از آنجایی که مسئله انرژی تاریک و انبساط شتابدار عالم و نیز مسئله ثابت کیهان شناسی از بزرگ ترین معماهای فیزیک نظری در دوران حاضر هستند، لذا افراد زیادی در جهان از جنبه های مختلف فیزیک (ذرات بنیادی ، گرانش و نسبیت عام ، کیهان شناسی و اختر فیزیک) بر روی آن کار می کنند. یکی از مسائل مرتبط و مهم آنها مباحث مربوط به انرژی خلاء می باشد. در حوزه کیهان شناسی و در مبحث کوانتومی بررسی اثر کازیمیر در این بین از اهمیت به سزایی برخوردار است.چرا که این اثر ناشی از افت و خیزهای انرژی خلاء می باشد و در آزمایشگاه هم به اثبات رسیده است. علاوه بر این در سال های اخیر بودجه فراوانی برای بررسی این اثر در ابعاد نانو صرف شده است، چرا که کاربردهای فراوانی در حوزه صنعت دارد.در مقدمه این پایان نامه به اختصار به سیر تاریخی شکل گیری و تکامل نظری اثر کازیمیر و ارتباط آن با برخی اثرات مرتبط دیگر می پردازیم. در فصل دوم به توضیح نظریه میدان های کوانتومی می پردازیم و ارتباط اثر کازیمیر با نوسانات نقطه صفر(نوسانات خلاء) در نظریه میدان های کوانتومی را بررسی می کنیم.در فصل سوم مبانی فیزیکی و محاسباتی اثر کازیمیر را شرح داده ایم و در پایان، نیروی کازیمیر را بین دو صفحه موازی محاسبه می کنیم. فصل چهارم به موضوع اصلی این پایان نامه اختصاص داده شده است. در این فصل به بررسی افت و خیزهای کوانتمی خلاء بر روی استوانه با شرط مرزی می پردازیم؛ یعنی: یک میدان اسکالری که بر روی سطح مرزی استوانه قرار دارد و شرط مرزی بالا را ارضاء می کند.

راکتورهای اتمی در کل به دو نوع شکافت و گداخت تقسیم بندی می شوند. راکتور شکافت حاصل شکافت هسته های سنگین اورانیم و آزاد شدن انرژی و راکتور گداخت حاصل همجوشی هسته های سبک تر و تشکیل اتم هایی با هسته های سنگین تر و آزاد شدن انرژی بالا می باشد. برای اینکه دو هسته با هم ترکیب شوند باید انرژی کافی برای غلبه بر نیروهای دافعه الکترواستاتیک بین خود را داشته باشند. در ستارگان هسته های هیدروژنی به دلیل چگالی های بسیار بالا و زمان محصورسازی طولانی که ناشی از شار شدید درون هسته ای است با هم ترکیب می شوند. اما در آزمایشگاه فراهم نمودن چنین شرایطی به سختی امکان پذیر است. بهترین راه برای دستیابی به گداخت گرم نمودن مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم تا دمای بسیار بالا است. برای رخ دادن گداخت دو هسته باید انرژی کافی برای غلبه بر نیروی دافعه کولنی بین هسته ای را داشته باشند تا بتوانند به اندازه کافی به هم نزدیک شوند و نیروی جاذبه هسته ای کوتاه برد بر نیروهای دیگر غلبه کند. بنابراین سوخت گداخت باید تا دمای بسیار بالایی گرم شود. در واکنش دوتریوم – تریتیوم (d-t) کافی است پلاسما را تا دمای kev 20 گرم کنیم. زیرا واکنش های مورد نیاز در قسمت های پر انرژی توزیع ماکسولی صورت می گیرد. در دمای حدود kev 20 سوخت به پلاسمای کاملاً یونیزه تبدیل می شود که در آن بار الکترواستاتیکی یون ها و الکترون ها برابر است. رادیواکتیویته گداخت d-t بیشتر از سایر واکنش دهنده هاست. در صورت تماس پلاسما با دیواره، گداخت در دماهای گرما هسته ای به دست نمی آید، زیرا مواد کنده شده از دیواره وارد پلاسما شده و باعث سرد شدن پلاسما می شود. پلاسمای گرما هسته ای در چنان دمایی است که توسط هیچ ماده ای قابل محصورسازی نیست. در یک پلاسمای محصورسازی شده نیروهای ناشی از دما و چگالی باعث حرکت پلاسما به سمت دیواره می شوند. پس برای حفظ تعادل این نیروها باید با نیروهای دیگر موازنه شوند. روش های ممکن برای محصورسازی پلاسما عبارتند از : نیروهای گرانشی، اینرسی، نیروهای گریز از مرکز، میدان های الکترواستاتیکی، میدان های رادیو – فرکانسی و میدان های مغناطیسی که محتمل ترین روش برای محصورسازی می باشند. به این ترتیب دو سیستم محصورسازی مغناطیسی تعریف می شود.الف)سیستمهای باز که در آن خطوط میدان محدوده محصور سازی پلاسما را ترک می کنند. ب) سیستم های بسته که در آن خطوط میدان در محدوده محصورسازی باقی می مانند. این سیستم ها اکثراً توروئیدال هستند. یکی از سیستم های توروئیدالی توکامک است که در آن پلاسمای ایجاد شده توسط میدان های مغناطیسی محصور می شود. میدان مغناطیسی اصلی در توکامک میدان توروئیدال است. این میدان به تنهایی نمی تواند عمل محصورسازی را انجام دهد. برای داشتن تعادل بین فشار ناشی از پلاسما و نیروهای مغناطیسی، وجود یک میدان پولوئیدال لازم است. در توکامک این میدان توسط جریان موجود در پلاسما ایجاد می شود. جریان پلاسما در راستای توروئیدال است. فشار پلاسما حاصل ضرب چگالی و دمای پلاسما می باشد که این دو کمیت یعنی چگالی و دمای پلاسما از پارامترهای مهم پلاسمایی می باشند که توسط روش های دیگنوستیکی اندازه گیریم ی شوند. این روش ها به سه دسته تقسیم می شوند : الف)روش های اپتیکی (از طریق تابش طیفی) ب)روش های الکترومغناطیسی (از طریق کویل های مغناطیسی) ج )روش های الکترواستاتیک (از طریق پروب های الکتریکی) روش های الف و ب روش هایی غیرفعّالند که پارامترهای پلاسما را به صورت غیرمستقیم اندازه گیری می کنند. ولی روش ج روشی فعّال است که پارامترهای پلاسما را به صورت مستقیم اندازه گیری می کند. در این رساله از پروب های الکتریکی برای بررسی پارامترهای لبه پلاسما در توکامک ir-t1 استفاده می کنیم. در فصل اوّل اشاره ای گذرا به توکامک و چند نمونه ابزار تشخیصی مهم خواهیم داشت. همچنین توکامک ir-t1 و ابزارهای تشخیصی در آن را معرفی خواهیم کرد. در فصل دوّم تئوری پروب های الکتریکی را بررسی می کنیم. در فصل سوّم به معرفی پتانسیل سنج خازنی و چند نمونه پروب الکتریکی و اصول کار آنها می پردازیم. همچنین پروب های لانگمور در توکامک ir-t1 را بررسی می کنیم.در فصل چهارم نیز به اندازه گیری پتانسیل شناور پلاسما توسط پتانسیل سنج خازنی و مقایسه نتایج بدست آمده از آن با پروب لانگمور پرداخته ایم.

