین پالس هایی مورد توجه قرار گرفته اند. تجمیع این اثرات تقویت فوق العاده ی شدت نور را تا مقادیری موسوم به شکست خلاء (حد شوینگر) نتیجه می دهد. یکی از محدودیت های رسیدن به چنین شدت های فوق العاده ای بازتابش کم از روی آینه های پلاسمایی است. محاسبات حاکم بر این پایان نامه بر پایه ی اثرات تداخلی، برای محاسبه ی ضریب بازتاب از روی چنین آینه های پلاسمایی استوار می باشد. ما شرایطی را برای بیشینه کردن ضریب بازتاب از روی یک لایه یا سیستم چند لایه ای از الکترون های چگال (قله های چگالی الکترونی) بر پایه ی شرایط تداخل سازنده معرفی می کنیم. نشان داده می شود که شرایط مناسب پلاسما و پالس لیزری محرک می تواند ضریب بازتاب از روی آینه ی نسبیتی پلاسمایی را تا چند مرتبه ی بزرگی افزایش دهد. این پیشنهاد می تواند توسط یک ساختار آزمایشگاهی و یا با یک برنامه ی شبیه سازی عددی مورد آزمایش قرار گیرد.

تاثیر حاملهای آزاد بر خواص اپتیکی نیمه‎هادی‎ها یک اثر انکار ناپذیر و غالب بر دیگر اثرات غیرخطی‎ای چون کر و جذب مرتبه اول است. لذا درنظر گرفتن اثر حاملهای آزاد در موجبرهای مستقیم و میکروحلقه‎های نیمه‎هادی، بعنوان اثر بنیادی و ضروری قلمداد می‎گردد. همچنین، بدلیل آنکه عموما میکروحلقه‎ها از موادی با ضریب‎شکست بالا مانند نیمه‎هادی‎ها طراحی می‎شوند، این نتایج کاربردهای وسیعی در مدارهای مجتمع تمام نوری خواهد داشت. از طرفی تمامی عملکرد میکروحلقه‎ها منوط به ضرایب عبور و جفت‎شدگی، یعنی انتقال نور بین میکروحلقه‎هاست. میزان انتقال موج نیز می‎تواند تحت تاثیر فاصله بین میکروحلقه‎ها، ضریب‎شکست و شدت میدان الکترومغناطیسی تغییر کند. از آنجا که میکروحلقه‎ها دارای اثرات اپتیکی غیرخطی بزرگی هستند، میزان انتقال نور بین میکروحلقه‎ها به شدت تحت تاثیر شدت میدان الکترومغناطیسی قرار می‎گیرد و این پدیده عملکرد آنها را در کلیه ساختارهایی مانند سوئیچ‎های تمام‎نوری و میکروحلقه‎های جفت‎شده در ساختارهای خط‎تاخیر، تحت تاثیر قرار می‎دهد. حساسیت ضرایب جفت‎شدگی به شدت میدان می‎تواند بعنوان عامل کنترل‎کننده‎ای بر تعیین اندازه این ضرایب قلمداد گردد. همچنین وابستگی خواص اپتیکی به توان دوم شدت میدان در میکروحلقه‎ها می‎تواند اثرات مطلوبی در ساختارهای خط تاخیر و سوئیچ‎های تمام‎نوری ایجاد نماید. در این پایان‎نامه می‎خواهیم با استفاده از مدل ارائه شده برای جفت‎شدگی غیرخطی موجبرهای نیمه‎هادی، به مطالعه اثرات غیرخطی کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد و جذب در جفت‎شدگی میکروحلقه‎های نیمه‎هادی بپردازیم. بنابراین، در این تحقیق تمامی ضرایب عبور و جفت‎شدگی در میکروحلقه‎ها تابعی از شدت نور خواهند بود. در نتیجه وابسته به شدت نور بودن این ضرایب، عملکرد میکروحلقه‎ها را در شدت‎های مختلف تغییر خواهد داد. بدین ترتیب، این پدیده را می‎توان بعنوان عامل کنترل کنند? مطلوبی در تغییر عملکرد میکروحلقه‎ها مورد استفاده قرار داد. همچنین ساختارهای میکروحلقه‎ای مثل crow و scissor عملکردشان به شدت وابسته به ضرایب عبور و جفت‎شدگی خواهند بود، که این پدیده در ایجاد تاخیر در سرعت گروه موج در ساختارهای خط تاخیر بسیار مهم می‎باشد. همچنین از آنجا که میزان عبور نور بین میکروحلقه‎ها تابعی از شدت خواهد بود، این پدیده می‎تواند در طراحی نوع جدیدی از سوئیچ‎های تمام نوری مورد استفاده قرار گیرد. در فصل اول این پایان‎نامه مروری بر جفت‎شدگی فیبرهای نوری و اثرات اپتیک غیرخطی آنها خواهیم داشت. در فصل دوم نیز، مروری بر میکروحلقه‎های نوری و ساختارهای خط تاخیر خواهیم نمود. در فصل سوم، به مطالعه اثرات اپتیک غیرخطی بر جفت‎شدگی موجبرهای مستقیم پرداخته و رابطه جدیدی برای جفت‎شوندهای غیرخطی مستقیم ارائه خواهیم داد. سپس با استفاده از خواص اپتیک غیرخطی موجبرهای مستقیم مدارهای منطقی تمام نوری and، or، nand و nor را طراحی خواهیم نمود. در فصل چهارم، ابتدا به مطالعه اثرات اپتیکی غیرخطی بر جفت‎شدگی میکروحلقه‎ها میپردازیم. سپس تغییرات فرکانس تشدید میکروحلقه‎ها تحت تاثیر جفت‎شدگی غیرخطی، اثر کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد، جذب و دما را بر مورد بررسی قرار می‎دهیم. همچنین نتایج اثرات اپتیکی غیرخطی بر عملکرد ساختارهای میکروحلقه‎ای crow و scissor را نشان خواهیم داد. در پایان نیز نتیجه و چشم‎انداز این تحقیق ارائه خواهد شد.

