در پدیده ی سونولومینسانس، امواج صوتی یا مافوق صوتی در اثر چگالش و تمرکز در مرکز یک حباب گاز غوطه‏ور در یک مایع به فلاشهای نورانی بسیار کوتاه تبدیل می‎شوند. نوسان شدید و غیرخطی حباب در هر تناوب موج صوتی در اثر فرو ریزش بسیار سریع دیواره حباب می شود که تراکم شدید محتوای داخل حباب را به همراه دارد. این مطلب باعث افزایش ناگهانی و بسیار زیاد دمای گاز داخل حباب می شود که نهایتا منجر به فلاشهای پیکوثانیه ای می شود. این فلاشها به تابش سونولومینسانس معروف است. آزمایشات نشان می دهد تابش سونولومینسانس از سیالات غیر فرار با لزجت بالا، مانند اسید فسفریک دارای شدت بیشتری است. در این پایان نامه سونولومینسانس در آب و غلظت های مختلف اسید فسفریک با استفاده از یک مدل هیدروشیمیایی شبیه سازی شده است. نتایج نشان دهنده وجود یک غلظت بهینه از اسید فسفریک برای تولید تابش سونولومینسانس است. جزئیات محاسبات ما نشان می دهد که این غلظت بهینه، محلول اسید فسفریک %35 است. بعلاوه شبیه سازی ما در دو سیال آب و اسید فسفریک %75 وزنی نشان می دهد که شدت تابش با افزایش فشار جزئی گاز نجیب حل شده در مایع، کاهش می یابد. همچنین بستگی بیشینه دمای حباب به نوع گاز نجیب حل شده در مایع میزبان بررسی شده است که نتایج نشانگر شدت تابش بیشتر قابل حصول از گازهای نادر سنگین تر است.

زمانی که یک حباب گاز غوطه ور در داخل یک مایع توسط امواج صوتی متناوب به تله می افتد، به گونه ای شدید فروریزش کرده که تجمع انرژی صوتی در انتهای این فروریزش، منجر به گسیل نور می شود. این پدیده، سونولومینسانس (sl ) نامیده می شود. سونولومینسانس تک حبابی (sbsl) از زمان کشف در سال 1989 توسط فلیپ گیتان توجه بسیاری از اندیشمندان را در رسیدن به شدت تابش بیشتر و دماهای بالاتر در داخل حباب، به خود معطوف کرده است. به همین دلیل امروزه تولید sl از سیالات با فشار بخار کم مانند اسید سولفوریک مورد توجه قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی اخیر تولید sl نشان می دهد که تابش sl از اسید سولفوریک در دمای اتاق حداقل 1000 برابر بیشتر از شدت تابش sl از آب است. همچنین در میان غلظت های مختلف اسید سولفوریک غلظت بهینه ای برای اسید، جهت یافتن بیشینه شدت تابش وجود دارد. از طرف دیگر، نتایج آزمایشگاهی بیانگر اینست که تابش sl در اسید سولفوریک با دماهای پایین (نزدیک صفر درجه سانتیگراد) دارای شدت بسیار کم است. بعلاوه به تله انداختن حباب در اسید با دمای نزدیک صفر درجه بسیار مشکل است. در این پایان نامه تولید تابش sl از اسیدسولفوریک و بستگی آن به شرایط محیطی ( دما، فشار محیطی و غلظت گاز حل شده) از طریق شبیه سازی هیدرودینامیکی مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی نشانگر افزایش شدت تابش sl و دمای حباب در لحظه تابش با افزایش دمای محیطی برای یک اسید غلیظ (85%) است. در حالیکه هر دو این کمیت ها با افزایش دما در یک اسید با غلظت میانی (حدود 45%) و آب کاهش می یابند، که این نتیجه در توافق با نتایج آزمایشگاهی است. همچنین نتایج بررسی بستگی تابش به فشار محیطی در اسیدسولفوریک نیز نشان دهنده افزایش ماکزیمم شدت تابش قابل حصول با افزایش فشار محیطی می باشد.

خواص نوری نانوذرات نیم رسانا به اندازه ی آن ها بستگی دارد، بنابراین مهم ترین مساله در تولید نانوذرات نیم رسانا، توانایی کنترل اندازه آن ها می باشد. در این تحقیق نانوذرات سولفیدروی با روش شیمیایی و استفاده از عامل پوششی برای کنترل اندازه ذرات، تولید شدند. طیف جذب uv-vis برای اندازه گیری مقدار شکاف انرژی و محاسبه ی اندازه نانوذرات با استفاده از تقریب جرم موثر بکار رفت. طیف های پراش اشعه ایکس (xrd)، ساختار بلوری نانوذرات را مکعبی زینک بلند نشان داد که قله های صفحات بلوری (111)، (220) و (311) در آن بخوبی آشکار است. همچنین در ادامه، نانوذرات سولفیدروی آلائیده با منگنز، تولید شد. با افزایش میزان آلایش یون منگنز، تغییری در طیف جذب uv-vis مشاهده نگردید و اندازه نانوذرات با تقریب جرم موثر حدود 8/3 نانومتر تخمین زده شد. طیف فوتولومینسانس نانوذرات سولفیدروی آلائیده با منگنز، قله ای در 594 نانومتر را نشان می دهد. تصویر میکروسکوپ tem تولید ذرات را در ابعاد نانومتری تایید کرد. ضریب شکست غیرخطی n2، و ضریب جذب غیرخطی ?، توسط لیزرهلیم-نئون پیوسته با طول موج nm 8/632 به کمک روش روبش-z برای چهار نمونه، اندازه گیری شد. مقدار ضریب جذب خطی ?، این مواد به کمک چیدمان محدودشدگی اپتیکی محاسبه شد. ضریب شکست غیرخطی از مرتبه 10-8cm2/w با علامت منفی و ضریب جذب غیرخطی از مرتبه 10-3cm/w با علامت مثبت بدست آمد.

آشکارساز صفحه عایق، از جمله آشکارسازهای گازی با صفحات موازی است که به دلیل زمان تفکیک کم و بازده بالا، یکی از پرکاربردترین آشکارسازها برای مقاصد راه اندازی و اندازه گیری زمان پرواز ذرات، می باشد. اگر چه آشکارساز صفحه عایق در دهه 1980 اختراع شد، اما در حال حاضر، همچنان مطالعه تئوری و تجربی این آشکارساز، تحت بررسی است. ما در این پژوهش به بررسی ساختمان آشکارساز صفحه عایق و چگونگی ساخت آن خواهیم پرداخت و در ادامه ضمن مطالعه آزمایشگاهی آشکارساز صفحه عایق با استفاده از از یک تلسکوپ پرتوکیهانی که شامل دو آشکارساز سوسوزن می باشد نحوه تعیین راندمان آشکارساز صفحه عایق ارائه خواهد شد. در این پژوهش، همچنین شبیه سازی مدل دینامیک بر اساس حل عددی همزمان معادلات ترابرد به همراه معادله پواسون برای ذرات باردار ارائه می شود. این مدل مواردی چون، رشد و حرکت ذرات باردار در زمان و مکان، مد کار بهمنی، مد کار اشباع شده بهمنی، مد کار جریانی و میدان الکتریکی بار فضایی را به خوبی پیش بینی می کند. نتایج به دست آمده، در توافق خوبی با تجربه و دیگر شبیه سازی ها می-باشد.

