شتاب¬گیری الکترون¬ها در نزدیکی مغناطوسپهر مستلزم تشریح افزایش شار الکترون¬های نسبیتی در طی طوفان¬های مغناطیسی در کمربندهای تشعشی زمین می¬باشد. مطالعات اخیر نشان می¬دهد که شتاب¬گیری الکترون ها توسط امواج مد ویستلر در خارج از پلاسماپوز نزدیک به ،(فاصله بر حسب شعاع زمین) مؤثرتراست. الکترون¬های پرانرژی به منطقه شکاف بین کمربند تشعشی داخلی و خارجی در طی فاز ریکاوری طوفان¬های مغناطیسی تزریق می¬شوند ، در طی فاز ریکاوری طوفان مغناطیسی، شار الکترون¬های نسبیتی در مغناطوسپهر داخلی افزایش یافته و به بالاترین حد خود در 4 روز بعد از شروع طوفان می¬رسد. در این پایان نامه برای تولید این الکترون¬ها یک مدل با استفاده از معادله جنبشی فوکر – پلانک بر مبنای برهمکنش های تشدید چرخشی موج – ذره و شتاب¬گیری الکترون¬ها توسط امواج مد ویستلر در نظر گرفته شده است. با استفاده از تئوری خطی ، نرخ رشد امواج الکترومغناطیسی مد ویستلر در پلاسما با تابع توزیع دو ماکسولی برای جمعیت الکترون¬های گرم بدست آمده است.همچنین معادلات دوبعدی ترسیم موج برای میدان مغناطیسی دوقطبی زمین داده شده است. برنامه کامپیوتری برای محاسبات عددی مسیر پرتوها آورده شده و در نهایت مثال¬هایی برای ترسیم امواج داده شده و مسیر پرتوها رسم شده است.

شتابگرهای ویک فیلد پلاسمایی نسل پیشرفته ای از شتابگرها هستند که می توانند پرتو الکترونی را تا چند صد gev/m شتاب دهی کنند. وقتی پالس لیزر از میحط پلاسما عبور کند تحت تاثیر آن میدان های الکتریکی طولی (ویک) در پلاسما تولید می شود که منجر به شتاب دهی ذرات باردار ثانویه می گردد. پلاسما می تواند میدان الکترویکی تا آستانه شکست غیر نسبیتی را تحمل کند. معادلات موج برای شاره سرد معادله پیوستگی و معادلات ماکسول را دستگاه si در نظر گرفته و با توجه به شرایط اولیه (پارامترهای پلاسما و پرتو) حالت تعادلی انتشار پرتو در پلاسما و شتاب دهی ذرات باردار را بررسی می کنیم. هدف تعین میزان بهره ی انرژی پرتو (نسبت میزان انتقال انرژی به پرتو ثانویه به انرژی اولیه پرتو لیزر) و تعیین میزان شتاب دهی در شرایط تعیین شده است با توصیف و یک تولید شده در واقع شتاب دهی ذرات باردار را توصیف می کنیم. به منظور رسیدن به بهره انرژی و شتاب دهی بالاتر باید پرتو فرستاده شده به پلاسما تا حد امکان کانونی (همگرا) و پرشدت باشد. بدین منظور از دو رژیم ion-focused و magnetically self-focused استفاده می کنیم.

در این رساله نرخ رشد در لیزر الکترون آزاد ویگلر هلیکال، با استفاده از رابطه پاشندگی که بیانگر جفت شدگی بین مد الکترواستاتیک باریکه الکترونی و مد های الکترومغناطیس در حضور کانال یونی است، مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا با بدست آوردن رابطه پاشندگی خطی، رفتار نرخ رشد خطی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفت، سپس با وارد کردن جملات اختلالی مرتبه دوم در متغیرهای مربوط به الکترون رابطه پاشندگی غیرخطی بدست آمد و رفتارعددی نرخ رشد غیرخطی برای اولین بار، بررسی شد. نرخ رشد خطی برای گروه اول مسیر الکترون در حدود صد برابر نرخ رشد غیرخطی بدست آمد و در گروه دوم مسیر الکترون، نرخ رشد خطی در حدود بیست و پنج برابر نرخ رشد غیرخطی محاسبه شد. بنابراین می توان با تقریب خوبی از اثرات غیرخطی صرفنظر کرد.