رابطه ی پاشندگی برای لیزر الکترون آزاد دو جریانی با میدان مغناطیسی ویگلر با هدایت کانال یونی در رژیم رامان مورد بررسی قرار گرفته است، این رابطه ی پاشندگی برای امواج الکترواستاتیک و الکترومغناطیس جفت شده به دست آمد، همچنین رابطه ی پاشندگی برای موج راستگرد در غیاب موج چپگرد و موج بار – فضا و به طور مشابه برای موج چپگرد در غیاب موج راستگرد و موج بار – فضا نیز به دست آمد.رابطه ی پاشندگی لیزر الکترون آزاد دو جریانی با میدان مغناطیسی ویگلر پیچشی و کانال یونی به طور عددی حل شده است که در نتیجه ی این حل عددی افزایش چشمگیر نرخ رشد در لیزر الکترون آزاد دو جریانی در مقایسه با لیزر الکترون آزاد تک جریانی برای هر دو گروه i و ii مشاهده شده است. ماکزیمم نرخ رشد به عنوان تابعی از فرکانس کانال یونی نرمالیزه شده مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده شد که در گروه i با افزایش فرکانس کانال یونی نرخ رشد افزایش و در گروه ii نرخ رشد کاهش می یابد.

برهمکنش لیزر با ورقه نازک کاربردهای زیادی را شامل می شود. از یک سو، یون های ورقه می توانند توسط فشار تپ لیزری تا انرژی های بسیار بالا شتاب بگیرند، که به آن شتاب فشار تابشی یا فاز پایدار گویند. در این فرایند شتاب، نیروی پیشران میدان لیزری الکترون را به جلو می راند و یک لایه نازک با جدایی بارهای مثبت و منفی ایجاد می شود. یون ها در این میدان الکترواستاتیکی شتاب گرفته و هم راستا با الکترون ها به پیش می روند، بدین ترتیب الکترون ها و پروتون ها بصورت یکپارچه به سمت جلو رانده می شوند. بهره تبدیل انرژی در این فرایند بسیار بالاست. یک کاربرد دیگر برهمکنش لیزر با ورقه نازک استفاده آن به عنوان آینه نسبیتی است تا توسط آن تابش های درخشان و پرشدت پرتوهای و گاما با استفاده از جابجایی دوپلری تپ بازتابی ایجاد می شود. ما در این تحقیق یکی دیگر از کاربردهای برهمکنش لیزر با ورقه نازک را گزارش می دهیم. وقتی تپ لیزری از روی یک آینه نسبیتی شتاب دار بازتاب می شود، افزایش ناهمگن بسامدی و یک فشردگی ناهمگن در طول پالس القاء می شوند. این پدیده ها یک تغییر بسامد محلی (چرپ شدگی) و یک تغییر شکل ناهمگن را بر روی تپ بازتاب شده ایجاد می کنند. در این پایان نامه عبارت های اصلاح شده مشخصات چرپ شدگی و تغییر تابع شکل تپ لیزری بصورت تحلیلی ارایه شده و توسط یک شبیه سازی ذره در سلول نسبیتی بعدی به آزمایش گذاشته می شوند.

برهمکنش پالسهای لیزری فوق کوتاه پر شدت با پلاسما پدیده های فیزیکی جذابی را ایجاد می نماید، از آن جمله می توان به تولید میدان های مغناطیسی شبه ایستای قوی اشاره کرد. نخستین بار در دهه ی 1970 تولید میدان های مغناطیسی در فرایند گسترش پلاسما از روی سطح جامد ناشی از مولفه ی غیر صفر مشاهده شد. در دهه ی 1990 وجود میدان های مغناطیسی شبه ایستا با دامنه های بزرگ در حول و حوش پالس لیزری و در پشت آن در محیط پلاسمای رقیق مورد توجه قرار گرفت. حضور چنین میدان های مغناطیسی در تولید کانال پلاسما در فرایند احتراق سریع در هدف های هم جوشی و در شتاب دهنده های ذرات بر پایه ی پلاسما از اهمیت خاصی برخوردارند. در این پایان نامه تولید میدان های مغناطیسی در میدان عقبه ی لیزری در ساختار استوانه ای دو بعدی به صورت تحلیلی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. رفتارهای غیر خطی نسبیتی میدان های الکتریکی و مغناطیسی شبه ایستا با افزایش دامنه ی بدون بعد پالس لیزری از ناحیه ی خطی (a_l<1) به ناحیه غیر خطی (a_l>1) مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. نشان داده می شود که دامنه ی مولفه ی سمتی میدان مغناطیسی القایی در محدوده ی غیر خطی نسبیتی در ناحیه ی پشت پالس لیزری و در مرز مشترک بین دو پریود میدان عقبه (حباب ها) به صورت قابل توجهی رشد می کند. این پدیده در شتاب لیزری میدان عقبه در رژیم حبابی دارای اهمیت خاصی می باشد.

در این تحقیق، موضوع شتاب الکترون توسط یک تپ لیزر گوسی فمتوثانیه چرپ را بررسی می کنیم. ابتدا شتاب الکترونی در خلاء را بررسی نموده و سپس اثر تپ فمتوثانیه چرپ در ایجاد میدان عقبه هنگام انتشار از یک کانال پلاسمایی شلجمی را بررسی خواهیم کرد. در شتاب الکترونی در خلاء، بررسی ها بر مبنای مدل همزمانی سرعت فاز صورت گرفته و نشان داده شده است که پارامتر چرپ می تواند شرایط را برای همزمانی سرعت الکترون و سرعت فاز موج برقرار کرده و الکترون از تپ لیزر انرژی دریافت کند. سه قطبش دایروی، خطی و بیضوی برای تپ لیزر انتخاب شده و هریک در برهمکنش با الکترون قرار داده شده است. مشاهده می شود که قطبش خطی به دلیل ارائه نیروی محوری بزرگتر نسبت به سایر قطبش ها در شتاب تک الکترون موفق تر عمل کرده و این درحالی است که در شتاب دسته الکترون قطبش دایروی نتایج بهتری را بدست می دهد، که علت آن به چگونگی توزیع فضایی و سرعت اولیه الکترون ها وابسته است. در فصل سوم این تحقیق، با توجه به فراگیر شدن شتاب الکترون ها توسط میدان عقبه لیزری، تولید میدان عقبه و ویژگی های مربوط به آن، وقتی تپ لیزر چرپ در یک کانال پلاسمای شلجمی شکل منتشر می شود، مطالعه و بررسی شده است. معادله انتشار تپ لیزر چرپ در داخل کانال پلاسما با در نظر گرفتن اثراتی همچون نسبیتی، پاشندگی سرعت گروه و تولید میدان عقبه، تعیین و نوشته شده و با روش بسط وابسته به چشمه حل شده است. این بررسی در دو ناحیه خطی و غیرخطی شدت لیزر صورت گرفته و چگونگی برانگیزش میدان عقبه در دو بعد، در راستاهای محوری و شعاعی تعیین شده است. اثرات نسبیتی و پاشندگی سرعت گروه در کنار یکدیگر موجب تغییراتی در شدت لیزر در حین انتشار در کانال پلاسما شده و در نتیجه در بزرگی میدان عقبه تولیدی موثر واقع خواهد شد. دو حالت چرپ اولیه مثبت و منفی به همراه حالت اولیه غیرچرپ برای تپ لیزر در نظر گرفته شده و نتایج بدست آمده با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته است.

