در این پایان نامه معادله موج حاکم بر پرتو گاوسی لیزر چرپ را در تقریب پیرامحوری حل می کنیم.تغییر فرکانس آن را به صورت خطی و کاهشی در نظر می گیریم.خواهیم دید که در حالت باریکه لیزر چرپ، تصحیح اندازه لکه، فاز گوی و طول ریلی لازم است.این تصحیحات باید در برهم کنش های باریکه لیزر چرپ با مواد در نظر گرفته شود.در به دست آوردن میدان های تصحیح شده از تقریب مرتبه اول یا همان تقریب پیرامحوری استفاده می کنیمکه با توجه به شرایط مسئله برای موج کافی است.در ادامه الکترون را در برهم کنش با پالس گاوسی لیزر چرپ قرار می دهیم و نتایج این برهم کنش را در حالت های مختلف قطبش خطی، دایروی راست گرد و چپ گرد و قطبش بیضوی مورد مقایسه قرار می دهیم. نتیجه می گیریم که پالس لیزر قطبیده خطی بیشترین انرژی را به الکترون منتقل می کند. در نهایت انرژی دریافتی الکترون را در حالت های مختلف میدان تصحیح شده، میدان تصحیح نشده و بدون چرپ به هم مقایسه می کنیم و در می یابیم که انرژی انتقال یافته به الکترون در میدان تصحیح شده می تواند افزایش یابد.

در این پایان نامه هدایت پالس لیزر پرشدت فمتو ثانیه از درون کانال پلاسمای ناهمگن بررسی شده است. تغییرات لکه ی لیزر ، قدرت میدان الکتریکی ، میدان عقبه ی تولید شده و دوام پالس برای شرایط مختلف کانال پلاسما و لیزر شبیه سازی گشته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که اندازه ی میدان عقبه ی تولید شده در کانال پلاسمای ناهمگن به مشخصات اولیه ی پالس لیزر و کانال پلاسما وابسته است. بنابراین شتاب الکترون در کانال پلاسما توسط شرایط اولیه ی پالس لیزر و کانال قابل کنترل می باشد. در آخر به این نتیجه رسیدیم که پالس لیزر چیرپ نشده در هنگام انتشار در کانال به طور خودبه خود چیرپ می گردد. همچنین دوام پالس لیزر با انتشار آن در کانال و بسته به شرایط اولیه، کوتاه تر یا بلندتر می شودکه این تغییرات می تواند در شتابدهی الکترون توسط میدان عقبه تاثیر گذار باشد و در کارهای آتی بررسی گردد.

پلاسمای غباری علاه بر یون، الکترون و اتم خنثی که در پلاسماهای معمولی وجود دارند شامل میکرو ذرات کوچکی به نام غبار میباشد . این ذرات غبار که دارای بازه اندازه ای از نانومتر تا چند صد میکرومتر می باشند ، باردار میشوند وبار آنها بر خلاف الکترون ویون ثابت نمی باشد . این ذرات دارای خواص تجمعی هستند و می توانند داخل محیط پلاسما به طور قوی یا ضعیف با یکدیگر جفت شوند.حالت جفت شدگی قوی می تواند باعث ایجاد شبکه ای منظم از غبارها شود . با تفریب خوبی پتانسیل اندرکنشی بین ذرات داخل محیط پلاسما از نوع پتانسیل اندرکنشی یوکاوا می باشد. وقتی تعدادی ذره به داخل محیط پلاسما تزریق می شوند برای آن که بتوان آرایه ای منظم از ذرات ایجاد کرد باید آن ها را به روش های خاصی در ناحیه ی کوچکی از پلاسما محبوس کرد. در محبوس سازی ذرات غبار در پلاسما از پتانسیل الکترواستاتیکی متقارن و نامتقارن استفاده می شود . در این پروژه با استفاده از روش دینامیک ملکولی شبکه ی کریستالی ناهمسانگرد را در پلاسمای غباری با پتانسیل الکترواستاتیکی نامتقارن شبیه سازی نموده ایم . ذرات داخل پلاسما می توانند در ساختارهای یک بعدی ، دوبعدی و سه بعدی بسته به نوع پتانسیل و تعداد ذرات ایجاد شوند . با اعمال شرایط مختلف بر پلاسما ابتدا شبیه سازی را در یک بعد انجام می دهیم و سپس شبیه سازی را به دو و سه بعد گسترش می دهیم . برخی از نتایج با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند . شبیه سازی ها به خوبی با مشاهدات در آزمایشات پلاسمای غباری تجربی مطابقت دارند . در پایان نیز تولید و انتشار امواج شبکه غباری برشی و فشاری رادر شبکه های نا همسانگرد مورد بررسی قرار دادیم.