در لیزرهای الکترون آزاد، وظیفه اصلی ویگلر، ایجاد شرط تشدید است. برای ایجاد شرط تشدید، ویگلر یک حرکت عرضی به الکترون ها داده و باعث جفت شدگی باریکه و موج الکترومغناطیسی ورودی می گردد. در این رساله ما به جای استفاده از ویگلر، از یک باریکه الکترونی دایروی نوسانی، جهت برقراری شرط تشدید استفاده می کنیم. همچنین شعاع تعادل باریکه را در نوسانات کم مورد بررسی قرار خواهیم داد. با محاسبه میدان الکتریکی محوری درون موجبر لیزر با دو روش، معادله پاشندگی را بدست آورده و با استفاده از رابطه پاشندگی بهره را برای لیزر محاسبه خواهیم کرد.

در این پایان نامه ما با استفاده از یک پلیت تیتانیوم به عنوان هدف فلزی برای استفاده در روش لایه نشانی dc اسپاترینگ و با استفاده از از ترکیبی از گازهای آرگون و اکسیژن به ترتیب به عنوان گازهای اسپاترینگ و واکنشی با فشار های خاصی موفق به تولید نانو لایه دی اکسید تیتانیوم شدیم. سپس لایه های تولید شده را در دماهای خاصی بازپخت دادیم. با استفاده از روش های پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ sem خواص ساختاری نمونه های اولیه و بازپخت شده مورد بررسی قرار گرفت و همچنین با استفاده از طیف های عبور، بازتاب و جذب بدست آمده توسط uv خواص اپتیکی نمونه ها همچون ضریب شکست، ضریب جذب، ضریب خاموشی و ... بررسی شدند.

نظریه جنبشی برای پیشبرد محاسبات لیزر الکترون آزاد در حضور ویگلر هلیکال و کانال یونی و غیره بر اساس ضرایب انیشتین استفاده شد.بهره پایین لیزر برای یک یاریکه نسبیتی سرد بدست می آید در شرایطی که فرکانس پلاسمایی خیلی کمتر از فرکانس تابشی می باشد.در این پایان نامه نتایج عددی بهره لیزر بر اساس پارامترهای مختلف سیستم مورد بررسی قرار می گیرد.

چکیده در این پایان نامه ناپایداری رشته¬ای ناشی از برهمکنش باریکه الکترونی نسبیتی با پلاسمای کوانتومی مغناطیده با استفاده از معادلات ماکروسکوپی سیالی سرد مطالعه شده است و فرض کرده¬ایم که بردار موج اختلال بر باریکه¬¬ی الکترونی عمود است. تانسور دی الکتریک و رابطه پاشندگی محاسبه شده و در طیف وسیعی از پارامترها به صورت عددی تجزیه و تحلیل شده¬اندو اثرات ضریب نسبیتی بر نرخ رشد ناپایداری و همچنین بردار موج قطع مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته¬اند. کلمات کلیدی: ناپایداری رشته¬ای، پلاسمای کوانتومی، نرخ رشد ناپایداری.

در این رساله، به بررسی اثر کانال یونی راهنما روی مسیرهای حرکت الکترون، در لیزر الکترون آزادی با ویگلر موج الکترومغناطیسی در حضور خود میدان ها، پرداختیم. رابطه پاسندگی برای ویگلر موج الکترومغناطیسی و رابطه سرعت القایی الکترون را، در حالت پایا بدست آوردیم سپس مسیرهای حالت پایای الکترون را رسم کردیم و پایداری این مسیرها را مورد بررسی قرار دادیم. پس از معرفی حوزه های بررسی آشوب. فضای فاز را انتخاب هامیلتونی سیستم را معرفی کردیم. با استفاده از تبدیلات کانونیک ثوابت حرکت را بدست آوردیم. از شش معادله دیفرانسیلی حرکت با روش رانگ کوتای بهینه، صورت عددی انتگرال گرفتیم. برای بررسی آشوب از روش کیفی چهره نگاری پوانکاره بهره بردیم. صفحات پوانکاره حاصل نشان می دهد که افزایش فرکانس کانال یونی راهنما، مسیرهای آشوبی الکترون را انتگرال پذیر می کند و اگر خود میدان ها را افزایش دهیم در فرکانس های پانین کانال یونی هم می توانیم آشوب را از بین ببریم.