آشکارساز صفحه عایق از جمله آشکارسازهای گازی با الکترودهای موازی است که امروزه به علت ساختمان ساده، زمان تفکیک کم، راندمان بالا و قیمت نسبتاً ارزان در بسیاری از آزمایشهای بزرگ فیزیک ذرات برای مقاصد راه اندازی و اندازه گیری زمان پرواز مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مهمترین کاربردهای این آشکارساز می توان به ردیابی میونها در آزمایشهای cms و atlas در cern اشاره کرد. اساس کار آشکارسازی در این آشکارساز بر مبنای ایجاد یک بهمن الکترونی در داخل گاف گازی آن در اثر عبور یک ذره باردار است که نهایتاً منجر به تولید یک سیگنال القایی بر روی الکترودهای قرائت در خارج گاف گاز می شود. شناسایی این سیگنال منجر به آشکارسازی ذره باردار عبوری می گردد. این آشکارساز معمولاً از جنس باکلیت یا شیشه با مقاومت حجمی بالا ساخته می شود. در این پژوهش ساخت و مشخصه یابی آشکارسازrpc از جنس شیشه مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور ساخت سه نمونه از این آشکارساز با گافهای متفاوت انجام شده است. برای راه اندازی این آشکارسازها از ترکیبهای مختلف گازهای آرگون و دی اکسید کربن به ازاء ولتاژهای اعمالی متفاوت استفاده شده است. برای دستیابی به معیاری از تفکیک زمانی آشکارسازهای ساخته شده، اطلاعات مربوط به زمان خیز پالسهای آشکارساز در ترکیب های مختلف گاز و ولتاژهای گوناگون توسط اسیلوسکوپ ثبت گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که بهترین تفکیک زمانی با ثبت 200 پالس، توسط آشکارساز با گاف یک میلیمتر و استفاده از ترکیب 50 به 50 گازهای آرگون و دی اکسید کربن و ولتاژ اعمالی 3 کیلو ولت بدست می آید. این مقدار حدود 11 نانوثانیه است. همچنین در این پژوهش ساخت یک سیستم دو کاناله ترکیب گازها بر اساس استفاده از فلومترهای با محدوده پایین شار گاز برای استفاده در آشکارساز rpc ارائه گردیده است.

چکیده ندارد.

سونولومینسانس تبدیل امواج صوتی به نور می باشد. از زمان کشف این پدیده توجیه تئوریک آن همواره مورد توجه قرار گرفته است. در رهیافت های متداول برای شبیه سازی این پدیده، معمولاً حل معادلات دیفرانسیل معمولی (ode) ناشی از یک مدل همگن هیدروشیمیایی برای تحول داخل حباب مورد توجه قرار داشته. برای انجام شبیه سازی های مبنی بر مدل های ode، معادله حاکم بر حرکت دیواره حباب، یعنی معادله ریلی-پلست، به صورت همزمان همراه با معادلات همگن تحول گاز داخل حباب حل می شود و با تبیین دما و فشار حباب در انتهای فروریزش، تابش سونولومینسانس محاسبه می شود. اما سرعت بالای دیواره حباب و همچنین وجود گاز های مختلف درون حباب می تواند منجر به ناهمگنی در درون حباب شود. با استفاده از حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی (pde) ناشی از معادلات اویلر، شبیه سازی کاملی از تحول داخل حباب ارائه شده است. در شبیه سازی انجام شده، دو دسته معادله به طور همزمان حل شده اند. 1- معادلات مرز که معادلات ode ریلی-پلست می باشند و برای حل آن ها از روش رونگه-کوتا استفاده شده است. 2- معادلات اویلر که معادلات pde برای تحول گاز داخل حباب هستند و با روش لکس-فردریک حل شده اند. همچنین برای اولین بار در این شبیه سازی تبخیر سطحی آب در دیواره حباب، همراه با واکنش های شیمیایی مربوط به بخار آب در شبیه سازی حباب سونولومینسانس وارد شده اند. نتایج برنامه نشان می دهند که دما و فشار در حباب یکنواخت نیستند. بنابراین حل ode، که تحول گاز درون حباب را یکنواخت در نظر می گیرد، می تواند منجر به پاسخ غیردقیق گردد. در این حل از یک شکل بهبود یافته معادله ریلی-پلست، به نام معادله کلر-میکسیس استفاده شده است. به علاوه بستگی عدم همگنی داخل حباب نسبت به نوع ذره نیز در نتایج شبیه سازی بررسی گردیده است. این پایان نامه همچنین دارای یک بخش آزمایشگاهی می باشد. در این بخش هدف از انجام پایان نامه تولید حباب sl به صورت آزمایشگاهی در آب و اسیدسولفوریک بوده است. با استفاده از سیگنالی با دقت hz 5/0 که از طریق یک کارت اسیلوسکوپ ایجاد می شود، امکان به تله افتادن حباب به صورت پایدار در مرکز مشدد محقق گردید، که شرایط متناظر با تولید تابش می باشد. همچنین چگونگی ناپایداری مکانی و شکلی حباب به صورت کیفی در سیستم آزمایشگاهی ساخته شده بررسی گردید.

در پدیده ی سونولومینسانس، امواج صوتی یا مافوق صوتی در اثر چگالش و تمرکز در مرکز یک حباب گاز غوطه‏ور در یک مایع به فلاشهای نورانی بسیار کوتاه تبدیل می‎شوند. نوسان شدید و غیرخطی حباب در هر تناوب موج صوتی باعث تراکم شدید محتوای حباب و فروریزش بسیارسریع دیواره ی آن می‎شود که افزایش ناگهانی بسیار زیاد دمای گاز داخل حباب را به همراه دارد. این افزیش دما منجر به تولید فلاشهای نورانی پیکوثانیه ای می شود که به تابش سونولومینسانس معروف است. با استفاده از حل معادلات دینامیک گاز داخل حباب سونولومینسانس، می‏توان تغییرات دما و فشار حباب را در لحظــه فـروریزش محاسبه کرد. برای توصیف فرآیند تحـول داخل و سطــح حباب از یک رهیافت هیدروشیمیایی استفاده می‎شود. با این رهیافت، در این پایان نامه تولید خطــوط طیفی در تابش حباب سونولومینسانس در آب و اسیدفسفریک 65% مورد مطالعه تئوریک قــرار می‏گیرد. آزمایشهای اخیر نشان می‏دهند به ازای دامنه فشارهای کم موج صوتی، در طیف تابشی از حباب سونولومینسانس، خطوط ناشی از ترازهای اتمی و مولکولی ظاهر می‏شوند و با افزایش فشار خطوط در طیف پیوسته زمینه پهن می‏شوند. شبیه‏ ‏‏سازی خطوط مربوط به اتم ar در گذار 4s-4p و خطوط ترازهای ارتعاشی- چرخشی oh ناشی ازگذار مولکولی a2?+- x2?i در طیف تابشی، در این پایان نامه انجام شده است و اثر این گذارها در فشارهای محرک صوتی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‏دهند که مکان خطوط در طیف شبیه سازی شده با نتایج تئوری و تجربی انطباق خوبی دارند و با افزایش فشار، شدت خطوط طیفی افزایش می‏یابد و خطوط پهن می‏شوند. در بخش آزمایشگاهی، با استفاده از یک مجموعه ساده آزمایشگاهی تولید حباب پایدار سونولومینسانس که شرط اساسی آشکارسازی تابش حباب است انجام شده است.