رشد فزاینده ی تعداد قطعات الکترونیکی نظیر ترانزیستورهای اثر میدانی که به ماسفت معروف هستند در هر تراشه که به ازای هر 18 ماه مطابق قانون مور[1] به دو برابر می رسد و نیز کاهش تابع نمایی اندازه ی این قطعات باعث شده است تا اکسیدهای فرانازک سیلیکونی که به عنوان گیت دی الکتریک ترانزیستورهای اثر میدانی امروزی هستند کارآیی قابل قبولی را در قطعات نداشته باشد و باعث از دست رفتن کنترل جریان در چاه نانو ترانزیستورها گردد. این عدم کنترل به افزایش تابع نمایی جریان نشتی و تونلی در گیت اکسیدهای فرانازک برمی گردد. برای این منظور تلاش کردیم در راستای کارهای پیشین[13-2] به رشد گیت های دیگر بر زیر لایه ی سیلیکونی بپردازیم که در این جا، محیط پلاسمایی از اتم های نیتروژن ایجاد کردیم و آنگاه در این محیط قادر می شویم فیلم نیترید سیلیکون را بر زیر لایه ی(lll) si رشد دهیم و پس از آن با تجزیه و تحلیل طیف های مربوطه و چگونگی نانو ساختاری چنین فیلمی، امکان مناسب بودن چنین گیتی در تولیدات آتی نانو ترانزیستورهای اثر میدانی را بررسی کنیم.از آنجایی که داشتن زیر لایه ی بسیار تمیز و عاری از هرگونه کثیفی و ناخالصی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است ما نیز با استفاده از حمام فراصوت و آنگاه با عبور جریان چند باره ی فلشینگ (flashing) تلاش می کنیم تا زیر لایه ی بسیار تمیز ( lll )si که از نوع n و با مقاومت ویژه 5 اهم-سانتی متر است را داشته باشیم و پس از آن با استفاده از دستگاهی ناوی شکل و در فشار یک اتمسفر به تجزیه ی مولکول های نیتروژن به اتم های نیتروژن می پردازیم. حضور سیلیکون در محیط پلاسمایی اتم های نیتروژن ایجاد شده باعث تشکیل فیلم نیترید سیلیکون بر زیر لایه ی si(lll) می شوند. پس از آن با تجزیه و تحلیل فیلم ها به آموروف یا میکرو بلوری بودن فیلم می پردازیم و با توجه به ویژگی های گیت دی الکتریک، به این موضوع می پردازیم که آیا می توان از آن استفاده نمود یا خیر. در صورت دارا بودن قابلیت های لازم، به عنوان یک گیت دی الکتریک در ترانزیستورهای misfet(metal-insulator-semiconductor-field-gffe of transistor) استفاده نمود.