به منظور مطالعه آستانه تخریب لیزری، لایه های نازک tio2وzro2 به روش تبخیر بیم الکترونی روی زیرلایه bk7 لایه نشانی شدند سپس به مدت 3 ساعت با گرادیانهای مختلف دمایی تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند؛ با استفاده از پراش پرتوی ایکس(xrd)، میکروسکوپ نیروی اتمی(afm)، طیف سنجuv-vis و طیف سنجی فوتوالکترون با پرتوی ایکس(xps)، مشخصات اپتیکی، ساختاری، ریخت شناسی و ترکیب شیمایی بدست آمد. آستانه تخریب لیزری با استفاده لیزر nd:yag در طول موجnm 532 و طول پالس ns12 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش گرادیان دمایی عملیات حرارتی گذردهی اپتیکی افزایش، لبه عبور به طول موجهای کمتر جابجا شده، ضریب شکست کاهش و اندازه دانه افزایش می یابد همچنین آستانه تخریب لیزری تحت تاثیر گرادیان دمایی است و با کاهش گرادیان دمایی کاهش می یابد. برای لایه های tio2 از آنالیز xps اینگونه بر می آید که کاهش نواقص استوکیومتری که دلیل اصلی جذب است؛ جذب را کاهش و آستانه تخریب لیزری را افزایش می دهد، از آنجاییکه گاف انرژی لایه های zro2 دو برابر انرژی فوتون لیزر nm532 است در لایه های نازک zro2جذب دوفوتونی تولید حرارت می کند و سبب ذوب و نهایتا تخریب لیزری می شود.

شناخت رفتار مشعل پلاسمایی به این جهت از اهمیت برخوردار است که چگونگی عملکرد مشعل را تحت شرایط مختلف پیش بینی می کند. از این رو نیاز به بدست آوردن ابزاری قوی برای بکار انداختن مجازی این مشعل به شدت احساس می شود. در این پایان نامه یک مدل تئوری از پلاسمای جفت شده به روش القایی (icp) تهیه شده است. این مدل که بر مبنای روش المان محدود می باشد ، توسط نرم افزار flexpde5 تحت شرایط کاری معمول (آهنگ ورود گاز، فرکانس و جریان اعمالی و ...) شبیه سازی شده است. به همین منظور ، معادلات mhd شامل معادلات پیوستگی ، ممنتوم ، پیوستگی انرژی ، معادله حالت برای فشار و معادلات ماکسول ، برای یک شار گرانرو از گاز آرگون با شرایط مرزی و شرایط اولیه مناسب و هندسه در نظر گرفته شده برای مشعل بطوری عددی حل شده اند. مقدار عددی پارامترهایی چون پتانسیل برداری ، دما، سرعت و توان جذب شده از حل این معادلات بدست آمده و منحنی های مربوطه ترسیم شده است.

لیزر الکترون آزاد نوع جدیدی از منابع تابش همدوس به شمار می رود که در مقایسه با لیزرهای معمولی ویژگی های جالب توجهی همچون بازده بالا، خروجی پرتوان و فرکانس قابل تنظیم از میکروموج تا پرتوایکس را دارد.از لحاظ فیزیکی این لیزر بر پایه تابش همدوس القایی ناشی از الکترون های نسبیتی است که به یک ویگلر تزریق می شوند. ویگلر یک سیستم مغناطیسی است که در آن آهنرباها به صورت تناوبی مرتب شده اند و میدان مغناطیسی در آن ساختاری سینوسی دارد. الکترون های نسبیتی توسط این میدان مغناطیسی مدوله شده و در مسیری سینوسی حرکت می کنند. ویگلر سبب جفت شدن حرکت الکترون ها با یک موج الکترومغناطیسی و انتقال انرژی از الکترون ها به موج و در نتیجه تقویت همدوس موج می شود. در این پایان نامه ما به بررسی یک ویگلر الکتروستاتیکی می پردازیم که از دو صفحه رسانا تشکیل شده است که به موازات هم قرار گرفته اند؛ به صورتی که صفحه ی زیر صاف و دارای ولتاژ صفر و صفحه بالایی موج دار و دارای ولتاژ منفی است. این بررسی ها نشان خواهد داد که این ویگلر الکتروستاتیکی مشابه ویگلر مغناطیسی تخت درلیزر الکترون آزاد عمل می کند و می تواند یک پرتو الکترون نسبیتی را که از درون آن عبور می کند تقویت کند.