پس از اختراع اولین لیزر در سال 1960، با کاربردهای فراوانی که این وسیله در صنعت و تکنولوژی پیدا کرد، تلاش برای کوتاه‏تر کردن پهنای زمانی پالس لیزرها ادامه یافت. در سال 1985 تکنیک cpa(chirped pulse amplification) یا تقویت پالس تیز شده توسط مورو و استریکلند ارائه شد. این تکنیک شامل سه مرحله است. ابتدا با استفاده از یک لیزر، پالس کوتاهی تولید می‏شود. سپس این پالس با استفاده از یک جفت توری یا یک جفت منشور پهن می‏شود. کشیدن پالس باعث کاهش قله توان پالس شده در نتیجه، در مرحله تقویت، آسیب‏های اپتیکی کمتری به محیط بهره لیزر وارد شود. سپس پالس وارد سیستم تقویت‏کننده می‏شود. برای داشتن تقویت بهتر می‏توانیم به جای یک مرحله، از چند مرحله تقویت استفاده کنیم. در نهایت پالس وارد مرحله فشرده‏سازی که مشابه مرحله کشیدن است، می‏شود. برای انتشار پالس در محیط لیزری cpa دو مدل تئوری وجود دارد، مدل تقویت همدوس و مدل فرانتز-نودویک. در این پایان‏نامه این دو مدل مطالعه شده‏اند. سپس سه مرحله تکنیک cpa شامل کشیدن، تقویت و فشرده‏سازی را شبیه‏سازی کرده‏‏ایم. برای شبیه‏سازی مرحله تقویت از مدل فرانتز-نودویک که بر پایه انتشار فوتون است، استفاده کرده‏ایم. شبیه‏سازی مراحل پهن‏کردن و فشرده‏سازی مشابه یکدیگر است. اثر کشنده یا فشرده کننده بر روی پالس را می‏توانیم با ضرب یک فاکتور فازی نشان دهیم. برای این کار یک فاز استاندارد، که از مدل ریاضی به دست آورده‏ایم، را در عبارت میدان ضرب می‏کنیم. در نهایت توانستیم شدت پالسی با پهنای fs 20 را در یک مرحله تقویت از مرتبه 102 تقویت کنیم و پس از فشرده‏سازی شدت آن را تا 105 برابر افزایش دهیم.

زباله‏ های رادیواکتیو و بسیار سمی بجای مانده از راکتورهای هسته‏ ای، پروژه‏ های تحقیقاتی هسته‏ ای و بمب‏ های هست ه‏ای اصطلاحاً زباله های هسته ‏ای نامیده می‏ شوند. مدیریت زباله‏ های رادیواکتیو به دلیل سمی و بسیار خطرناک بودن آن ها از اهمیت ویژه ‏ای برخوردار است. بویژه تبدیل این مواد از طریق ایجاد واکنش ‏های هسته ‏ای همواره مورد توجه قرار داشته است. اخیراً با ساخته شدن لیزرهای پرقدرت و امکان ایجاد الکترون‏ های پرانرژی با استفاده از این لیزرها، ایده تبدیل زباله ‏های هسته ‏ای با لیزر مد نظر قرار گرفته است. در این پایان‏ نامه تبدیل برخی از زباله‏ های هسته ‏ای (شامل 90sr، 93zr، 107pd، 113mcd، 126sn، 129i، 135cs، 137cs و 151sm) با استفاده از یک لیزر پرتوان مورد مطالعه و شبیه‏ سازی قرار گرفته است. تولید طیف فوتون‏ های گامای مورد نیاز برای برهم‏کنش فوتون با هسته از طریق دو مکانیزم تابش ترمزی و پس ‏پراکندگی کامپتون مورد بررسی قرار گرفته است. در فرآیند تابش ترمزی به واسطه برهم‏کنش یک لیزر با شدت بالا با یک هدف جامد، الکترون ‏های نسبیتی تولید می ‏شوند. این الکترون ‏های با انرژی بالا بواسطه فرایند تابش ترمزی در اثر برهم‏کنش با یک هدف با عدد اتمی بالا، فوتون های گاما تولید می‏ کنند. برهم‏کنش فوتون های گاما با یک ایزوتوپ رادیواکتیو می‏ تواند منجر به تبدیل هسته ‏ای گردد. در مکانیزم پس‏ پراکندگی کامپتون، باریکه فوتون ‏های پرانرژی توسط پراکندگی کامپتون یک لیزر از روی الکترون‏ های شتاب داده شده، تولید می‏ شوند. با برخورد فوتون های گامای تولید شده از دو مکانیزم فوق با هسته ‏های رادیواکتیو، ایزوتوپ‏ های خطرناک و رادیواکتیو به ایزوتوپ های پایدار یا با نیمه ‏عمر پایین تبدیل می‏ شوند. نتایج این شبیه‏ سازی نشان‏ دهنده مناسب ‏تر بودن مکانیزم تابش ترمزی با استفاده از لیزرهای پرقدرت با شدت w/cm2 1020 و بالاتر برای ایجاد تبدیل هسته‏ ای در مقایسه با استفاده از روش پس‏ پراکندگی کامپتونی است.

گرافین یک آرایش دو بعدی از اتم های کربن است که دارای ساختار شبکه ای شش گوشی(لانه زنبوری) می باشد. این ماده به دلیل ویژگی های الکتریکی، حرارتی و فیزیکی منحصر به فرد، از بدو کشف در سال 2004، مورد توجه ویژه قرار گرفته است.در این پایان نامه محاسبه رسانش گرمایی نانونوارهای گرافین با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی تعادلی و عوامل موثر بر مقدار آن مورد توجه قرار گرفته است. برای محاسبه ی جریان گرمایی و ضریب رسانش گرمایی در دمای ثابت از روش گرین-کابو استفاده شده است. شبیه سازی ها در آنسامبل بندادی انجام شده که از روش نوز-هور برای ثابت نگه داشتن دما استفاده گردیده است. برای مدل کردن اندرکنش بین اتم های کربن، از پتانسیل بس ذره ای برنر استفاده شده است. شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از الگوریتم ورلت انجام شد. نتایج شبیه سازی برای رسانش گرمایی در نانونوار گرافین زیگزاگ در آنسامبل بندادی در دمای k300 برابر w/mk2900 به دست آمده است. همچنین وابستگی ضریب رسانش گرمایی به طول نانونوار و دما در محدوده ی k600-50 بررسی شده است و نتیجه حاصل با شبیه سازی های انجام شده دیگر و همچنین نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است که نشان دهنده توافق خوبی با نتایج موجود می باشد. در این پایان نامه اثر ایجاد بی نظمی بر روی میزان رسانش گرمایی نانونوار گرافین نیز بررسی شده که نتایج نشان دهنده کاهش رسانش گرمایی با ایجاد بی نظمی در شبکه است؛ بعلاوه میزان کاهش، بستگی به اندازه و تعداد بی نظمی ها در داخل شبکه دارد.