در این پایان نامه اثر تغییر فرکانس (چِرپ شدگی) پالس در تولید میدان عقبه و شتاب بسته الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین رابطه مربوط به نیروی محرکه حاصل از پالس لیزری برای پالس لیزری فرکانس متغیر اصلاح شده است. مشاهده شد که نیروی محرکه حاصل از پالس لیزری با فرکانس متغیر خطی (چِرپ خطی) نسبت به حالت پالس با فرکانس ثابت (غیر چِرپ) تغییر قابل توجهی پیدا نمی کند اما پالس با فرکانس متغیر گوسی منفی (مثبت) سبب افزایش (کاهش) نیروی محرکه نسبت به پالس غیر چِرپ می شود. پالس با چِرپ خطی نمی تواند دامنه میدان عقبه را افزایش دهد و فقط میدان را نسبت به حالت غیر چِرپ جابجا می کند درحالیکه پالس با فرکانس متغیر گوسی منفی می تواند دامنه میدان عقبه را بطور قابل ملاحظه ای افزایش دهد. با بهینه کردن پارامترهای موثر در مسئله مانند طول پالس، پارامتر چِرپ و انرژی اولیه الکترونها، شتاب بسته الکترونی شبیه سازی شده است. در حالت یک بعدی غیرخطی با استفاده از پالس لیزری فرکانس متغیر گوسی منفی با شدت ، طول موج و پلاسمایی با می توان الکترونهایی با انرژی اولیه را در طول تقریبی به انرژی نهایی درحدود رساند که معادل با گرادیان شتاب می باشد. علاوه براین با شبیه سازی شتاب الکترونها توسط میدان عقبه درحالت دو بعدی خطی نیز با استفاده از یک پالس لیزری با چِرپ گوسی منفی و شدت ، طول موج و پلاسمایی با چگالی ، توانستیم بسته الکترونی با را به جلوی پالس تزریق کرده و در طول به انرژی نهایی برسانیم که معادل با گرادیان شتاب می باشد. بدین ترتیب هم با محاسبات تحلیلی روی نیروی محرکه پالس لیزری چِرپ شده و هم با حل عددی معادلات تولید میدان عقبه خطی و غیرخطی تاثیر تغییر فرکانس پالس روی شتاب لیزری میدان عقبه پلاسمایی مورد بررسی قرار گرفت.

در این پایان نامه، با استفاده از روش شبیه سازی ذره در سلول الکترومغناطیسی نسبیتی در 5/1 بعد، برهمکنش پالس های لیزری کوتاه و پرتوان گاوسی با پلاسمای غیر چگال را بررسی کرده ایم. برانگیختگی میدان عقبه و تولید امواج پلاسما، مشاهده و با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. با توجه به اینکه الگوی مورد استفاده در شبیه سازی کاملا الکترومغناطیسی می باشد، تاثیر پلاسما بر روی پالس لیزر مورد تحقیق قرار گرفته است. بصورت قابل انتظاری تیز شدگی لبه جلویی و چیرپ شدن پالس لیزر با بسامد نامتغییر هنگام عبور از پلاسما مشاهده شده است. همچنین شکل و نوع چیرپ شدگی پالس در اثر عبور از محیط پلاسما را به دست آورده ایم. در انتها، ایده استفاده از پالس لیزر چیرپ شده برای تقویت میدان عقبه در پلاسما را ارائه و بررسی کرده ایم. نتایج شبیه سازی رشد دامنه میدان عقبه با استفاده از چیرپ خطی منفی را نشان می دهد. بدینترتیب نتایج شبیه سازی افزایش قابل توجه گرادیان شتاب الکترون های محیط پلاسما را پیش بینی می کند.