پلاسما های غیر تعادلی فشار اتمسفری اخیراً نقش عمده ای را در زمینه های کاربردی ایفا می کنند. خصیصه ی جالب این پلاسما ها این است که واکنش هایی مانند یونش، برانگیختگی و تجزیه بدون افزایش قابل توجهی در دمای گاز عامل اتفاق می افتد. چون که گونه های خنثی و یون ها نسبتاً سرد باقی می مانند، پلاسما موجب آسیب حرارتی به مواد نمی شود. با استفاده از طیف سنجی گسیل نوری و روش رسم بولتزمن دمای پلاسما را اندازه گرفتیم. دمای پلاسمای تولید شده توسط گاز های مختلف در گستره ی k 1000-300 به دست آمد. از طرفی جت پلاسما در کاربرد های رفع آلودگی بسیار حائز اهمیت می باشد. طول جت و طیف تابشی آنها بیانگر عناصر فعال شیمیایی است که در فرایند یونش گاز اتفاق می افتد. در این میان گاز های الکترونگاتیو به دلیل جذب الکترون باعث کاهش حجم جت می شود. این اثر در تولید چگالی موثر الکترونی جت تاثیر منفی به حساب می آید. برای بررسی دقیق این موضوع ولتاژ و جریان بهینه از طریق اندازه گیری منحنی مشخصه الکتریکی و طیف تابشی پلاسمای گاز الکترونگاتیو را مورد بررسی قرار دادیم. این کار را از طریق طیف سنجی گسیل نوری و مقایسه آن با طول جت گاز نادر انجام دادیم. نتایج نشان دادند که طول جت پلاسمای آرگون وابسته به ولتاژ اعمالی و آهنگ شارش گاز می باشد، همچنین افزودن گاز های اکسیژن و نیتروژن به جت پلاسمای آرگون، موجب کاهش طول جت می شود. با شناخت جت پلاسمای گاز الکترونگاتیو می توان به تولید منابع پلاسمایی برای رفع آلودگی پرداخت که از نظر هزینه مقرون به صرفه باشد. تولید جت پلاسما با گاز های الکترونگاتیومانند اکسیژن و بی اثر مانند آرگون و بررسی بیناب نمایی آنها از نقطه نظر منحنی مشخصه ی الکتریکی را بررسی کردیم. همچنین با استفاده از یک ساختار صفحه ای منحنی پاشن را برای گاز های آرگون، نیتروژن، اکسیژن و هوا نشان دادیم.

در این تحقیق، به شبیه سازی ذره در سلول برهمکنش پالس لیزری با ورقه ی نانو متری از جنس کربن الماس گونه (dlc) پر چگال در یک و نیم بعد به منظور تولید پرتو یونی تک انرژی، پرداخته ایم. ابتدا برهمکنش لیزر- پلاسما و به-طور خاص برهمکنش لیزر با ورقه پلاسمای پر چگال را شرح داده و سپس فرآیندها و دیدگاه های مختلف شتاب دهی الکترون ها و یون ها را بیان نموده ایم. با توجه به تأثیر پارامترهای، ضخامت هدف، شدت و قطبش پالس لیزری و نیز چرپ شدگی پالس لیزری بر افزایش انرژی پرتو یونی، شبیه سازی را برای تک تک ضخامت های هدف با تمامی مقادیر دیگر پارامترها به صورت تلفیقی انجام داده ایم. ما به دنبال پارامترهای مطلوبی هستیم که منجر به بیشینه ی انرژی پرتو یونی و کمترین پهن شدگی طیف انرژی شود. در این راستا پارامترهای مطلوب برای قطبش دایروی ضخامت 30 nm، شدت پالس لیزری ?4.87×10?^22 w?cm^2 و برای قطبش خطی ضخامت 50 nm و شدت 2.44×?10?^22 w?cm^2 بدست آمد. با توجه به این شدت های نسبیتی، انرژی پرتو یونی متناسب با ?i که با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی همخوانی دارد، بدست آمد. با فقدان مولفه ی نوسانی j ?×b ? نیرو برای cp فشار تابشی افزایش یافته و شدیداً الکترون های داغ را فرو می نشاند. بنابراین هل دادن ورقه ی هدف به طور ثابت اتفاق افتاده و بیشتر الکترون ها به طور منسجم با ورقه و در جهت یکسان با پالس لیزر حرکت می کنند که منجر به شتاب موثر پرتو یونی (انرژی بالاتر در حدود 10 gev) و با توزیعی متقارن و موازی می شود. پس از ارزیابی پارامترهای مطلوب، روند شبیه سازی را با استفاده از پالس چرپ شده ی خطی و گاوسی به جای پالس چرپ نشده، با در نظر گرفتن پارامترهای مطلوب ادامه داده و تأثیر چرپ شدگی پالس لیزری را در حالت cp و lp به طور مجزا بررسی کردیم. در حالت cp، نتایج بیانگر افزایش انرژی تقریباً 1.2% برای چرپ شدگی گاوسی و 1% برای چرپ شدگی خطی می باشد. همچنین در حالت lp، افزایش انرژی میانگین پرتو یونی تا 24% برای پالس چرپ شده ی خطی و 9.9% برای چرپ شدگی گاوسی بدست آمده است.