در پدیده ی سونولومینسانس، امواج صوتی یا مافوق صوتی در اثر چگالش و تمرکز در مرکز یک حباب گاز غوطه‏ور در یک مایع به فلاشهای نورانی بسیار کوتاه تبدیل می‎شوند. نوسان شدید و غیرخطی شعاع حباب در هر تناوب موج صوتی باعث تراکم شدید محتوای حباب و فروریزش بسیارسریع دیواره‏ی آن می‎شود که افزایش ناگهانی بسیار زیاد دمای گاز داخل حباب را به همراه دارد. این رخداد منجر به فلاشهای پیکوثانیه ای می شود که به تابش سونولومینسانس معروف است. در این پایان نامه شبیه سازی عددی حباب سونولومینسانس، باحل همزمان معادلات تحول گاز داخل حباب(معادلات اویلر) ومعادله حاکم بر حرکت دیواره حباب (معادله ریلی-پلست)، انجام شده است. هدف از استفاده‏ی معادلات دینامیک گازی برای توصیف تحــول گاز داخل حباب سونولومینسانس، دستیابی به تغیرات مکانی و زمانی دما و فشار در لحظــه فـروریزش می‏باشد. بعلاوه شبیه سازی تابش سونولومینسانس نیز در این پایان نامه مورد توجه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می‏دهد که تابش در پدیده‏ی سونولومینسانس عموماً، شامل یک طیف پیوسته است که از ناحیه irتا uv امتداد دارد. شدت تابش سونولومینسانس نیز از ناحیه مادون قرمز به سمت فرابنفش افزایش می‏یابد. در سالهای اخیرگزارشهای آزمایشگاهی مربوط به تولید خطوط تابشی از تک حباب sl، به ازای مقادیر کم دامنه فشار صوتی، ارائه شده است. در این تحقیق تولید خطــوط طیفی تابشی تک حباب سونولومینسانس اسیدفسفریک 65% از طریق شبیه سازیمورد مطالعه قــرار گرفت. نتایج شبیه سازی که در توافق با آزمایشهای تجربی اخیر می‏باشد نشان می‏دهند که به ازای دامنه فشارهای کم موج صوتی، در طیف تابشی، خطوط تابشی ناشی از گذارهای اتمی و مولکولی ظاهر می‏شوند که با افزایش فشار،این خطوط تابشی در طیف پیوسته پهن شده و به تدریج در زمینه‏ی پیوسته محو می‏شوند.

لایه نازک دی اکسید قلع، نیمرسانا نوع n است. که داری گاف انرژی 78/3 الکترون ولت می باشد. این لایه نازک دارای مقاومت الکتریکی پایین است. می توان به عنوان حسگر مقاومتیگاز مورد استفاه قرار گیرد. حسگر های مقاومتی گاز ویژگی های مثبت بسیاری دارند. اندازه فیزیکی میلیمتری، امکان تولید انبوه، پاسخ سریع، قابلیت یکپارچه سازی با مدارات الکترونیکی جنبی و ارزانی را از جمله مزایای این ادوات می توان ذکر نمود. اخیرا تحقیقات گسترده ای بر روی حسگر های لایه نازک صورت گرفته است که در آنها حسگری گازهای سمی ویا خطرناک نظیر گاز مایع(lpg)، مونواکسیدکربن و متان مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که ساختاری و تخلخل لایه نازک نقش کلیدی در میزان اندرکنش های حسگری لایه نازک دارد، ساخت لایه نازک متخلخل نقش قابل توجهی در افزایش حساسیت و بهبود زمان پاسخ حسگر خواهد داشت. در این پایان نامه، ساخت و مشخصه یابی حسگر آزمایش حسگری با گاز مایع (lpg) با استفاده از لایه نازک شفاف و متخلخل دی اکسید قلع مورد مطالعه قرار گرفته است. در این رویکرد از روش سل - ژل جهت تهیه ماده اولیه برای لایه نشانی چرخشی استفاده شده است. با ایجاد لایه های نازک به روش لایه نشانی چرخشی بر روی زیر لایه شیشه، محیط حسگری تهیه شده است. مشخصه یابی لایه های نازک ایجاد شده طی فرایندهای پراش اشعه x (xrd) و میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem) انجام شده است.نتایج نشان دهنده ساختار بس بلوری و ساختار نانو ذرات دی اکسید قلع بر روی زیر لایه شیشه می باشد. با بررسی نمونه ها، فرآیند مقاومتی و حسگری نمونه ها انجام گردیده است. نتایج نشانگر مناسب بودن این روش جهت تولید لایه های نازک دی اکسید قلع برای کاربرد حسگر گازی می باشد. بر اساس اندازه گیری-های حسگری، وجود آستانه غلضت ppm 200 از گاز مایع برای رسیدن به یک حساسیت خوب از حسگر لازم می باشد.

هنگامی?که یک حباب گاز در یک مایع توسط امواج صوتی تناوبی به دام می?افتد، حباب در نیم پریود اول رشد می?کند و سپس در یک بازه زمانی بسیار کوچک با افزایش فشار اطراف فروریزش می?کند. در لحظه فروریزش به علت تراکم شدید انرژی داخل حباب, دمای حباب به قدری زیاد می شود که یک پالس نورانی بسیار کوتاه از خود تابش می?کند که به این تابش، تابش سونولومینسانس گفته می?شود. طیف به دست آمده از تابش سونولومینسانس در آب، بدون خطوط طیفی و پیوسته است. لذا در آن نمی?توان اطلاعات زیادی از فرایند?های فیزیکی و شیمیایی داخل حباب به دست آورد. در آزمایش?هایی که اخیراً با اسیدسولفوریک انجام شده است تولید خطوط تابشی از تک حباب گاز بی?اثر به ازای مقادیر کم دامنه فشار صوتی، ارائه شده است، که نشان می?دهد طیف تابشی مربوط به آن، گسسته و دارای خط?های تابش طیفی بوده و نشان از تابش اتمی، مولکولی و یونی دارد. لذا در این پایان?نامه، با بررسی دقیق مکانیزم?های تابش گسسته و پیوسته و شبیه?سازی این مکانیزم?ها، تابش سونولومینسانس از یک حباب گاز بی?اثر (شامل آرگون و کریپتون) در اسیدسولفوریک و تولید خطوط طیفی مربوط به آن?ها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه?سازی به خوبی وجود خطوط تابشی گاز?های آرگون و کریپتون را در ناحیه مادون قرمز طیف، نشان می?دهد که این نتایج در توافق خوبی با یافته?های آزمایشگاهی اخیر است. همچنین شبیه?سازی شدت تابش و دینامیک حباب گاز زینون حل شده در اسیدسولفوریک با غلظت 85% در دو فشار جزئی مختلف انجام شده است. نتایج به?دست آمده بر اساس محاسبات، حاکی از آن است که علی?رغم دمای بالای حباب در غلظت کم گاز نجیب نسبت به حبابی با غلظت بیشتر، شدت تابش در یک فشار تحریکی خاص، برای حباب زینون با فشار جزئی 50 تور بیشتر از فشار جزئی 4 تور می?باشد، لذا این مشاهدات تاییدی است بر این مسئله که لزوماً دمای بالاتر منجر به شدت تابش بیشتر نمی?شود.