فصل اول مفاهیم کلی موجبرهای تهی باقاعده شامل شرایط مرزی موجبرها، مدهای قابل انتشار و فرکانس قطع در موجبر است. فصل دوم توضیحاتی در خصوص تعاریف و مفهوم پلاسما و بررسی موجبرهای پلاسمایی در سه زمینه موجبر پر شده با پلاسما، برهم کنش باریکه با پلاسما در حالت محدود و نامحدود و کاربردهای موجبر پلاسمایی ارائه می شود.فصل سوم حاوی مسئله اصلی یعنی کم کردن اتلاف انرژی در موجبر مستطیلی پر شده با پلاسما است که در ابتدا تأثیر حضور حالت های پلاسمای گرم غیر مغناطیده ی برخوردی و غیر برخوردی، پلاسمای سرد رقیق شده در میدان مغناطیسی ضعیف، پلاسمای سرد در میدان مغناطیسی ضعیف و پلاسمای سرد در میدان مغناطیسی استاتیک نامحدود بر روی شار انرژی درموجبر مورد مطالعه قرار گرفته است و سپس به بررسی معادلات در حضور بیم الکترونی و اثر گزاری آن بر هر کدام از مدهای te و tm پلاسمای گرم و سرد غیر مغناطیده پرداخته شده است. فصل چهارم شامل محاسبات عددی و نتایج بررسی تغییرات شار انرژی موجبر پلاسمایی به موجبر تهی بر حسب افزایش چگالی پلاسما و افزایش فرکانس موج ورودی، مقایسه فرکانس قطع موجبر پلاسمایی و تهی بر حسب افزایش چگالی پلاسما و نرخ رشد حاصل از حضور باریکه الکترونی در موجبر پلاسمایی است.

در این پایان‏نامه طراحی یک دستگاه مشعل پلاسمای جفت‏شده‏ی القایی به منظور گندزدایی از زباله‏های هسته‏ای مورد بررسی قرار می‏گیرد که نمونه‏ی مورد آزمایش جداسازی کبالت از مس است. در فصل آغازین ابتدا نگاهی به تاریخچه‏ی مشعل پلاسمای جفت شده‏ی القایی و روند طراحی و ساز و کار آن خواهیم داشت. سپس در فصل دوم عملکرد و مشخصات این دستگاه در تحقیقات انجام شده بررسی می‏گردد. مباحث مربوط به ”معادلات حاکم بر مسئله“، در سومین فصل مطرح خواهد شد. در فصول چهارم و پنجم نیز به ترتیب به موضوع ”آلودگی‏زدایی“ و ”روش حل عددی اجزاء محدود“ می‏پردازیم. تمرکز بر روی مقدمات شبیه‏سازی در فصل ششم در دستور کار قرار گرفته است. در نهایت در فصل هفتم به بررسی نتایج خواهیم پرداخت.