دو ساختار هندسی تخلیه سد دی الکتریک در فشار اتمسفر طراحی و ساخته شد. یک ساختار در قالب پلاسمای پستاب و دیگری جت پلاسمای سرد راه اندازی شد. برای بررسی اثر پلاسمای پستاب بر نمونه های زیستی، از باکتری پیوژن و قارچ کاندیدا آلبیکنس استفاده شد. پلاسمای پستاب توانایی بالایی در استریلیزاسیون به ویژه در مورد قارچ نشان داد، به طوری که تعداد کلونی های فعال قارچ پس از 15 دقیقه پردازش پلاسمای اکسیژن به صفر رسید. از طرف دیگر، جت پلاسما برای پردازش موضعی انتخاب مناسبی به نظر می رسد. همچنین، برای شناسایی گونه های موجود در پلاسما، طیف سنجی گسیل نوری مورد استفاده قرار گرفت و طیف پلاسمای پستاب و شعله سرد ارزیابی شد. رادیکال هیدروکسیل و اکسیژن اتمی از عوامل موثر در ضدعفونی می باشند که در طیف پلاسما شناسایی شدند.

در این پژوهش، به ساخت و بررسی تخلیه سد دی الکتریک میکرومتری در فشار اتمسفری پرداخته شده است. بدین منظور به صورت کلی پلاسمای اتمسفری معرفی و سپس میکروتخلیه های فشار اتمسفری که در طبقه پلاسماهای اتمسفری غیر حرارتی قرار دارند بررسی شده است. از میان میکروپلاسماها، ویژگی-ها،مبانی فیزیکی وشرایط ارائه میکروتخلیه های کاتد با حفره میکرومتری (mhcd) در فشار اتمسفری بررسی شده است. در ادامه روند ساخت سیستم مورد نظر ارائه و روش تولید میکروپلاسمای (mhcd) در هوای اتمسفری آورده شده است، سپس ویژگی های ولتاژ و جریان آن اندازه گیری و با استفاده از طیف سنجی، گونه های فعال موجود در (mhcd) در هوای اتمسفری شناسایی شده است. در ادامه این تحقیق پیشنهاد می شود برای دستیابی به mhcd بهتر از روش دریل لیزری با دقت بیشتر و یا از شیوه رسوبگذاری استفاده شود.

در این پایان نامه شتاب لیزری میدان عقبه در ناحیه حبابی مورد بررسی قرار گرفته است. ما شکل حباب را بصورت یک حفره بیضوی فرض کرده ایم. در ادامه با ارائه یک روش تحلیلی، وابستگی شکل حفره بیضوی به پارامترهای برهم کنش لیزر-پلاسما را فرمول بندی کرده ایم. با حل عددی معادلات حاکم بر شکل حفره بیضوی و با سوار کردن توابع مناسب بر روی آنها، ابعاد هندسی حفره را بصورت توابعی از دامنه، شعاع لکه، طول و بسامد پالس لیزر بدست آوردیم. توافق خوبی بین نتایج ما و روابط تحلیلی پارامترهای بهینه در شتاب ناحیه حبابی وجود دارد. بطور مثال در نتایج ما طول بهینه پالس با طول موج پلاسما و اندازه مناسب لکه لیزر با مجذور دامنه بدون بعد آن متناسب هستند. در فصل آخر پایان نامه نیز شتاب الکترون های زمینه محیط پلاسما و شتاب بسته الکترونی با انرژی اولیه با یک شبیه سازی تک ذره ای مورد بررسی قرار گرفته است. اهمیت در نظر گرفتن تغییرات ابعاد حفره بیضوی در حین برهم کنش پالس لیزر با محیط پلاسما از دستاوردهای مهم این پایان نامه می باشد. در انتها شرایط بهینه برای شتاب بسته الکترونی، انتشار با انرژی اولیه حدود kev 150 در جهت خلاف حرکت پالس و حفره بدست آمد. در این حالت نزدیک به 100% الکترون های بسته الکترونی تا انرژی متوسط mev 120 شتاب گرفته اند.

در این پایان نامه ابتدا نیروی پاندروماتیو را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و به اثبات رژیم نسبیتی و غیر نسبیتی آن خواهیم پرداخت. سپس به لزوم بکارگیری چاه پتانسیل ناشی از شدت میدانهای لیزر پرداخته و پالس لیزر فمتو ثانیه ترکیب مد?(hg?_(1,0)+?hg?_(0,1)) را برای این منظور استفاده خواهیم کرد.در ادامه مدلسازی حرکت و شتاب تک الکترون در مواجهه با پالس لیزر را انجام داده و رفتار الکترون در موقعیتهای اولیه مختلف در زمان برخورد را مورد ارزیابی قرار میدهیم.مشاهده میکنیم که الکترون در صورتی که در لحظه برخورد در داخل قله حلقوی چاه پتانسل ناشی از پالس لیزر قرار گیرد ، فرایند محبوس سازی و شتابدهی الکترون رخ داده و زمان بر همکنش به مقدار قابل توجهی افزایش یافته و می توان به مقدار انرژی قابل ملاحضه ای برای الکترون دست یافت. این شبیه سازی را برای حالتهای پالس غیر چرپ،چرپ مثبت و چرپ منفی انجام می دهیم و نتایج بدست آمده را مقایسه می کنیم.در پایان دسته الکترون را در بر همکنش با پالس غیر چرپ را مدلسازی کرده و پراکندگی ، محبوس سازی و ایجاد میکرو الکترون پانچ را مشاهده خواهیم کرد.