لایه نازک اکسید روی، نیم رسانای نوع n با گاف انرژی پهن و مستقیم ev3/3 و انرژی اتصال اکسایتونی بزرگ mev 60 است. این ماده همچنین در ناحیه مرئی شفاف است. اکسید روی به علت هدایت الکتریکی و شفافیت بالا، دارای کاربردهای گسترده ای در ابزارهای الکترونیکی و اپتوالکترونیکی مانند مواد پیزوالکتریک، سلول خورشیدی ، حسگرهای گازی و بیولوژیکی و الکترودهای شفاف پیدا کرده است. اخیرا تحقیقات گسترده ای بر روی حسگرهای لایه نازک اکسید روی صورت گرفته است. بطور کلی حسگرهای گازی دستگاههایی هستند که می توانند غلظت یک گاز بخصوص را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل کنند. از جمله موارد کاربرد حسگرهای گازی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، شناسایی گازهای قابل احتراق مانند گاز مایع می باشد. در این پایان نامه، ساخت و مشخصه یابی همراه با آزمایش های حسگر لایه نازک اکسید روی انجام شده است. در این رویکرد از روش سل-ژل جهت تهیه ماده اولیه برای لایه نشانی استفاده شده است. با ایجاد لایه های نازک به روش لایه نشانی چرخشی بر روی زیر لایه شیشه و الکترود گذاری بر روی آن، قطعه حسگری آماده می گردد. مشخصه یابی لایه های نازک ایجاد شده طی فرایندهای پراش اشعه ایکس (xrd) و میکروسکوپ روبشی الکترونی (sem) انجام شده است. نتایج نشان دهنده ساختار کریستالی و بلورکهایی از نانو ذرات اکسید روی بر روی زیر لایه شیشه می باشد. برای نمونه های ساخته شده، فرآیند مقاومت سنجی و حسگری نمونه ها برای گاز مایع (lpg) انجام گردیده است. نتایج نشانگر مناسب بودن این روش جهت تولید لایه های نازک اکسید روی برای کاربرد حسگر گازی می باشد. نتایج حاصل از آزمایشهای حسگری نشان دهنده حساسیت خوب لایه نازک اکسید روی به حداقل غلظت ppm 200 گاز lpg است. بعلاوه کوتاهترین زمان پاسخ حسگر در حدود 21 ثانیه می باشد.

در این پایان نامه ساخت و مشخصه یابی نانوترکیب fe3o4/cdte ارائه می شود. در این راستا، نانوذرات مگنتایت به روش همرسوبی و نقاط کوانتومی کادمیوم تلوراید به روش گرم آبی تولید و برای بررسی ساختار بلوری این دو نانوساختار از آزمون پراش پرتو ایکس استفاده شد. فرینه ها شکل گیری شبکه بلوری مورد انتظار برای این دو نانوساختار را تایید کردند و با استفاده از نرم افزار maud داده های پراش پرتو ایکس مورد بررسی دقیق تر قرار گرفتند. اندازه بلورک ها، کرنش و فاصله بین دو صفحه یکسان مجاور به ازای صفحات مختلف بلورشناسی بدست آمد و متوسط اندازه ذرات برای نانوذرات مگنتایت 3/18 و برای نقاط کوانتومی کادمیوم تلوراید 9/2 نانومتر محاسبه شد. اسید سیتریک و تیول گلایکولیک اسید به ترتیب به عنوان عامل پوششی مناسب جهت پراکنده کردن نانوذرات مگنتایت و کادمیوم تلوراید در محیط آبی انتخاب گردیدند. پتانسیل زتا برای کلویید نقاط کوانتومی 6/32- میلی ولت بدست آمد که نشان دهنده پایداری مناسب آن می باشد. برای جلوگیری از کاهش خواص مغناطیسی نانوذرات مگنتایت و خواص نورتابی نقاط کوانتومی کادمیوم تلوراید، که در اثر تماس مستقیم این دو نانوذره بوجود می آمد، لایه محافظ و جداکننده سیلیکا پیرامون نانوذرات مگنتایت رشد داده شد. شکل گیری عوامل مختلف پوششی اعمال شده بر سطح نانوذرات مگنتایت با آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه در ناحیه فروسرخ بررسی و تایید گردید. برای ایجاد پیوند بین نقاط کوانتومی کادمیوم تلوراید با مگنتایت پوشانده شده با سیلیکا، سطح نانوترکیب مغناطیسی با تری متوکسی سیلیل پروپان تیول پوشانده شد. در نهایت در یک محیط بازی از ترکیب این دو نانوساختار، نانوترکیب fe3o4/cdte بدست آمد. بررسی خاصیت نوری نقاط کوانتومی و نانوترکیب حاصل با استفاده از طیف سنجی جذبی در ناحیه مرئی- فرابنفش و طیف سنجی نورتابی همزمان بررسی شد. علاوه بر این به طور نظری، طیف انرژی نقاط کوانتومی، صرف نظر از برهمکنش کولنی در اکسیتون، به طور نظری بدست آمد. در آزمون طیف سنجی جذبی برای cdte، لبه جذب در 580 نانومتر، دقیقا معادل با قله آزمون نورتابی همزمان آن، بدست آمد. در نانوترکیب fe3o4/cdte به دلیل وجود هسته جاذب و لایه پراکننده سیلیکا، در تمامی نواحی مرئی و فرابنفش جذب وجود داشت، با اینحال رفتار جذبی در نواحی جذب کادمیوم تلوراید با این نقاط کوانتومی یکسان بود. در نتایج آزمون نورتابی همزمان نانوترکیب نهایی فرینه ای در 580 نانومتر مشاهده شد که شکل گیری نانوترکیب را تایید کرد. بعلاوه فرینه های دیگری مشاهده شد که به پراکندگی نور توسط لایه سیلیکا نسبت داده شد.

محدود بودن سوخت های فسیلی و مشکلات زیست محیطی ناشی از احتراق آن ها موجب گسترش تحقیقات در مورد استفاده از سوخت های جایگزین شده است. هیدروژن مناسب ترین ترکیب برای جایگزینی سوخت های فسیلی به نظر می رسد و ازاینرو روش های مختلف تولید آن به سرعت در حال گسترش می باشد. در این تحقیق اثر نانوساختارهای پلاسمونیک بر فرایندهای فوتوکاتالیستی تولید هیدروژن به روش جداسازی آب مورد مطالعه قرار گرفته است. فتوکاتالیست مورد استفاده tio2/au است که نانو لوله های دی اکسید تیتانیوم به روش آندیزاسیون سنتز و سپس نانو ذرات پلاسمونیک طلا به دو روش (لایه نشانی اسپاترینگ و ته نشینی رسوب) بر روی نانولوله ها نشانده شدند. برای بررسی خاصیت فوتوالکتروشیمیایی (pec) نمونه ها، ساختارهای tna خالص و tna/au لایه نشانی شده به روش اسپاترینگ و ته نشینی رسوب، درون سلول pec (حاوی محلول الکترولیت m koh 1) و تحت تابش منبع نور مرئی- فرابنفش با چگالی توان mwcm-2 40 قرار داده شدند. خواص نوری نمونه ها همچنین توسط تست تجزیه متیلن بلو تحت تابش نور طبیعی خورشید بررسی شد. نتایج حاصل از کرونوآمپرومتری چگالی جریان های نوری تولید شده برای نمونه ی tna/au لایه نشانی شده به روش ته نشینی رسوب را، مقدار macm-2 2.5 (تحت ولتاژ بایاس صفر ولت) نشان داد. این مقدار حدود 12 برابر مقدار چگالی جریان نوری تولید شده از ساختار tna خالص می باشد. نتایج تست تجزیه متیلن بلو افزایش 143 درصدی جذب نور برای نمونه ی لایه نشانی شده به روش ته نشینی رسوب نسبت به نمونه ی tna خالص را نشان داد که به دلیل تقویت میدان توسط نانو ذرات پلاسمونیک و جذب بهتر نور در ناحیه مریی است.