ساختار نانوتیوب های کربنی از جمله مهم ترین ساختارهای شناخته شده در فن آوری نانو می باشد. برای بهره برداری از خواص الکتریکی و مکانیکی نانوتیوب ها لازمست که قطر، طول، جهت، مکان و ساختار رشد آنها را تحت کنترل داشته باشیم. پس از کشف نانوتیوب های کربنی در سال 1991 تاکنون روش های مختلفی برای رشد این مولکول های کربنی ابداع گردیده است که یکی از آنها روش نشست بخار شیمیایی می باشد. این روش بسیار کم هزینه بوده و بازده زیادی دارد و مهم تر آنکه با این روش می توان نانوتیوب ها را در محل های معین و با جهت گیری دلخواه رشد داد. در این روش نانوتیوب های کربنی برای رشد نیاز به نانوذرات کاتالیست به عنوان مراکز هسته بندی با قطر در حد نانومتر دارند، هر ذره کاتالیست با قطر در حد نانومتر با لایه های گرافیت پوشیده می شود، پوشش گرافیتی نانوذرات به شکل نانوتیوب های کربنی که نیکل به شکل میله ای در نوک آنها قرار دارد، تغییر شکل پیدا می کند. در این پایان نامه روش cvd برای رشد نانوتیوب های کربنی مورد استفاده قرار گرفته است. البته روش انتخابی ما روش پیشرفته تر cvd می باشد، که روش cvd بهبود یافته با پلاسما یا انباشت بخار شیمیایی پلاسمایی (pecvd) است.در روش pecvd نوع و ضخامت کاتالیست، دمای زیرلایه و نوع هیدروکربن مورد استفاده نقش اصلی را در رشد ایفا می کنند. در این پروژه اثر ضخامت لایه کاتالیست نیکل بر روی رشد و هسته بندی نانوتیوب ها با روش pecvd مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین عامل فشار و نسبت گازها در یک بازه نسبتاً گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. هم چنین از گاز استیلن برای تأمین کربن و گازهای هیدروژن و نیتروژن به عنوان گازهای رقیق کننده استفاده شده است. به منظور لایه نشانی نیکل از روش های لایه نشانی تبخیری و لایه نشانی با سیستم پراکنش بهره برده شده است. از آنالیزهای rbs، sem و طیف نگاری رامان برای بررسی نمونه های رشد داده شده استفاده شده است.

از آنجا که 99 درصد ماده جهان در حالت پلاسما است و محیط زندگی ما آن 1 درصد جهان است که پلاسما در آن به طور طبیعی یافت می شود و چون گرد و غبار در همه جا حاضر است بیشتر نوع های پلاسما غبار آلود هست و به جز الکترون و یون همراه ذرات گرد و غبار است .بررسی ناپایداری های پلاسما از موارد اساسی در مطالعه این علم است تا زمانی که تحقبقات روی رآکتورهای همجوشی گرما هسته ای کنترل شده در 1952 آغاز شد به این مطالعات توجه جدی نشد. هدف عملی این تحقیق توسعه رآکتورهای خود نگه دار بود که انرژی شان را از همجوشی هسته ها بدست می آورند. چند نوع ناپایداری ذکر شد و همچنین ناپایداری جریانی را مطالعه شد. موجبر تعریف و شرایط مرزی آن ذکر شد. با استفاده از معادلات حرکت و پواسون رابطه پاشندگی امواج در این نوع پلاسما بدست آمد و با استفاده از تقریب توانستیم نرخ رشد ناپایداری را بدست آورده و تاثیر عوامل چگالی یون و شعاع موجبر وبررسی کردم

بررسی تداخل بین امواج em و امواج پلاسمایی که همان نوسانات لانگمویر پلاسما هستند که این بار همراه پلاسمای متحرک منتقل می شوند و لقب موج را گرفته اند بررسی شده است . ناپایداری ناشی از این تداخل ها روی نمودار شرح داده شده است.

در راستای مطالعات نظری و شبیه سازی برهم کنش پالس های شدید و فوق کوتاه لیزری با پلاسما، در این پایان نامه فرآیند جذب پالس لیزری فمتوثانیه با پلاسما در رنج گسترده ایی از چگالی ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اجتناب ناپذیر بودن مطالعه ی پدیده های غیرخطی در بررسی برهم کنش لیزرهای قوی با پلاسما، تنها استفاده از روش های دقیق عددی و شبیه سازی مطالعه ی فرایندهایی که در این راستا اتفاق می افتند را امکان پذیر می سازد. لذا بررسی دقیق فرآیند جذب این دسته از لیزرها مستلزم استفاده از کدهای شبیه سازی پلاسما می باشد. بدین منظور، در این پایان نامه از کد ذره ایی الکترومغناطیسی برای شبیه سازی سیستم اندرکنش لیزر-پلاسما استفاده شده است. رژیم شدت های بالای لیزری منجر به ظهور روش های نوین برای فرآیند جذب لیزر در پلاسما شده است که دارای مکانیسم های کاملاً متفاوتی با روش های قبلی می باشند. تولید الکترون های پرانرژی و بیم های یونی پر شدت مدیون تکنیک های جدیدی است که به دنبال تولید لیزرهای قوی و کوتاه پالس می باشند. در این پایان نامه ابتدا به مطالعه نظری مکانیسم های گوناگون جذب در رنج های مختلف پارامترهای لیزر و پلاسما پرداخته ایم.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

