تولید سولیتون در لامپ های مایکروویو

رساله حاضر حاصل کار پژوهشی است که به منظور بررسی امکان تولید پالس های سولیتونی توسط مولدهای مایکروویو انجام پذیرفته است. ویژگی های منحصر به فرد چنین پالس هایی همراه با کاربردهای ارزشمندی که برای پالس های مایکروویو سولیتونی قابل پیش بینی است، توجیه کننده لزوم انجام این فعالیت بوده است. بر این اساس، لازم بود که نظریه پالس های سولیتونی و معادلات دیفرانسیل پاره ای غیرخطی پشتیبان چنین پالس هایی مطالعه و بررسی شود. نتایج حاصل از کار در فصل اول رساله منعکس شده است. در بخش های مختلف این فصل، ضمن معرفی مفهوم و خاستگاه پالس های سولیتونی، ابزارهای تحلیل نظری آنها نیز معرفی می شود. بعضی از مهم ترین معادلات حاوی پاسخ های سولیتونی، نحوه استخراج آنها از مسایل واقعی فیزیکی به همراه روش های کلی تحلیل آنها در بخش های مختلف این فصل ارایه شده است. حل بعضی از این معادلات نیز به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. محیط فعال تولید پالس های مایکروویو پلاسما و عمدتا پلاسمای غیرخنثاست. در فصل دوم، معادلات دیفرانسیل حاوی پاسخ های سولیتونی در محیط های پلاسما مورد بررسی قرار گرفته است. در این فصل، روابط حاکم بر پلاسما، نحوه استخراج معادلات و مفاهیم فیزیکی آنها، روش های حل این معادلات و استخراج پاسخ های سولیتونی و رفتار این پاسخ ها تحلیل شده است. در این فصل، مروری نیز بر معدود مقالات موجود با موضوع تولید پالس های سولیتونی مایکروویو صورت گرفته است. عملکرد غیرخطی محیط انتشار لازمه اصلی بروز پالس های سولیتونی است. لذا پیش فرض بزرگی دامنه پالس نامزدهای بررسی وقوع چنین پالس هایی در بین اقسام مختلف لامپ های مولد مایکروویو را تعیین می کند. در فصل سوم مروری بر ویژگی های یکی از جدیدترین مولدهای پرقدرت مایکروویو انجام پدیرفته است. همانند بسیاری از مولدهای مایکروویو دیگر، برای این مولد نیز تاکنون تحلیل نظری کاملی ارایه نشده است، ولی مطالب و تحلیل های ارایه شده در این فصل، مطمئنا، کمک موثری برای درک محتوای فصول بعد خواهد بود. در انتهای این فصل، مرور متون پشتوانه زمینه مورد بررسی پایان می یابد و از فصل چهارم ارایه دستاوردهای پژوهش حاضر آغاز می شود. در فصل چهارم، تحلیلی مبتنی بر ادغام معادلات حرکت در پلاسما و معادلات ماکسول درون ساختار هندسی عمومی مولد های مایکروویو ارایه می شود. این تحلیل در نهایت منجر به یک معادله دیفرانسیل غیرخطی می شود که می تواند در شرایطی پاسخی سولیتونی ارایه دهد. این اثبات برای نخستین بار با استفاده از نظریه سیالی پلاسما انجام می پذیرد و نشان می دهد که تولید سولیتون توسط مولدهای مایکروویو امکان پذیر است. با توجه به مدل عام به کار رفته در این کار، نتایج تحلیل قابل تعمیم به مولدهای مختلف است. در فصل پنجم جزییات شبیه سازی مگنترون نسبیتی a6 تشریح و دو ساختار جدید از این مگنترون ارایه می شوند. نتایج شبیه سازی و تحلیل های نظری در خصوص این دو ساختار نشان می دهند که این ساختارها می توانند ویژگی های ارزشمندی را حائز باشند. در یکی از این ساختارها حفره های تشدید تا عمق معینی از عایق مشخصی پر می شود و در ساختار دوم، لایه هایی از نیمه هادی در مکان های مشخصی بر روی پره های مگنترون قرار داده می شوند. در فصل ششم نیز چهار ساختار هندسی و الکتریکی مختلف با استفاده از پوشش لایه عایق بر روی صفحه نگه دارنده آند در مولد مایکروویو بحث شده در فصل سوم ارایه شده است. نشان داده شده است که این ساختارها به نحو قابل ملاحظه ای بازده و توان خروجی افزاره را افزایش می دهند. در این فصل، تحلیل نظری مبتنی بر نتایج شبیه سازی برای توجیه نتایج مشاهده شده نیز ارایه شده است.