در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول یک ونیم بعدی به بررسی اثر میدان مغناطیسی، بر برهمکنش پالس لیزری با ورقه ی نانومتری از جنس کربن الماس گونه (dlc) به منظور تولید پرتو یونی تک انرژی پرداختیم. ابتدا به بررسی اجمالی انواع شتاب دهنده ها و بخصوص شتاب دهنده ی لیزری پرداخته و سپس برهمکنش پالس لیزری با ورقه های کم چگال و پر چگال را شرح دادیم. در ادامه فرآیند های حاکم بر شتاب یون ها را بیان نموده ایم. با توجه به اینکه پارامترهایی نظیر ضخامت ورقه ی هدف، شدت پالس لیزر و شدت میدان مغناطیسی بر برهمکنش پالس لیزر با ورقه ی هدف برای تولید باریکه یونی موثر است، سعی کردیم تا شبیه سازی را برای مقادیر مختلفی از پارامترهای ذکر شده به صورت تلفیقی انجام دهیم. در یک مرحله از کار به بررسی اثر میدان مغناطیسی بر ضخامت ورقه ی هدف، فرکانس پلاسما و ضریب بازتاب پالس لیزر از روی ورقه پرداختیم. نتایج شبیه-سازی ها نشان می دهد، ضخامت ورقه های ضخیم تر (nm 20< d) در حین شتاب کاهش می یابد ولی برای ورقه های خیلی نازک (nm10> d) ضخامت ورقه غالبا در حین شتاب افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش میدان مغناطیسی در همه ی ضخامت-های فرض شده، دامنه بازتابی کم شده و شفافیت در ورقه ایجاد می شود. این شفافیت ناشی از حضور میدان مغناطیسی است، و البته با نسبیتی شدن شدت پالس لیزر، هر دو عامل نسبیتی و مغناطیسی برای ایجاد شفافیت در ورقه های هدف موثر هستند. بدین ترتیب شفافیت چند پارامتری را (mpt) را برحسب ضریب ?=?_n ?_d ?_? ?_b، بر پایه حضور میدان مغناطیسی، تاثیر نسبیتی، تغییر ضخامت ورقه و تعداد یون های شتاب گرفته تعریف نمودیم. در مرحله آخر شتاب یون های c+6 را در حضور میدان مغناطیسی بهینه سازی کردیم. با تغییر دادن شرایط و پارامترهای موثر، معلوم شد ضخامت 18.6 نانومتر یک ضخامت بهینه و میدان مغناطیسی با دامنه نرمالیزه 0004/0 معادل 125 تسلا یک میدان بهینه برای دامنه ی 100 a0= می-باشد. یون های کربن موجود در باریکه یونی تولید شده در شرایط بهینه، انرژیی معادل 2/4 گیگا الکترون ولت را کسب می کنند که می تواند انرژی لازم برای یون درمانی با یون های کربن را تامین کند. همچنین در این حالت پهنای نسبی انرژی 6 درصد نسبت به حالت عدم حضور میدان مغناطیسی کاهش می یابد.

در این تحقیق به بررسی تاثیر پلاسمای سرد فشار اتمسفری که به روش تخلیه سد دی الکتریک تولید شده در غیرفعالسازی اسپورهای قارچ های آسپرژیلوس فلاووس و نیجر پرداختیم. پلاسمای سرد فشار اتمسفری به وسیله ی دو الکترود استوانه ای تولید شد. سپس نمونه های پسته ی آلوده به اسپور های قارچی در زمان های مختلف در معرض تابش پلاسما قرار گرفتند. بررسی تاثیر پلاسمای سرد فشار اتمسفری پس از تابش پلاسما با انجام آزمایش های قارچ شناسی انجام شد و نتایج به صورت تعداد واحد تشکیل دهنده کولنی قارچی (cfu) در هر نمونه گزارش شدند. نشان داده شد که تابش پلاسما بر اسپورهای قارچی باعث غیر فعال سازی اسپور های قارچی می شود، البته باید توجّه کرد که میزان غیر فعال سازی در گونه های مختلف قارچی باهم متفاوت می باشد. همچنین در این تحقیق میزان رطوبت و ph نمونه های پسته قبل و بعد از تابش پلاسما مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد که پلاسما بر آن ها تاثیر قابل توجّهی ندارد.

امروزه، پلاسماهای سرد فشار اتمسفری، به دلیل تولید در فضای آزاد، در صنعت و پزشکی بسیار مورد اقبال واقع شده اند. از میان چشمه های پلاسمای سرد فشار اتمسفری با ساختارهای متفاوت، جت پلاسمای سرد به دلیل ویژگی های عملکردی منحصر به فردی همانند دمای پایین، طراحی آسان، سادگی کنترل و هم چنین عدم محدودیت قرار گیری نمونه در فضای میان الکترودها، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این رساله به هدف تولید و شناخت جت پلاسمای dbd فشار اتمسفری و مطالعه ی تأثیر آن بر خواص فیزیکی و شیمیایی سطوح جامد، تدوین شده است. در این رساله، جت های پلاسمای فشار اتمسفری با آرایش های هندسی متفاوت به روش تخلیه ی سد دی الکتریک (dbd)، توسط منبع تغذیه ی ac در فرکانس کمتر از 20 کیلوهرتز تولید و مورد مطالعه قرار گرفته است. هم چنین به هدف بررسی رژیم عملکردی پلاسما و توانایی آن در پردازش سطوح، به بررسی ویژگی های ظاهری، الکتریکی و طیفی آن پرداخته شده است. در ادامه، جهت افزایش وسعت پردازش سطوح پلاسما، آرایه ی یک بعدی جت 4 تایی طراحی و مورد مطالعه قرار گرفته شده است و برای همزمانی برقراری جت در 4 شاخه و جلوگیری از اتلاف توان، از محدود کننده خازنی مجزا برای هر شاخه استفاده شده است. پس از بررسی پایداری آرایه، به هدف شناخت بررسی عوامل ناپایداری و مطالعه ی برهم کنش میان جت ها با هم و هم-چنین با گاز زمینه، به تصویربرداری فوق سریع و شلرن و تحلیل مشاهدات پرداختیم. نتایج، برهم کنش میان گلوله های پلاسمایی را نشان می دهد. در حضور پلاسما، طول منطقه ی آشفتگی بیشتر می شود و نیروی دافعه ی قوی میان جت های پلاسما موجب انحراف آن ها از مسیر انتشار می شود که عامل مهمی در نایکنواختی پردازش به شمار می رود. در این رساله، پلاسمای سرد اتمسفری در محیط آب نیز تولید شده که در استرلیزاسیون و رفع آلاینده های محیط مایع بسیار کارا می باشد. پس از تولید و شناخت پلاسما، در مرحله ی کاربرد، ar، he و ar/o2 برای فعال سازی و اصلاح سطوح جهت بهبود خواص آبدوستی و خاصیت چسبندگی استفاده کرده ایم. در این کار، سطوح پلی وینیل کلراید، لاستیک سیلیکون، میکا، سنگ مخزن استخراج نفت و دو نوع لعاب (کاشی و کف) استفاده شده است که در صنعت بسیار پرکاربرد هستند. پلاسما با فعال سازی سطوح آنها، کارایی آنها را افزایش خواهد داد. جهت شناخت تأثیر پلاسما بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی سطوح، از اندازه گیری تغییرات زاویه ی تماس با سطح، اندازه گیری تغییرات انرژی سطح و هم چنین آنالیزهای ftir، afm و xps استفاده شده است. کاهش زاویه تماس و افزایش انرژی سطح مواد نشان از افزایش گروه های قطبی روی سطح آنها و افزایش قدرت آبدوستی و رنگ پذیری سطوح می باشد. نتایج حاصل از طیف سنجی ftir نشان می دهد که پلاسمای ar و ar/o2 با شکستن پیوندهای کربنی و جایگزین کردن عناصر فعالی همچون اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن در آن ها، قادر به بهبود ویژگی های ترپذیری و چسبندگی و در نتیجه بهبود کارایی آن ها خواهد بود. آنالیزهای afm و xps نشان از لایه برداری و افزایش قدرت چسبندگی سطوح لعابهای فریت و خام در نتیجه ی اثر پلاسمای he بر سطوح آنها می باشد.