آشکارساز صفحه عایق از جمله آشکارسازهای گازی با الکترودهای موازی است که امروزه به علت ساختمان ساده، زمان تفکیک کم، راندمان بالا و قیمت نسبتاً ارزان در بسیاری از آزمایشهای بزرگ فیزیک ذرات برای مقاصد راه اندازی و اندازه گیری زمان پرواز مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مهمترین کاربردهای این آشکارساز می توان به ردیابی میونها در آزمایشهای cms و atlas در cern اشاره کرد. اساس کار آشکارسازی در این آشکارساز بر مبنای ایجاد یک بهمن الکترونی در داخل گاف گازی آن در اثر عبور یک ذره باردار است که نهایتاً منجر به تولید یک سیگنال القایی بر روی الکترودهای قرائت در خارج گاف گاز می شود. شناسایی این سیگنال منجر به آشکارسازی ذره باردار عبوری می گردد. این آشکارساز معمولاً از جنس باکلیت یا شیشه با مقاومت حجمی بالا از مرتبه?10?^10 ?-10?^13 ?.cm ساخته می شود. در این پژوهش شبیه سازی اثر نوع و ترکیب گاز بر مشخصه های سیگنال القایی و ساخت و مشخصه یابی آشکارسازrpc از جنس شیشه مورد توجه قرار گرفته است. ما در این پژوهش یک مدل را به منظور مطالعه فرآیندهای مختلف در عملکرد آشکارساز صفحه عایق، ارائه می دهیم. مدل کاتوره ای بهمن های الکترونی بر اساس روش مونت کارلو می باشد. این مدل، ارتفاع پالس، سیگنال متوسط جریان، راندمان و طیف بار را پیش بینی می کند. همچنین ساخت یک نمونه از این آشکارساز با گاف یک میلیمتری انجام شده است.

با توجه به ویژگی های منحصر به فردی که ساختارهای متشکل از نانوسیم های فلزی با محیط های دی الکتریک دارند و همچنین کاربردهای فراوانی که این ساختارها در حوزه های نانوالکترونیک، بیوتکنولوژی و غیره دارند، در این پایان نامه به بررسی خواص نوری و پلاسمونی نانوکامپوزیت فلز-دی الکتریک پرداخته می شود. نانوکامپوزیت متشکل از نانوسیم های عمودی نقره در قالب متخلخل آلومینا، شبیه سازی و ساخته می شود. در بخش شبیه سازی، ابتدا اثر قطبش و زاویه برخوردی برای نانوکامپوزیت نقره – آلومینا با ابعاد معین، روی پاسخ نوری آن بررسی می شود. برای قطبش-های tm و te که با زاویه صفر درجه به سطح سلول شبیه سازی شده تابیده می شوند قله جذب مد عرضی دیده می شود. در ادامه هنگامیکه نور با قطبش tm و با زاویه نسبت به بردار عمود بر صفحه وارد محیط شبیه سازی می شود، مد طولی نیز نمایان می شود. بعلاوه اثر پارامترهایی نظیر قطر نانوسیم ها با درصد پرشدگی یکسان و فاصله بین نانوسیم ها با نانوسیم هایی با قطر یکسان روی طیف جذبی به طور جداگانه محاسبه می شود. در آخر، ساختاری که در قسمت تجربی ساخته خواهد شد، شبیه سازی و طیف جذبی آن اندازه گیری می شود. در بخش تجربی پایان نامه، نانوسیم هایی از نقره با شعاع تقریبی 90 نانومتر در تخلخل های قالب آلومینا با روش های الکتروشیمیایی با اعمال ولتاژ متناوب، جریان ثابت، ولتامتری چرخه ای، ولتاژ پالسی متقارن و نامتقارن رشد داده می شوند. سپس مشخصه یابی های نوری این روش ها با هم مقایسه می شود. برای بررسی بلورینگی نانوساختارها از پراش الگوی پرتو ایکس استفاده می شود. داده های استخراج شده از پراش الگوی پرتو ایکس هر نمونه نیز با نرم افزار ماود مورد تحلیل واقع می شوند و اندازه بلورک ها، ثابت شبکه، کرنش شبکه و فواصل صفحات از هم بدست می آید. در نهایت نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی مقایسه می شود.

در این پایان نامه سونولومینسانس تک-حبابی از دو نوع مختلف مایعات مطالعه شده است. نوع اول یک مایع غیر فرار مانند آب و نوع دوم یک مایع فرار مانند اسید سولفوریک است. برای آب با استفاده از یک مدل هیدروشیمیایی معروف، سونولومینسانس حبابهای هوا، هلیم، آرگون و زیتون شبیه سازی و سپس با الهام از نتایج این رهیافت، سونولومینسانس گازهای ایده آل در اسید سولفوریک 85wt% را مدلسازی کرده ایم. نتایج عددی دلالت بر این دارد که قله دما و شدت نور حبابهای سونولومینسانسی در مایعات غیر فرار، کمتر از مقدار آن در مایعات فرار است. همچنین با در نظر گرفتن وابستگی دمایی ضریب هدایت گرمایی گازهای ایده آل مختلف تا 2500 k شدت نور محاسبه ای از حبابهای گاز ایده آل سنگین بیشتر از شدت نور حبابهای گاز ایده آل سبکتر به دست می آید که با نتایج تجربی در توافق است.

لیزرهای رنگ ، به دلیل سادگی در ساخت، پهنای وسیعی طیفی و قابلیت تنظیم طول موج، کاربردهای متعددی از جمله در زمینه های علمی و صنعتی دارند و مهم ترین ودرعین حال سخت ترین پارامتر قابل اندازه گیری رنگ لیزری ، بهره کوانتومی فلورسانسی آن می باشد لذا مطالعه ی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هم چنین کنترل نشر خود به خودی مولکول ها به وسیله نانو ساختارها و نانو ذرات فلزی از جمله موارد مورد علاقه محققان می باشد. در این اثر ابتدا بهره کوانتومی رنگدانه dcm به شیوه ی مقایسه ای محاسبه می شود، برای این کار نیازمند یک رنگ استاندارد هستیم. رنگ استاندارد cvp (cresyl violet perchlorate) با بهره کوانتومی 0.54 است. پس از آن اثر افزودن نانو ذرات کلوئیدی طلا بر روی بهره کوانتومی رنگدانه dcm را برسی می کنیم. نتایج حاکی از آن است که به ازای غلظت6.8پیکو مو لار از نانو ذرات کلوئیدی طلا با قطر 10نانومتر، بهره بیش ترین افزایش ر ا پیدا می کند. بنابراین در اثر حضور نانو ذرات بهره کوانتومی رنگدانه ی dcm ، 18درصد افزایش پیدا کرده است.

این پایان نامه با هدف سنتز و بررسی نانو پودرهای تیتانات باریم (batio3) از طریق فرآیند واکنش حالت جامد و فعال سازی مکانیکی و به کارگیری ترکیبات و مواد اولیه تهیه شده از معادن داخلی موجود در کشور مورد بررسی قرارگرفته است. ابتدا توسط روش واکنش حالت جامد و با به کارگیری فرآیند شوک حرارتی این پودر تولید و در ادامه در دماهای c°1100، c°1200و c°1300 مورد عملیات حرارتی قرار گرفت. به منظور شناخت فازهای موجود، ساختار و ریخت شناسی پودر سنتز شده، از روش آنالیز حرارتی dta/tga، روش پراش اشعه x (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، طیف سنجی جذبی مادون قرمزft-ir وطیف سنجی پس پراکندگی میکرو رامان استفاده شده است. جهت بررسی طیف جذبی پودر مورد نظر در محدوده ریزموج راداری امواج الکترومغناطیسی، از طیف های تلفات انعکاس (rl) بدست آمده توسط دستگاه تحلیل گر شبکه (v.n.a) استفاده شده است. نتایج پراش اشعه x نشان می دهد با افزایش دما، فازهای موجود در پودرها به فاز تیتانات باریم نزدیک¬تر می شود. تصاویر تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، ساختار نانو ذرات تشکیل دهنده پودر مورد نظر را نشان می دهد. نتایج طیف مادون قرمز حذف مولکول‏های آب و فازهای ناخالصی و طیف های رامان وجود نوارهایی مرتبط به ارتعاشات کششیba-ti را نشان می دهد.