روش های متفاوتی برای شتابدهی الکترون در پلاسمای رقیق پیشنهاد شده است. یکی از این روش ها، شتابدهی از طریق ایجاد میدان عقبه لیزری می باشد. در این روش یک پالس کوتاه با فرکانسی بزرگتر از فرکانس پلاسما باعث ایجاد نوسانات پلاسمایی در عقب پالس می شود که به نوسانات پلاسما در این حالت میدان عقبه می گویند. یکی از کاربردهای مهم میدان های عقبه لیزری شتاب الکترون ها یا یونها با گرادیان شتاب بالا است. این پروژه به دنبال روشی برای تقویت میدان عقبه در برهمکنش غیرخطی پالس کوتاه لیزری با پلاسما یکنواخت در یک بُعد می باشد. مدلی که در این پروژه مورد استفاده قرار گرفته است بر مبنای معادلات سیالی نسبیتی پلاسمای سرد و معادلات ماکسول است. پالس لیزری از ابتدا بصورت یک پالس چرپ شده خطی با فرکانس درنظر گرفته شده است که پارامتر چرپ می باشد. با اصلاح شکل معادلات حاکم بر تحول پالس و میدان عقبه بصورت تحلیلی، تأثیر همزمان چرپ شدگی و تغییر شکل پالس بر دامنه میدان عقبه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده در این پروژه نشان می دهند که دامنه میدان عقبه برای پالسی با چرپ شدگی مناسب بطور قابل توجهی رشد خواهد کرد. به طور مثال برای پلاسمایی با چگالی که معادل با طول موج پلاسمای است و یک پالس لیزری با ، طول موج ( )، پارامتر چرپ و طول پالس ، در زمان دامنه پتانسیل میدان عقبه به رسیده است. در حالیکه این مقدار برای پالس غیر چرپ، بدون در نظر گرفتن اثر تغییر شکل پالس بدست می آید. همچنین نتایج موید آن است که دامنه میدان عقبه نسبت به حالتی که اثر تغییر شکل پالس درنظر گرفته نشده باشد، بطور قابل ملاحظه ای رشد می کند.

در این پایان نامه خواص پاشندگی امواج الکترومغناطیس در حضور پرتو نسبیتی الکترون دوّار با هدایت کانال یونی بررسی شده است. میدان های تعادلی همانند میدان الکترواستاتیکی کانال یونی و خود- میدان های پرتو نسبیتی الکترون در این فرمول بندی در نظر گرفته شده است. نشان داده شده که در حالت اول، امواج قطبیده دایروی راستگرد و چپگرد و در حالت دوم، امواج قطبیده شعاعی در دو ناحیه در اثر جفت شدگی با امواج بار- فضای تند ناپایدارند. رفتار این ناپایداری همانند اندازه و گستردگی آن به صورت تابعی از پارامترهای تعادلی بررسی شده است. این ناپایداری می تواند در تقویت پالس های لیزر با قطبش دایروی و یا شعاعی تا شدت های بالا بکار رود.

پالس های لیزری پرشدت امکان ایجاد آینه های پلاسمایی را توسط الکترون های نوسانگر فوق نسبیتی فراهم کرده اند. اخیرا دو نوع از این آینه های نسبیتی با ضرایب نسبیتی بزرگ،?>100برای ایجاد جابجایی بسامدی بزرگ،4?^2 در پالس بازتابی به همراه فشرده سازی و تمرکز چنین پالس هایی مورد توجه قرار گرفته اند. تجمیع این اثرات تقویت فوق العاده ی شدت نور را تا مقادیری موسوم به شکست خلاء (حد شوینگر) نتیجه می دهد. یکی از محدودیت های رسیدن به چنین شدت های فوق العاده ای بازتابش کم از روی آینه های پلاسمایی است. محاسبات حاکم بر این پایان نامه بر پایه ی اثرات تداخلی، برای محاسبه ی ضریب بازتاب از روی چنین آینه های پلاسمایی استوار می باشد. ما شرایطی را برای بیشینه کردن ضریب بازتاب از روی یک لایه یا سیستم چند لایه ای از الکترون های چگال (قله های چگالی الکترونی) بر پایه ی شرایط تداخل سازنده معرفی می کنیم. نشان داده می شود که شرایط مناسب پلاسما و پالس لیزری محرک می تواند ضریب بازتاب از روی آینه ی نسبیتی پلاسمایی را تا چند مرتبه ی بزرگی افزایش دهد. این پیشنهاد می تواند توسط یک ساختار آزمایشگاهی و یا با یک برنامه ی شبیه سازی عددی مورد آزمایش قرار گیرد.