همزمان با پیشرفت در فناوری تولید پالسهای لیزری کوتاه و پرشدت، ساخت شتابدهنده های لیزری و تولید پرتوهای یونی پرانرژی از طریق برهمکنش این نوع لیزرها با ورقه هدف مورد توجه قرارگرفته است. به دلیل کاربردهای مهم آن در از بین بردن غده های سرطانی، همجوشی از طریق محصورسازی لختی به روش احتراق سریع و... تحقیقات گسترده¬ای برای بهبود کیفیت پرتو یونی در حال انجام است. از جمله استفاده از برهمکنش پالسهایی با شدتهایی در حدود w/cm21022 با لایه های چند نانومتری (کوچکتر از طول موج لیزر) که مکانیزم شتاب فشار تابشی در این مورد مطرح می شود. با این حال یکی از مشکلات، شفاف شدن ورقه به دلیل ایجاد ناپایداری ریلی- تیلور در ابتدای برهمکنش و کاهش انرژی انتقالی به پروتونها می باشد. در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول یک و نیم بعدی روش هایی برای ممانعت از اثر سوء ناپایداری ارائه شده است. با در نظر گرفتن یک لایه کربن الماس گونه پیش از یک لایه هیدروژن و یا استفاده از ورقه هایی دارای ترکیبی از کربن و هیدروژن به عنوان اهداف تحت تابش، یونهای سنگین تر کربن با نسبت بار به جرم کمتر شتاب کمتری نسبت به پروتونهای سبکتر می گیرند و آنها هستند که در معرض ناپایداری ریلی-تیلور قرارخواهند گرفت. بدین ترتیب پروتونهای پرانرژی تری خواهیم داشت. ضخامت بهینه ورقه هدف برای یافتن یون های کربن پر انرژی و داشتن پر انرژی ترین پرتو پروتون در حالت های مختلف یافته همچنین کیفیت پرتوهای پروتونی تولیدی از لحاظ واگرایی و پهنای طیف انرژی نیز برای همه حالت ها بررسی شده است.

در این پژوهش مدهای پلاسمون سطحی در ساختارهای چندلایه ای نانو مقیاس را مورد بررسی قرار می‎دهیم. در قسمت اول این پایان‎نامه با کمک معادلات ماکسول به یافتن مدهای ساختار چندلایه‎ای نانومقیاس می‎پردازیم. باشروع از معادلات ماکسول و حل یک معادله ویژه‎مقداری، میدان مغناطیسی را از ویژه‎توابع پاسخ معادله دیفرانسیل می‎یابیم. سپس با حل معادلات ماکسول و اعمال شرایط مرزی مناسب بر ساختار چندلایه ای (ساختار هفت‎لایه ای) جواب دقیقی برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی به دست می آوریم. همچنین از یک روش ماتریسی برای مرتبط کردن دامنه های میدان های بالارونده و پایین رونده استفاده می کنیم. ماتریس انتقالی که دامنه ی میدان اولین و آخرین لایه را به هم مرتبط کرده، یک ماتریس 2×2 می باشد. با مساوی صفر قراردادن مولفه‎ی (2و2) این ماتریس به روش حل عددی رابطه ی پاشندگی را حل می‎کنیم. با حل رابطه پاشندگی قسمت های حقیقی و موهومی ثابت های انتشار را برای مدهای پلاسمون سطحی مجاز در این ساختار به دست خواهیم آورد. سپس به کمک شبیه‎سازی تفاضل متناهی وابسته به زمان، انتشار مدهای پلاسمون سطحی و انتقال تناوبی انرژی بین لایه‎های موجبر را شبیه‎سازی می‎کنیم. در قسمت دوم با کمک شبیه‎سازی تفاضل متناهی وابسته به زمان، انتشار پلاسمون‎های سطحی در تداخل‎سنج ماخ زنر را مورد بررسی قرار داده و یک حسگر زیست‎محیطی را طراحی می‎کنیم. نتایج ما نشان می‎دهند که ضرایب شکست محیط تحت کاوش بر مدهای پلاسمون سطحی فلز تاثیر گذاشته و اثرات تداخلی بر روی مدهای منتشرشونده در بالا و پایین سطح فلزی ایجاد می‎کنند. حاصل تداخل با توجه به میزان ضریب شکست محیط تحت کاوش می‎تواند تداخلی سازنده یا ویرانگر باشد. بدین شکل از تداخل دو مد پلاسمون سطحی ضریب شکست محیط تحت کاوش شناسایی می‎شود. نتایج به دست‎آمده نشان می‎دهند که در حالت بهینه، تغییرات ضریب شکست به میزان 045/0 یک تغییرات پنجاه و شش درصدی در میزان عبور در تداخل‎سنج دارد که این نشان‎دهنده‎ی دقت بالای این نوع حسگر می‎باشد