در این تحقیق جذب رشته های مختلف dna به نانوذرات کلوئیدی طلا و نقره بررسی شده است و طیف پلاسمونی نانوذرات در حضور رشته های مختلف dna اندازه گیری شد. نشان داده شد که عوامل متعددی همچون جنس نانوذرات فلزی و ساختار بازی dna در این بر هم کنش دخیل است که تاثیر آن به مراتب بیشتر از هندسه dna می باشد. نتایج نشان می دهد که نانوذرات نقره به دلیل اختلاف بهتری که در پیک های آن مشاهده می شود و ارزان تر بودن نقره و همچنین زمان کم آزمایش برای نقره، برای کاربرد حسگری بهتر از نانوذرات طلا عمل می کنند. اندازه های مختلف نانوذرات طلا برای کاربرد حسگری استفاده شد و نشان داده شد که نانوذرات با اندازه های بزرگ و با روش ساخت 30 نانومتر برای این منظور مناسب نمی باشند. همچنین جذب نانوذرات و رشته های تک بازی به منظور بررسی میزان جذب هر نوع باز به نانوذره بررسی شد. باز نوع a بیشترین خاصیت پوشانندگی و بیشترین چسبندگی را به نانوذرات دارد و در مقابل باز نوع g کمترین چسبندگی و کمترین اثر محافظتی را از خود نشان می دهد.

لایه¬های نازک مجسمه¬ای نانوساختارهایی هستند که با مهندسی ساخت آن¬ها می¬توان به خواص نوری دلخواه رسید. در واقع رسیدن به خواص نوری مورد نظر و کنترل بازه¬های عبوری و بازتابی و کنترل قطبش نور از طریق مهندسی دقیق این نانوساختار امکان پذیر است و از این حیث شبیه سازی خواص نوری این نانوساختارها به منظور پیش بینی خواص نوری و مهندسی ساخت اهمیت ویژه و قابل توجهی دارد. در این پایان نامه سعی شده تا از طریق شبیه سازی خواص نوری لایه¬های نازک مجسمه ای مورد مطالعه قرار گیرد. این شبیه سازی از طریق محاسبه خواص نوری برای چند ساختا از جمله نانوتیوب¬ها و نانوساختارهای مارپیچ مخروط انجام شده است. یافتن خواص اپتیکی چنین ساختارهایی بطور خلاصه به دو بخش تقسیم می¬شود. در ابتدا با در نظر گرفتن برخی شرایط و استفاده از تئوری¬های مرتبط به محیط یک ضریب دی¬الکتریک موثر نسبت می-دهیم و این محیط¬های ناهمگن را بصورت لایه¬ای همگن درنظرمی¬گیریم و در مرحله دوم با استفاده از روش ماتریس انتقال خواص نوری این ساختارها مانند بازتاب، جذب و عبور را محاسبه می¬کنیم. ویژگی مهم این ساختارها ناهمسانگردی محیط¬شان است که این مسئله منجر به دشوار شدن حل معادلات ماکسول می¬شود. نتایج بررسی خواص نوری لایه¬های نازک متشکل از نانوتیوب¬ها نشان می¬دهد که ضریب دی¬الکتریک موثر در جهت عمود بر محور اصلی استوانه¬ها همواره بیش از مقدار این ضریب در جهت موازی محور اصلی نانوتیوب¬هاست. طیف جذب این ساختارها حاکی از جذب بیشتر قطبش موازی نسبت به قطبش عمود نور است. وابستگی طیف جذب در این ساختارها به گونه است که این لایه¬ها در برخی زوایای خاص با جذب کامل یک قطبش نور می¬توانند مانند یک قطبش¬گر عمل کنند. نتایج بررسی¬های انجام شده برروی خواص نوری ساختارها مارپیچ مخروط نشان می¬دهد که در این ساختارها نیز پدیده براگ حلقوی روی می¬دهد. مقایسه انجام شده بین ساختاهای مارپیچ و مارپیچ مخروط در پدیده براگ حلقوی نشان می¬دهد که هم در پهنا و هم در تعداد قله¬های مربوط به بازتاب تغییر حاصل می¬شود.

شبیه¬سازی نانوساختارها به عنوان یک الگوی ساده و کم هزینه برای درک فیزیک حاکم بر نانوساختارها کمک شایانی داشته است. در حقیقت با استفاده از شبیه سازی می¬توان علاوه بر ریخت¬شناسی، ویژگی ها و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانویی را پیش بینی کرد. در این تحقیق، نانوساختارهای ستونی و مخروط مارپیچی نقره با استفاده از نرم افزار nascam به صورت سه بعدی و با شیوه مونت کارلو شبیه سازی شده اند. الگوریتم استفاده شده در این شبیه سازی بر اساس کنارنشست و مونت کارلوی جنبشی است. ابتدا با استفاده از نرم افزار فوق، مراحل رشد نانوساختار شبیه سازی شده و سپس با مقایسه نتایج با آزمایشهای لایه نشانی بخار نشست به بررسی ریخت شناسی رشد نانومیله ها در شرایط مختلف فیزیکی انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که زاویه لایه نشانی، دمای لایه نشانی، نوع زیرلایه بر روی رشد نانو میله ها تأثیرگذار هستند. هم چنین تأثیر انحراف زاویه اتم های ورودی و زاویه لایه نشانی بر قطر نانو میله های ستونی نازک مورد مطالعه قرارگرفته و با نتایج تجربی مطابقت داده شده است. نتیجه این پژوهش تولید نانومیله هایی با قطر کمتر از ?? نانومتر است. با بررسی نتایج شبیه¬سازی، بهترین زاویه برای رشد نانو میله های ستونی و همچنین رشد نانو ساختار مارپیچی به دست آورده شده است. نتایج شبیه سازی با زیرلایه های مختلف نشان می دهد که می توان با زیرلایه های از پیش آماده شده با برآمدگی های منظم کروی شکل درزمینه رشد نانو میله های ستونی و مارپیچ مخروطی به بهترین نتیجه ممکن رسید. بررسی ریخت شناسی لایه نشانی نشان میدهد که با افزایش انحراف زاویه، زبری لایه افزایش می¬یابد و از طرفی با افزایش زاویه لایه نشانی زبری و قطر نانومیله ها افزایش و چگالی لایه کاهش می¬یابد. با ترکیب نتایج شبیه سازی فوق و نرم افزارهایی که خواص نوری را اندازه می گیرند، می توان به طراحی مهندسی، تولید و ساخت نانو ساختارهای بسیار پیچیده دست یافت.