تاثیر حاملهای آزاد بر خواص اپتیکی نیمه‎هادی‎ها یک اثر انکار ناپذیر و غالب بر دیگر اثرات غیرخطی‎ای چون کر و جذب مرتبه اول است. لذا درنظر گرفتن اثر حاملهای آزاد در موجبرهای مستقیم و میکروحلقه‎های نیمه‎هادی، بعنوان اثر بنیادی و ضروری قلمداد می‎گردد. همچنین، بدلیل آنکه عموما میکروحلقه‎ها از موادی با ضریب‎شکست بالا مانند نیمه‎هادی‎ها طراحی می‎شوند، این نتایج کاربردهای وسیعی در مدارهای مجتمع تمام نوری خواهد داشت. از طرفی تمامی عملکرد میکروحلقه‎ها منوط به ضرایب عبور و جفت‎شدگی، یعنی انتقال نور بین میکروحلقه‎هاست. میزان انتقال موج نیز می‎تواند تحت تاثیر فاصله بین میکروحلقه‎ها، ضریب‎شکست و شدت میدان الکترومغناطیسی تغییر کند. از آنجا که میکروحلقه‎ها دارای اثرات اپتیکی غیرخطی بزرگی هستند، میزان انتقال نور بین میکروحلقه‎ها به شدت تحت تاثیر شدت میدان الکترومغناطیسی قرار می‎گیرد و این پدیده عملکرد آنها را در کلیه ساختارهایی مانند سوئیچ‎های تمام‎نوری و میکروحلقه‎های جفت‎شده در ساختارهای خط‎تاخیر، تحت تاثیر قرار می‎دهد. حساسیت ضرایب جفت‎شدگی به شدت میدان می‎تواند بعنوان عامل کنترل‎کننده‎ای بر تعیین اندازه این ضرایب قلمداد گردد. همچنین وابستگی خواص اپتیکی به توان دوم شدت میدان در میکروحلقه‎ها می‎تواند اثرات مطلوبی در ساختارهای خط تاخیر و سوئیچ‎های تمام‎نوری ایجاد نماید. در این پایان‎نامه می‎خواهیم با استفاده از مدل ارائه شده برای جفت‎شدگی غیرخطی موجبرهای نیمه‎هادی، به مطالعه اثرات غیرخطی کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد و جذب در جفت‎شدگی میکروحلقه‎های نیمه‎هادی بپردازیم. بنابراین، در این تحقیق تمامی ضرایب عبور و جفت‎شدگی در میکروحلقه‎ها تابعی از شدت نور خواهند بود. در نتیجه وابسته به شدت نور بودن این ضرایب، عملکرد میکروحلقه‎ها را در شدت‎های مختلف تغییر خواهد داد. بدین ترتیب، این پدیده را می‎توان بعنوان عامل کنترل کنند? مطلوبی در تغییر عملکرد میکروحلقه‎ها مورد استفاده قرار داد. همچنین ساختارهای میکروحلقه‎ای مثل crow و scissor عملکردشان به شدت وابسته به ضرایب عبور و جفت‎شدگی خواهند بود، که این پدیده در ایجاد تاخیر در سرعت گروه موج در ساختارهای خط تاخیر بسیار مهم می‎باشد. همچنین از آنجا که میزان عبور نور بین میکروحلقه‎ها تابعی از شدت خواهد بود، این پدیده می‎تواند در طراحی نوع جدیدی از سوئیچ‎های تمام نوری مورد استفاده قرار گیرد. در فصل اول این پایان‎نامه مروری بر جفت‎شدگی فیبرهای نوری و اثرات اپتیک غیرخطی آنها خواهیم داشت. در فصل دوم نیز، مروری بر میکروحلقه‎های نوری و ساختارهای خط تاخیر خواهیم نمود. در فصل سوم، به مطالعه اثرات اپتیک غیرخطی بر جفت‎شدگی موجبرهای مستقیم پرداخته و رابطه جدیدی برای جفت‎شوندهای غیرخطی مستقیم ارائه خواهیم داد. سپس با استفاده از خواص اپتیک غیرخطی موجبرهای مستقیم مدارهای منطقی تمام نوری and، or، nand و nor را طراحی خواهیم نمود. در فصل چهارم، ابتدا به مطالعه اثرات اپتیکی غیرخطی بر جفت‎شدگی میکروحلقه‎ها میپردازیم. سپس تغییرات فرکانس تشدید میکروحلقه‎ها تحت تاثیر جفت‎شدگی غیرخطی، اثر کر، جذب دوفوتونی، حاملهای آزاد، جذب و دما را بر مورد بررسی قرار می‎دهیم. همچنین نتایج اثرات اپتیکی غیرخطی بر عملکرد ساختارهای میکروحلقه‎ای crow و scissor را نشان خواهیم داد. در پایان نیز نتیجه و چشم‎انداز این تحقیق ارائه خواهد شد.