یکی از روش های همجوشی به روش محصورسازی اینرسی، روش اشتعال سریع است که با استفاده از محرک های جداگانه برای فشردگی و اشتعال سوخت، دارای انرژی محرک پایین تر و در نتیجه مقدار بهره بالاتری نسبت به مدل کلاسیکی لکه داغ می باشد. از طرفی، اشتعال سوخت های پیشرفته با توجه به مزیت مهم تمیز بودن آن ها، به دلیل داشتن دمای بالا و مکانیزم های اتلاف انرژی، حتی با استفاده از روش اشتعال سریع، میسر نمی باشند. با ایجاد پلاسمای واگن، در شرایط چگالی بالا و دمای پایین، می توان شرایط اشتعال را بخصوص در مورد سوخت های پیشرفته، تا اندازه زیادی بهبود بخشید. در این پروژه نشان داده شده است که اثرات واگنی، به علت محدودیت گذارهای الکترونی ناشی از اصل طرد پائولی و اثر استتار الکترون ها حول یون ها، به طور موثری، باعث کاهش برخورد یون-الکترون، تابش ترمزی، اثر کامپتون، تابش ترمزی معکوس و دیگر فرآیندهای اتلافی می شوند.با درنظر گرفتن یک مدل دو گره ای برای طرح اشتعال سریع، به صورت گره 1، به عنوان مشتعل کننده با سوخت d/t جهت کاهش دمای اشتعال و گره 2، که سوخت سرد اطراف لکه داغ را که قسمت اعظم سوخت را شامل می شود، با سوخت d/3he، جهت کاهش محتوای نوترون در محیط، در نظر گرفته شده است. سپس، اشتعال سوخت، انتشار سوخت و بهره هدف، با حل معادلات دینامیکی حاکم بر ذرات برهمکنش کننده در گره 1 و 2، در شرایط پلاسمای واگن، با در نظر گرفتن مکانیزم های اتلاف انرژی و محاسبه آهنگ همجوشی برای هسته های سبک، مورد مطالعه قرار گرفته است. با بهینه کردن شرایط اشتعال، بهره هدف، مینیمم دمای اشتعال و چگالی سطحی لکه داغ، به ترتیب، 145، kev 5 و g/cm24/5 ، بدست آمده است.

در این پزوهش به بررسی مدهای سطحی در نانولولههای کربنی پرداخته شده است. در فصل اول پایاننامه، بعد از تعریف مختصری از نانو فناوری به مروری بر تاریخچه پیدایش نانولوله های کربنی انجام شده است. در ادامه این فصل، انواع نانولوله های کربنی تک دیواره و چند دیواره معرفی شده است و به چند مورد از مهمترین ویژگی ها و کاربردهای نانو لوله های کربنی اشاره شده است . در فصل دوم به محاسبهی رابطهی پاشندگی برای دو مد te و tm در یک نانو لوله کربنی تک دیواره در حالت های خلاء و شامل دی الکتریک های متفاوت پرداخته شده است و بعد از انجام محاسبات، نمودارهای مربوط به رابطه ی پاشندگی این دو مد ترسیم گردیدهاند. با بررسی نمودارها نتیجه گرفته می شود که رفتار دو مد te و tm در هر دو حالت خلا و دی الکتریک یکسان و مشابه می باشد و تنها تفاوتی که وجود دارد این است که در رسم نمودارهای پاشندگی p?? بر حسب متغیر a? برای مدهای مختلف در حالت دی الکتریک در مقایسه با حالت خلاء ، شروع نمودارها از فرکانس های کوچکتر می باشد . در فصل سوم به بررسی رابطهی پاشندگی دو نانو لوله کربنی موازی یکدیگر پرداخته شده است. ابتدا رابطه ی پاشندگی یک جفت نانو لوله کربنی برای مد tm مورد بررسی قرار گرفته است و سپس تاثیر فاصله ی بین محورهای دو نانو لوله بر برهمکنش بین آنها مورد بحث قرار گرفته است و نتیجه اینکه، زمانی که فاصلهی بین محورهای دو نانولوله کاهش می یابد، بر هم کنش قویتر خواهد شد و شکافتگی پلاسمون بزرگتر خواهد شد

ناپایداری ویبل از جمله ناپایداریهای الکترومغناطیسی پلاسما است که مانع نهشت انرژی باریکه الکترون در قرص سوخت و افزایش اتلاف انرژی در فرآیند همجوشی لختی می شود. در این تحقیق به منظور بهبود طراحی قرص سوخت و بهینه شرایط اشتعال، پارامترهای موثر بر رشد ناپایداری الکترومغناطیسی ویبل از جمله؛ ناهمسانگردی دمایی، گرادیان چگالی، پارامتر برخورد، پارامتر ایزوتروپیک و پارامتر نسبیتی در شرایط پلاسمای تبهگن مورد بررسی قرار گرفته است. لازمه موازی سازی و کانونی شدن باریکه الکترون در قرص سوخت، استفاده از لایه های نازک با عدد اتمی بالا به عنوان نگه دارنده و ایجاد گرادیان مقاومتی در مسیر باریکه جریان می باشد. رشد میدان مغناطیسی، موازی سازی و رشته شدگی مقاومتی در سه حالت پلاسمای کلاسیک، تبهگن و نسبیتی با سه نوع لایه نازک آلومینیوم، لیتیو م و کربوهیدرات ((ch تعبیه شده در قرص سوخت بررسی شده است. محاسبات نشان می دهند که بهترین انتخاب، برای کمینه کردن رشته شدگی باریکه الکترون نسبیتی با تولید بالاترین گرادیان مقاومتی در سوخت، استفاده از لایه ch در پلاسمای چگال تبهگن می باشد. نتایج نشان داده است، نرخ رشد ناپایداری ویبل با افزایش پارامتر کوانتومی، برای طول موجهای بزرگ به صفر میل خواهد کرد، در حالیکه برای طول موجهای کوتاه، به ازای گرادیان چگالی، η<0.1، به دلیل آثار کوانتومی، ناهمسانگردی در فضای فاز بیشتر شده و نرخ رشد ناپایداری افزایش می یابد. در حد طول موجهای کوچک به ازای η<0.1، اثر تونل زنی کوانتومی منجر به افزایش غیر منتظره ای در نرخ رشد ناپایداری شده است. برای داشتن کمترین نرخ رشد ناپایداری ویبل در برهمکنش لیزر-پلاسما، پارامتر ایزوتروپیک در قرص سوخت باید بزرگتر از 3 باشد. با پیشروی باریکه الکترون نسبیتی به سمت مرکز قرص نرخ رشد ناپایداری ابتدا افزایش می یابد و به حداکثر مقدار خود می رسد، سپس به آرامی در مجاورت مرکز قرص کاهش می یابد. همچنین، با افزایش پارامتر نسبیتی و جرم نسبیتی الکترون، نرخ رشد ناپایداری ویبل کاهش می یابد. کاهش گرادیان چگالی با ضریب 100 و افزایش پارامتر نسبیتی با ضریب 2، منجر به کاهش 78 درصدی نرخ رشد ناپایداری ویبل می شود. در نهایت نشان داده شده است که با افزایش دمای یون در طول موج های کوتاه، جریان یونها نیز موجب رشد میدان مغناطیسی و تقویت ناپایداری ویبل می شوند.