رساله حاضر در چهار فصل تنظیم شده است . در فصل اول به معرفی لیزر الکترون آزاد ‏‎fel‎‏پرداخته و شرح مختصری از تکنولوژی ، کاربردها، اجزا، تاریخچه و رژیمهای عملکرد ‏‎fel‎‏ ارائه می دهیم.در فصل دوم مکانیزم انتقال توان از باریکه الکترون های نسبیتی به موج الکترومغناطیسی در حضور میدان مغناطیسی ویگلر را شرح داده ، و یک فرمولبندی وابسته به زمان برای توصیف اندرکنش های موجود در یک نوسانگر ‏‎fel‎‏ ، که در رژیم بهره پائین عمل می کند، بدست می آوریم. این فرمولبندی شامل معادلات کلاسیکی حرکت برای الکترونهای باریکه و معادله تحول میدان تابشی در درون ویگلر می باشد. در فصل سوم جوابهای معادلات به دست آمده در فصل دوم را برای عملکرد نوسانگر ‏‎fel‎‏ در حالتهای تک فرکانس به دست آورده ، و چگونگی تحول مدهای نوسانگر با گذشت زمان را بررسی می کنیم. در فصل چهارم پایداری حالتهای تک فرکانس بررسی شده ، و رژیمهای پارامتری که در آنها عملکرد تک فرکانس پایدار امکان پذیر است مشخص خواهند شد. دراین فصل مرز بین نواحی پایدار و ناپایدار در صفحه پارامتر را به صورت عددی به دست می آوریم.

در این پایان نامه امواج ماگنتوهیدرودینامیک در پلاسما و فرایندهای غیر خطی که با استفاده از این مدل قابل توصیف هستند بررسی می شوند . بیشترین کاربرد این مدل در مراکز تحقیقاتی فضایی ، مراکز نظامی و در ژئوفیزیک است. تئوری ‏‎mhd‎‏ یک مدل برای توصیف پدیده های فیزیکی ایجاد شده در پلاسما است . با استفاده از این مدل می توان فرایندهای خطی و غیر خطی را توصیف کرد .در ‏‎mhd‎‏ ایده ال فرایندهای خطی بررسی می شوند. ولی ساختار پلاسما بگونه ای است که اکثر پدیده های ایجاد شده در پلاسما غیر خطی هستند. همانگونه که در تعریف ‏‎mhd‎‏ گفتیم. این مدل یک سیال پلاسما را که تحت تاثیر میدانهای الکتریکی و مغناطیسی قرار گرفته است را بررسی می کند که ما تنها اثر میدان مغناطیسی روی سیال پلاسما غیر قابل تراکم ( یعنی پلاسمایی که چگالی آن ثابت فرض می شود) بررسی کردیم. مشاهده کردیم هنگامی که میدان مغناطیسی به پلاسما اعمال می شود. در مدل خطی از اثرهای میدانهای داخلی پلاسما خود سازگارها صرف نظر می شود ولی هنگامی که اثر خود سازگاری پلاسما در نظر گرفته نشود این میدانها با میدانهای خارجی بر هم کنش کرده و عامل ایجاد فرایند های غیر خطی از قبیل : اتصال مجدد و گرداب می شود که منجر به ایجاد اغتشاش در محیط پلاسما می گردد. این فرآیندها در شرایط مختلف و در دو حالت ‏‎emh , mhd‎‏ ایجاد می شوند.

