در این رساله، یک محیط پلاسمای کوانتومی در نظر گرفته می شود که در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار دارد. با به کار بردن معادلات هیدرودینامیک کوانتومی و معادلات ماکسول ، تانسور دی الکتریکی مناسبی برای پلاسمای مورد نظر بدست آورده می شود.. می توان گفت که در کار حاضر معادلات پلاسمای کوانتومی را به محیط های نیمه رسانا بسط داده ایم. فرض شده است که پلاسمای ما همچون پلاسماهای کوانتومی غباری شامل نوعی آلائیدگی (ناخالصی) ویژه است. این آلائیدگی ویژه از نوع نانو ساختارهای کوانتومی است که یک نقطه کوانتومی (qd) نامیده می شود. نقطه کوانتومی مورد نظر توسط یک سد پتانسیل متناهی در محیط پلاسمای کوانتومی مقید شده است. برای بررسی برهمکنش امواج الکترومغناطیسی محیط با مولفه ویژه گفته شده، نخست پاسخ های معادله شرودینگر برای سیستم محبوس در این محیط بدست آورده می شود و سپس احتمال برهمکنش امواج طولی و عرضی موجود در محیط با سیستم گفته شده برآورد گردیده است.همچنین برهمکنش اسپین – مدار (soi) و تاثیر میدان مغناطیسی (اثر زیمان) بر روی ترازهای انرژی سیستم نقطه کوانتومی نیز مورد توجه قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شده اند. در بخش پایانی، به روش تحلیلی عبارتی برای چگالی بار نوسانی الکترون مربوط به سیستم کروی محبوس شده و توان تلف شونده آن بدست آورده می شود. برآورد عددی انجام شده نشان می دهد که برای یک سیستم فیزیکی واقعی، توان اتلافی مرتبه ای در حدود پیکووات را داراست.

رفتار الکتروستاتیکی امواج خطی در یک محیط پلاسمایی کوانتومی سرد و یکنواخت با استفاده از نوعی معادلات پلاسمای کوانتومی و در حضور میدان مغناطیسی به دست آورده می شود. نشان داده خواهد شد که موج لانگمیر به واسطه اثرات کوانتومی از خود پاشندگی سوتکش مانند بروز می دهد، بنابراین موج لانگمیر می تواند در یک پلاسمای سرد پخش شود. هم چنین درمی یابیم که اثرات کوانتومی تأثیری در پاشندگی موج های راستگرد، چپگرد و معمولی ندارد.

در پژوهش حاضر، با استفاده از معادلات پلاسمای کوانتومی، تابع دی الکتریک برای یک محیط پلاسما در حضور میدان مغناطیسی و در سیستم ویگنر-ماکسول به دست آورده شده است. به کمک تابع دی الکتریک به دست آمده و روابط پاشندگی به بررسی ناپایداری های پلاسما و باریکه در پلاسمای کوانتومی یکنواخت و مغناطیسی پرداخته شده است. درحالتی که میدان مغناطیسی، موازی با سرعت سیال باشد تأثیری بر ناپایداری های جریانی نخواهد داشت. در ادامه کار، اثرات کوانتومی و گرمایی بر روی ناپایداری های جریانی مورد بحث قرار گرفته شده است. علاوه بر آن، تصحیح ناشی از لحاظ کردن اثرات کوانتومی بر عدد موج بحرانی برای ناپایداری باریکه - پلاسما مورد توجه قرار گرفته شده است.

دراین پایان نامه پس از بیان مقدمه و تاریخچه ی پلاسماهای حالت جامد، به مطالعه ی ویژگی های پلاسماهای حالت جامد و مدل های توصیفی پلاسما پرداخته می شود و انواع برهمکنش های امواج در پلاسما بررسی می شود. نشان داده می شود که در یک محیط نیمه رسانا دو پرتوی میکروویو با چگالی توان یکسان قادر است امواج الکترومغناطیسی آلفون، مغناطوصوتی و هلیکون را برانگیخته کند. انتشار این امواج به دو روش سیالی و جنبشی بررسی می گردد و توان این امواج بدست آورده می شود. سپس بستگی آن ها به برخی پارامترهای محیط مربوطه بررسی می گردد و در نهایت نتایج با یکدیگر مقایسه می گردد.

در این پایان نامه، یک پلاسمای غباری کوانتومی شامل الکترون ها، یون ها و ذرات غباری در نظر گرفته می شود.

در این پایان نامه فرآیند جوشکاری با قوس پلاسما و تکنولوژی ها و ابزار مرتبط و منتج از آن مورد بررسی قرار گرفته و پس از معرفی و انجام محاسبات فیزیکی مرتبط به منظور تحلیل غلظت و شرایط بهینه برای گاز پلاسمای به کار رفته در جوشکاری نتایج حاصل از اندازه گیری های مختلف به منظور بهینه سازی این فن آوری ارائه گردیده است.