وابسته بودن ضریب شکست و جذب غیرخطی ماده به میدان نوری اعمالی، یکی از نتایج برهمکنش نور با ماده در نظام غیرخطی نورشناسی است. برای بدستآوردن قسمتهای غیرخطی ضریب شکست و جذب، از روش جاروب- z استفاده شد. نمونههایی که برای انجام این مهم انتخاب شدند، نانوساختارهای batio3 و zryo میباشند که توسط روش سل ژل تولید، و توسط روش اسپین کوتینگ برروی زیرلایهی شیشه، لایهنشانی شدند. برای بررسی خواص عمومی و اثبات نانوساختاربودن این مواد، از روشهای طیفسنجی پراش اشعه ی ایکس، طیفسنج تبدیل فوریهی فروسرخ و میکروسکوپ روبشی الکترونی استفاده شد. برای بدست آوردن ضخامت لایه و ضرایب جذب و شکست خطی، از تحلیل نمودار خروجی طیفسنج نوری با روش سوانپل، استفاده شد. تحلیل و بررسی ضرایب غیرخطی، توسط دو بازوی دریچهی باز و بستهی تکنیک جاروب- z ، انجام شد. با استفاده از خروجیهای این دو بازو و مدلینگ این تکنیک در برنامه ی مطلب، ضریب شکست و جذب غیرخطی، با دقت بالایی محاسبه شدند.

در این پایان نامه شتاب یون کربن در رژیم عبور لیزر یا همان انفجار شعله ی آتش بررسی شده است که نشان داده است در این رژیم شفافیت نسبیتی ورقه ی کربن الماس گونه موجب می شود انرژی یون های کربن افزایش چشمگیری یابد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

همجوشی هسته های سبک، یکی از راه های تولید انرژی از طریق فرآیندهای هسته ای است، که از نظر سلامت زیست محیطی نسبت به شکافت هسته ای برتری دارد. یکی از راه های فراهم آوردن شرایط مناسب جهت انجام واکنش های همجوشی، روش همجوشی توسط محصورسازی اینرسی (icf) است. ایزوتوپ های هیدروژن (دوتریوم و تریتیوم) به علت دارا بودن آهنگ واکنش همجوشی بالا، در این زمینه تحقیقاتی به عنوان سوخت اصلی به شمار می آیند. از آنجایی که واکنش دوتریوم-هلیوم-3 آهنگ واکنش قابل مقایسه ای با واکنش های دوتریوم- تریتیوم و دوتریوم- دوتریوم دارد، و همچنین مشکلات ناشی از تولید نوترون و پرتوزایی را ندارد، هلیوم-3 به عنوان جایگزین مناسبی به جای تریتیوم در پلاسمای دوتریوم- دوتریوم مورد توجه قرار گرفته است. بررسی های بدست آمده از این تحقیق نشان می دهند که بهره حداکثر (5/41) به ازای شرایط اولیه ، و در قرص سوخت رخ می دهد که درآن بیانگر نسبت اولیه هلیوم-3 به دوتریوم است. به طور کلی افزایش نسبت اولیه هلیوم-3 در پلاسمای دوتریوم-دوتریوم، سبب کاهش تولید نوترون، کاهش زمان سوزش، کاهش بهره و افزایش دمای اشتعال قرص سوخت می شود.

ضدعفونی بیولوژیکی با استفاده از تخلیه ی گاز غیرحرارتی در فشار اتمسفر موضوع تلاش پژوهشی مهم در حال حاضر می باشد. ساختار هندسی جدید تخلیه ی سد دی الکتریک (dbd) در فشار اتمسفر توسعه داده شد و برای استریلیزاسیون گونه های باکتری به کار گرفته شد. چشمه ی پلاسما با یک منبع تغذیه یac در hz50 و ولتاژ 5400vrms راه اندازی شد. از گاز اکسیژن با خلوص 99/99 درصد برای تولید پلاسما استفاده شد. به منظورارزیابی اثر تجربی پس تاب پلاسمای اتمسفری غیرحرارتی روی اندیکاتورهای باکتری، سوسپانسیون های گونه های باکتری گرم منفی (escherichia coli; atcc 35218, pseudomonas aeuroginosa; atcc 27853) با پس تاب پلاسمای اتمسفری غیرحرارتی برای 5، 10 و 15 دقیقه پردازش شدند. نتایج طیف سنجی نشان داد که کاهش بقا برای p. aeuroginosa در زمان تابش 10 دقیقه و e. coli در زمان تابش 15 دقیقه به 100 درصد رسید. در این تحقیق ضدعفونی بیولوژیکی با پس تاب پلاسمای غیرحرارتی تخلیه ی گاز در فشار اتمسفر روی کشتن نمونه های باکتری به وسیله ی اکسیداسیون و آسیب به غشا یا مولفه های سلولی به وسیله ی گونه های گاز واکنش پذیر تولید شده متمرکز شد. اثر غیرمستقیم پس تاب پلاسمای غیرحرارتی منجر به غیرفعال سازی معادل با پردازش مستقیم شد، می توان نتیجه گرفت که اثر ذرات باردار پلاسما در برهم کنش با نمونه های باکتری جزئی می باشد.

شتاب الکترون توسط پالس لیزر در لیزر الکترون آزاد معکوس به صورت عددی شبیه سازی شده است. میدان مغناطیسی ویگلر از نوع پیچشی و پالس لیزر دارای قطبش دایروی می باشد. در این کار اثر تغییر پریود میدان مغناطیسی ویگلر و تغییر فرکانس پالس لیزر را بر روی شتاب الکترون مطالعه نمودیم. تغییر فرکانس پالس لیزر به صورت خطی و افزایشی می باشد. مشاهده می شود که به ازای یک پارامتر تغییر پریود میدان مغناطیسی ویگلر و پارامتر چیرپ مناسب شرط تشدید در لیزر الکترون آزاد معکوس برای مدت طولانی تری حفظ می شود و الکترون می تواند انرژی بیشتری کسب نماید. در ابتدا برهم کنش الکترون را در حضور یک پالس تخت و سپس پالس گاوسی مطالعه نمودیم. مشاهده می شود که در هر دو اثر، پالس گاوسی در مقایسه با پالس تخت منجر به کاهش انرژی الکترون خواهد شد.