برهمکنش لیزر با ورقه نازک کاربردهای زیادی را شامل می شود. از یک سو، یون های ورقه می توانند توسط فشار تپ لیزری تا انرژی های بسیار بالا شتاب بگیرند، که به آن شتاب فشار تابشی یا فاز پایدار گویند. در این فرایند شتاب، نیروی پیشران میدان لیزری الکترون را به جلو می راند و یک لایه نازک با جدایی بارهای مثبت و منفی ایجاد می شود. یون ها در این میدان الکترواستاتیکی شتاب گرفته و هم راستا با الکترون ها به پیش می روند، بدین ترتیب الکترون ها و پروتون ها بصورت یکپارچه به سمت جلو رانده می شوند. بهره تبدیل انرژی در این فرایند بسیار بالاست. یک کاربرد دیگر برهمکنش لیزر با ورقه نازک استفاده آن به عنوان آینه نسبیتی است تا توسط آن تابش های درخشان و پرشدت پرتوهای و گاما با استفاده از جابجایی دوپلری تپ بازتابی ایجاد می شود. ما در این تحقیق یکی دیگر از کاربردهای برهمکنش لیزر با ورقه نازک را گزارش می دهیم. وقتی تپ لیزری از روی یک آینه نسبیتی شتاب دار بازتاب می شود، افزایش ناهمگن بسامدی و یک فشردگی ناهمگن در طول پالس القاء می شوند. این پدیده ها یک تغییر بسامد محلی (چرپ شدگی) و یک تغییر شکل ناهمگن را بر روی تپ بازتاب شده ایجاد می کنند. در این پایان نامه عبارت های اصلاح شده مشخصات چرپ شدگی و تغییر تابع شکل تپ لیزری بصورت تحلیلی ارایه شده و توسط یک شبیه سازی ذره در سلول نسبیتی بعدی به آزمایش گذاشته می شوند.

در این تحقیق ضمن معرفی چارچوب نظری سیستم ها و حسگرهای اپتو مکانیکی، نشان می دهیم که فشار تابشی نور داخل کاواک می تواند ویژگی های مکانیکی آینه متحرک مانند فرکانس تشدید و ضریب میرایی را تغییر دهد. همچنین کاربرد این سیستم ها را برای اندازه گیری های دقیق بررسی می کنیم. با بدست آوردن معادلات افت و خیز سیستم های اپتو مکانیکی، نشان می دهیم که هرگونه تغییر در حرکت آینه متحرک به دلیل نیرویی ضعیف یا تغییر جرم آینه به خاطر جذب مولکول به تغییر فازی در میدان درون کاواک منجر می شود که می توان آن را با اندازه گیری فاز میدان خروجی تعیین نمود. در حال حاضر از این سیستم ها در اندازه گیری بسیار دقیق برای کاربردهای مختلف استفاده می شود. در نهایت نشان خواهیم داد که ناحیه دو پایداری ناحیه بهینه برای اندازه گیری است زیرا حساسیت حسگر در این ناحیه به مقدار بیشینه می رسد و علاوه بر این، در این ناحیه حسگر نسبت به تغییرات دما که می تواند نویز گرمایی را تغییر دهد کمتر از جاهای دیگر حساس می باشد.