امروزه خواص اپتیکی نانوساختارهای فلزی به علت کاربردهای آن در حوزه های مختلف فن آوریهای نو مورد توجه قرار گرفته است. توجیه فیزیکی و درک پلاسمونهای سطحی و تشدید آنها در نانوساختارهای پیچیده نیاز به مطالعات نظری و شبیه سازی دارد. برای نانوساختارهای ساده مثل کره، بیضی و میله مطالعات نظری و تجربی زیادی انجام شده است، در حالیکه خواص پلاسمونی نانو ساختارهای پیچیده در مقالات کمتری بررسی شده است. در میان نانو ساختارهای پیچیده، نانو ساختارهای مارپیچی به علت خواص اپتیکی فوق العاده، بیشتر مورد توجه هستند. هدف این رساله، بررسی نظری و تجربی امکان بهینه سازی خواص اپتیکی نانوساختارهای مارپیچی با استفاده از تغییر شکل آن، از حالت استوانه ای به حالت مخروطی است. در بخش نظری این رساله، تشدید پلاسمون سطحی موضعی در یک نانوساختار مخروطی و آرایه ای از این نانوساختارها با استفاده از دو رویکرد تقریب دوقطبی گسسته و حل معادلات ماکسول با استفاده از روش المانهای محدود در حوزه فرکانس بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که بطور کلی، نانوساختار مارپیچ مخروطی دارای طیف تاریکی (پراکندگی+ جذب) پهنی است که محل و پهنای پیک تشدید پلاسمونی و توزیع میدان نزدیک اطراف نانوساختار از طریق تغییر پارامترهای هندسی مارپیچ، قابل تغییر و تنظیم است. در بخش تجربی این رساله، نانوساختارهای مارپیچ مخروطی با استفاده از روش لایه نشانی مایل در دستگاه لایه نشانی بخار فیزیکی ساخته شده است. بعد از ساخت نانوساختار، خواص اپتیکی آن توسط روش مرسوم طیف نگاری ماورا بنفش و مرئی اندازه گیری شده و مشخص شده است که طیف تشدید پلاسمونی نانو ساختار مارپیچ مخروطی پهنای باند زیادی در کل بازه طیف نور مرئی و مادون قرمز نزدیک دارد. نتایج نشان می دهند که مطابقت خوبی بین محاسبات عددی و اندازه گیریهای آزمایشگاهی وجود دارد. در ادامه رساله، جهت نشان دادن کاربرد های خواص پلاسمونی نانو ساختارهای مارپیچی، از آن در ساختار نیمه رسانای هماتیت جهت افزایش جذب نوری آن استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که کاربرد نانوساختارهای مارپیچ مخروطی با طیف تشدید پلاسمونی پهن در ساختار فوتو آند هماتیت، باعث بالا رفتن قابل ملاحظه جذب فوتونی آن می شود، که می تواند منجر به بازده بهتر در کاربردهای فوتوالکتروشیمیایی و سلولهای خورشیدی این نیمه هادی گردد.

مواد جاذب رادار امروزه به دلیل کاهش سطح مقطع راداری، طراحی مدارها و ساخت ادوات الکترونیکی دارای اهمیت ویژه می باشند. در میان جاذب های رادار، فریت ها از مواد مهم و پرکاربرد در این حوزه می باشند. یکی از فریت های متداول فریت لیتیم-روی می باشد. در این تحقیق نانوذرات فریت لیتیم-روی به روش سل-ژل سنتز شدند، سپس کامپوزیتی مرکب از نانوذرات فریت لیتیم-روی و نانولوله کربنی با نسبت 9 به 1 تولید گردید. تحلیل xrd نانوذرات فریتی سنتز شده، تشکیل ساختار نانو ذرات فریتی لیتیم-روی خالص را تایید می کند، ضمن اینکه محاسبات نشان می دهد اندازه ذرات بدست آمده توسط xrd با اندازه ذرات مشاهده شده در تصاویر sem مطابقت خوبی دارند. تصاویر sem همچنین نحوه قرار گرفتن نانو لوله های کربنی و تاتوذرات فریت lzcf را نسبت به یکدیگر نشان می دهد و پیش بینی قرار گرفتن نانولوله های کربنی در چارچوب نانوذرات فریت را تایید می کند. تجزیه و تحلیل نمودار های سنجش مغناطیدگی نانوذرات فریت lzcf و کامپوزیت lzcf-mwcnt خاصیت فرومغناطیس نمونه های تولید شده را نشان می دهد. همچنین نشان می دهد که نانو لوله¬ی کربنی سرعتِ رسیدن مواد فریتی به مغناطش اشباع کاهش می دهد. نمودار تلفات بازتاب برای نانوذرات فریتی lzcf خالص و پودر کامپوزیت lzcf-mwcnt با ضخامت¬های 2 و 6 میلی متر مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی ها نشان می دهد که افزودن نانو لوله¬ی کربنی باعث افزایش تلفات بازتاب نمونه کامپوزیت پودر شده lzcf-mwcnt در مقایسه با نمونه نانو ذرات فریتی lzcf خالص تا حد %25 می شود. همچنین افزایش ضخامت لایه جاذب، باعث افزایش قابل ملاحظه تلفات بازتاب نمونه می شود

در این پژوهش به بررسی اثر پلاسمون سطحی نانوذرات طلا بر سلول های خورشیدی رنگدانه ای برپایه فوتوآند نانولوله های دی اکسید تیتانیوم پرداخته شده است. سعی شده با توجه به دو اندازه متفاوت نانوذرات طلا تاثیری که بر جذب و پراکندگی فوتون و در نتیجه بر بازده سلول خورشیدی می گذارد، بررسی شود. بازده سلول خورشیدی با وجود ذرات حدود 16 نانومتری نان.ذرات طلا، افزایش قابل توجهی داشته است.

در این پژوهش تجزیه فوتوکاتالیستی آب توسط آرایه های نانولوله ی دی اکسید تیتانیوم آلایش شده با نانوذرات پلاسمونی طلا، بررسی شد. نانولوله های دی اکسید تیتانیوم به روش آنودایزسیون روی ورقه تیتانیوم سنتز شدند.نانوذرات طلا به روش سیتراتی سنتز شدند.نانولوله ها به روش ته نشینی رسوب با نانو ذرات طلا، آلاییده شدند. خواص فوتوالکتروشیمیایی درون سلول pec تحت تابش نور زنون برای نانولوله های دی اکسید تیتانیوم آلاییده با نانوذرات طلا بررسی شد.

آشکارساز صفحه عایق، از جمله آشکارسازهای گازی با صفحات موازی است که به دلیل زمان تفکیک کم و بازده بالا، یکی از پرکاربردترین آشکارسازها برای مقاصد راه¬اندازی و اندازه¬گیری زمان پرواز ذرات، می¬باشد. اگر چه آشکارساز صفحه عایق در دهة 1980 اختراع شد، اما در حال حاضر، همچنان مطالعة تئوری و تجربی این آشکارساز، تحت بررسی است. ما در این پژوهش دو مدل را به منظور مطالعة فرآیندهای مختلف در عملکرد آشکارساز صفحه عایق، ارائه می¬دهیم. مدل اول، مدل کاتوره¬ای بهمن¬های الکترونی بر اساس روش مونت¬کارلو می¬باشد. این مدل، ارتفاع پالس، سیگنال متوسط جریان، راندمان و طیف بار را پیش¬بینی می¬کند. مدل دوم، مدل دینامیک بر اساس حل عددی همزمان معادلات ترابرد به همراه معادلة پواسون برای ذرات باردار است. این مدل مواردی چون، رشد و حرکت ذرات باردار در زمان و مکان، مد کار بهمنی، مد کار اشباع شدة بهمنی، مد کار جریانی و میدان الکتریکی بار فضایی را به خوبی پیش¬بینی می¬کند. نتایج به دست آمده، در توافق خوبی با تجربه و دیگر شبیه¬سازی¬ها می¬باشد. در این پژوهش، همچنین گزارشی از مطالعات تجربی انجام شده در ارتباط با آشکارساز¬ها و ساخت تعدادی قطعات الکترونیکی، ارائه خواهد شد.