در این پایان نامه ، مفهوم شفافیت القائی الکترومغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفته است. شفافیت القائی الکترومغناطیسی به طور چشمگیری خواص اپتیکی سیستم را عوض کرده و گسترهای از شفافیت را در ناحیه ای که جذب شدید اتمی وجود دارد ایجاد می کند. در این پایان نامه ، گذر دهی الکتریکی که تشریح کننده این خواص می باشد برای ارایش های مختلف سیستم های اتمی بدست امده است. بر اساس پدیده شفافیت القائی الکترومغناطیسی مفهوم بهره بدون وارونگی جمعیت معرفی شده است. با استفاده از همدوسی کوانتومی و اثرات تداخلی این تکنیک اجازه داشتن بهره را حتی هنگامی که بخش کوچکی از جمعیت در حالت تحریکی باشند را بدست می دهد. این پدیده تکنیک جدیدی در فیزیک لیزر است که اجازه حل یکی از مهمترین مشکل ها در تحقیقات لیزر با طول موج کوتاه را بدست می دهد. در این پایان نامه تاکید بر کارهای تئوری و عددی می باشد.در این پایان نامه نشان داده شده است که در هر سیستم سه ترازه و در حضور میدان همدوس و ناهمدوس خواص اپتیکی سیستم ها به فاز وابسته بوده و با در نظر گرفتن تداخل کوانتومی ناشی از میدان های ناهمدوس تقویت بدون وارونگی جمعیت در برخی از آنها مشاهده می شود، همچنین نشان داده شد که در برخی از این سیستم های سه ترازی با اعمال میدان ناهمدوس شرایط لیزر بدون وارونگی جمیت رخ می دهد.

پایای اًه اختصاص داد شذ ب هطالع د پایای رًَی ها ب شکل ظًزی رفتار د پایایی چ ذٌ پایایی رًَی را در سیستن اّی اتوی س تزاسی هختلف بزرسی هی ک یٌن. سیستن اّی اتوی س تزاسی هختلف در ارایش اّی پلکا یً، شکل لا ذًا ب ارایش یٍ در ظًز گزفت شذ است. د پایایی رًَی در سیستن اّی اتوی س تزاسی سًبت ب سیستن اّی د تزاسی دارای ارجحیت هی باش ذٌ سیزا خ اَصی ظًیز جذب ، پاش ذٌگی خ اَص غیز خطی یک گذار اتوی هی ت اَ ذً ت سَط گذار دیگز اتوی ب دلیلی جٍ دَ وّذ سٍی بیی ایی د گذار ، دچار تغییزات ش دَ. در سیستن اّی ک د پایایی اپتیکی شًای هیذ ذٌّ شذت خز جٍی ق یَا اٍبستگی غیز خطی ب شذت رٍ دٍی داشت هی ت اَ ذً یک حلق یّستزسیس را شًای بذ ذٌّ. هف مَْ د پایایی رًَی هی ت اَ ذً بزای استفاد در تزا شًیست رَ اّی رًَی ، کلیذ س یً ، گیت اّی ه طٌقی حافظ اّ ه رَد استفاد قزار گیزد.