این پایان نامه شامل سه فصل میباشد. در فصل اول اساس کار لیزر الکترون آزاد را به اختصار بررسی کرده و اشاره ای گذرا به تاریخچه لیزر الکترون آزاد و چشم انداز آینده آن میشود. همچنین در این فصل ویگلر و انواع آن معرفی میشود. در فصل 2 مسیر الکترون در میدان ویگلر مارپیچی (ایده آل و واقعی) و در فصل 3 مسیر الکترون در میدان ویگلر تخت (ایده آل و واقعی) مورد بررسی قرار میگیرد. روش کار به این ترتیب است که ابتدا میدان ویگلر (واقعی) را به کمک حل معادله لاپلاس بدست آورده سپس این میدان بدست آمده را برای حالت ایده آل (حالتی که باریکه الکترون خیلی نزدیک به محور تقارن ویگلر حرکت میکند) تقریب می زنیم. بعد معادلات مسیر الکترون در میدان ویگلر مارپیچی و تخت (ایده آل و واقعی) را بدست آورده و این معادلات را برای حالت پایا (ویگلر مارپیچی) و حالت شبه پایا (ویگلر تخت) حل کرده و شرط پایداری جوابهای حالت پایا را بررسی می کنیم. در میدان ویگلر مارپیچی (واقعی و ایده آل) مسیرهای حالت پاای و در ویگلر تخت (ایده آل) مسرهای حالت شبه پایا به دو گروه ‏‎i‎‏ و ‏‎ii‎‏ تقسیم بندی میشود مدارهای گروه ‏‎ii‎‏ برای ویگلر مارپیچی ‏‎‎‏(ایده آل) همواره پایدارند ولی مدارهای گروه ‏‎i‎‏ به دسته های پایدار و ناپایدار تقسیم میشودند و برای مدارهای گروه ‏‎ii‎‏ مسیرهای ‏‎‎‏((رژیم جرم منفی)) معرفی میشود. برای دو ویگلر تخت و مارپیچی (ایده آل) سرعت محوری الکترون بازای یک انرژی و دامنه ویگلر یکسان مقایسه می شود. همچنین برای ویگلر تخت واقعی با قطبهای مسطح حداکثر ضخامت مجاز باریکه الکترون محاسبه شده و در نهایت میدان ویگلر تخت واقعی با قطب سهموی شکل برای جلوگیری از واگرایی باریکه الکترون پیشنهاد شده است.

در این پایان نامه که متشکل از چهار فصل می بشاد در فصل نخست ابتدا تعریفی از پلاسما ارائه شده و بعد به خصوصیات اساسی پلاسما از دیدگاه ذره ای بودن و سیال بودن و نظریه جنبشی اشاره شده است. در فصل دوم، پدیده پخش در گاز ضعیف یونیزه شده و پلاسمای کاملا یونیزه شده مورد مطالعه قرار گرفته و مکانیسم پدیده خش در این دو حالت مقایسه شده است. با اینکه هدف اصلی در واکنشهای گرما هسته ای کاستن سرعت عمل پخش با استفاده از میدان مغناطیسی است برای سادگی مطلب و قبل از دیگر شدن با این مسئله پیچیده ابتدا پخش در غیاب میدان مغناطیسی و بعد در حضور میدان مغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین نقش باز ترکیب در واپاشی پلاسما و نقش پدیده پخش در واپاشی پلاسما در دو حالت یعنی پلاسمای ضعیف یونیزه شده و پلاسمای قوی یونیزه شده مقایسه شده است در این فصل پلاسما بصورت سیال در نظر گرفته شده و نظریه سیالی بکار رفته است. با اینکه برای تحلیل رفتار پلاسما نظریه سیالی در بیشتر پدیده های مشاهده شده با دقت کافی جواب می دهد ولی پدیده هایی وجود دارند که بکار بردن نظریه سیالی در اینگونه موارد صحیح نمی باشد لذا در نظریه جنبشی استفاده می شود که در آن اساس کار در نظر گرفتن تابع توزیع سرعت برای هر نوع از ذرات پلاسماست بر این اساس در فصل سوم به نظریه جنبشی در پلاسمای یکواخت پرداخته شده و میرائی لاندو (میرائی بدون برخورد) در پلاسمای کاملا یونیزه شده بعنوان مقدمه ای بر پدیده افت و خیز مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت در فصل چهارم پدیده افت و خیز در پلاسمای متعادل و نزدیک به تعادل که عامل مهمی در پدیده پخش است از دیدگاه نظریه جنبشی مورد بررسی قرار گرفت.

پلاسما را که معمولا حالت چهارم ماده در نظر گرفته می شود قسمت اعظم از جهان آفرینش را دربرمی گیرد.در این پایان نامه ضمن معرفی پلاسما و پارامترهای آن به مهمترین مسئله پلاسما یعنی محصورسازی پرداخته می شود. دور روش اساسی برای محصورسازی پلاسما وجود دارد. روش مغناطیسی و روش لختی. در اکثر دستگاههای فیوژن از جمله توکامک از روش مغناطیسی استفاده می شود. مسئله محصور سازی با دو قسمت تعادل و پایداری تقسیم می شود. تعادل، حالتی است که تمام نیروها در حال موازینه باشند. این تعادل را بسته به اینکه اختلال کوچک در پلاسما از بین برود یا تقویت شود پایدار و ناپایدار می خوانند. فرم عمومی اختلال بصورت ‏‎exp ‎‏ نوشته می شود که در آن هر فرکانس ویژه ، رشد نمایی داشته باشد و سیستم بطور نمایی ناپایدار است.مهمترین روش نظری برای تعیین پایداری سیستم اصل انرژی است که در آن تغییر انرژی پتانسیل در اثر جابجایی های کوچک پلاسما تعیین خواهد شد. اگر ‏‎w‎‏ کوچکترین مقدار مثبت خود را داشته باشد سیستم پایدار است، اگر ناحیه خارجی پلاسما خلا باشد هیچ قیدی وجود ندارد. وقتی ناحیه خارجی با پلاسمای بدون مقاومت جانشین شود قیود مرزی محیط و پلاسما مجددا حذف و حالت شبیه حالت خلا - پلاسما بشنوند یا خیر، به ترتیب خارجی یا داخلی می نامند.از بین ناپایداریهای پلاسما، شاید اکثر آنها که گاه منجر به نوسانات دندان اره ای و گسیختگی ها می شوند، ناپایداری پیچشی و ناپایداری پارگی می باشند. ناپایداری پیچشی به هر دو حالت داخلی و خارجی وجود دارد و از ناپایداریهای ناشی از جریان است. پیچش خارجی با کاهش جریان موازی پایدار می شود و برای جریان های ثبات با ساختمان چنبره ای با سطح مقطع کوچک و دایره ای می توان به پایداری رسید. پیچش داخلی کلا ضعیف تر است و در حقیقت برای توکامک فقط مد ‏‎m=1‎‏ داخلی وجود دارد که در آن نیز کاهش جریان و میزان کردن نسبت ظاهری پایدار می گردد. ناپایدارگی پارگی نیز به مقاومت محدود پلاسما مربوط می شود و در جریان وقوع آن خطوط میدان مغناطیسی پاره شده و مجددا به هم می پیوندند.در این پایان نامه، مدهای پیچشی و پارگی به تفصیل در دستگاههای محصورسازی پلاسما بویژه توکامک مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین چون این مدها در واقع مقدمه ای برای گسیختگی ها کوچک می باشد. با بررسی گسیختگی کوچک در توکامک نتیجه این ناپایداریها را بررسی کرده ایم، اما چون گسیختگی کوچک با تغییر اساسی در پارامترهای پلاسما همراه نیست و تنها روی منحنی شدت اشعه ایکس خروجی قابل مشاهده است تنها روش دقیق بررسی آن. روش توموگرافی است که این روش را برای داده های تجربی توکامک ‏‎ir-t1‎‏ بکار برده و نتایج را مورد تحلیل قرار داده ایم.

در این پایان نامه، مسیر الکتورن در لیزر الکترون - آزاد با ویگلر تخت، کانال - یونی راهنما و میدان مغناطیسی محور در حالت شبه پایا مورد بررسی قرار گرفته است. یک معادله درجه ده برای میانگین سرعت محوری الکترون و تابع ‏‎‎‏ که نشان دهنده نرخ تغییر سرعت محوری بر حسب انرژی الکترون است، استخراج گردیده است. با استفاده از محاسبات عددی، اثرات دو ابزار راهنما، کانال - یونی و میدان مغناطیسی محوری، به صورت همزمان و جداگانه روی مسیر الکترون مورد مطالعه قرار گرفته است. وجود سه گروه مدارها، دو تکنیکی در تابع و دو رژیم جرم منفی از اثرات جالب اعمال هزمان دو ابزار راهنماست. معادله آونگ که بر هم کنش بین الکترون و میدان تابشی را توصیف می کند و همچنین معادله بهره در حد بهره - پایین - بر - عبور محاسبه گردیده، نشان داده شده است که بهره در حضور کانال - یونی افزایش می یابد و مثبت است وقتیکه رژیم جرم - مثبت برقرار است و منفی است هنگامیکه رژیم جرم - منفی برقرار است.