برهمکنش پالسهای لیزری فوق کوتاه پر شدت با پلاسما پدیده های فیزیکی جذابی را ایجاد می نماید، از آن جمله می توان به تولید میدان های مغناطیسی شبه ایستای قوی اشاره کرد. نخستین بار در دهه ی 1970 تولید میدان های مغناطیسی در فرایند گسترش پلاسما از روی سطح جامد ناشی از مولفه ی غیر صفر مشاهده شد. در دهه ی 1990 وجود میدان های مغناطیسی شبه ایستا با دامنه های بزرگ در حول و حوش پالس لیزری و در پشت آن در محیط پلاسمای رقیق مورد توجه قرار گرفت. حضور چنین میدان های مغناطیسی در تولید کانال پلاسما در فرایند احتراق سریع در هدف های هم جوشی و در شتاب دهنده های ذرات بر پایه ی پلاسما از اهمیت خاصی برخوردارند. در این پایان نامه تولید میدان های مغناطیسی در میدان عقبه ی لیزری در ساختار استوانه ای دو بعدی به صورت تحلیلی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. رفتارهای غیر خطی نسبیتی میدان های الکتریکی و مغناطیسی شبه ایستا با افزایش دامنه ی بدون بعد پالس لیزری از ناحیه ی خطی (a_l<1) به ناحیه غیر خطی (a_l>1) مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. نشان داده می شود که دامنه ی مولفه ی سمتی میدان مغناطیسی القایی در محدوده ی غیر خطی نسبیتی در ناحیه ی پشت پالس لیزری و در مرز مشترک بین دو پریود میدان عقبه (حباب ها) به صورت قابل توجهی رشد می کند. این پدیده در شتاب لیزری میدان عقبه در رژیم حبابی دارای اهمیت خاصی می باشد.

در این تحقیق، موضوع شتاب الکترون توسط یک تپ لیزر گوسی فمتوثانیه چرپ را بررسی می کنیم. ابتدا شتاب الکترونی در خلاء را بررسی نموده و سپس اثر تپ فمتوثانیه چرپ در ایجاد میدان عقبه هنگام انتشار از یک کانال پلاسمایی شلجمی را بررسی خواهیم کرد. در شتاب الکترونی در خلاء، بررسی ها بر مبنای مدل همزمانی سرعت فاز صورت گرفته و نشان داده شده است که پارامتر چرپ می تواند شرایط را برای همزمانی سرعت الکترون و سرعت فاز موج برقرار کرده و الکترون از تپ لیزر انرژی دریافت کند. سه قطبش دایروی، خطی و بیضوی برای تپ لیزر انتخاب شده و هریک در برهمکنش با الکترون قرار داده شده است. مشاهده می شود که قطبش خطی به دلیل ارائه نیروی محوری بزرگتر نسبت به سایر قطبش ها در شتاب تک الکترون موفق تر عمل کرده و این درحالی است که در شتاب دسته الکترون قطبش دایروی نتایج بهتری را بدست می دهد، که علت آن به چگونگی توزیع فضایی و سرعت اولیه الکترون ها وابسته است. در فصل سوم این تحقیق، با توجه به فراگیر شدن شتاب الکترون ها توسط میدان عقبه لیزری، تولید میدان عقبه و ویژگی های مربوط به آن، وقتی تپ لیزر چرپ در یک کانال پلاسمای شلجمی شکل منتشر می شود، مطالعه و بررسی شده است. معادله انتشار تپ لیزر چرپ در داخل کانال پلاسما با در نظر گرفتن اثراتی همچون نسبیتی، پاشندگی سرعت گروه و تولید میدان عقبه، تعیین و نوشته شده و با روش بسط وابسته به چشمه حل شده است. این بررسی در دو ناحیه خطی و غیرخطی شدت لیزر صورت گرفته و چگونگی برانگیزش میدان عقبه در دو بعد، در راستاهای محوری و شعاعی تعیین شده است. اثرات نسبیتی و پاشندگی سرعت گروه در کنار یکدیگر موجب تغییراتی در شدت لیزر در حین انتشار در کانال پلاسما شده و در نتیجه در بزرگی میدان عقبه تولیدی موثر واقع خواهد شد. دو حالت چرپ اولیه مثبت و منفی به همراه حالت اولیه غیرچرپ برای تپ لیزر در نظر گرفته شده و نتایج بدست آمده با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته است.

پلاسمای غیر حرارتی در فشار اتمسفر به علت آنکه انرژی الکتریکی اعمال شده به آن به جای گرم کردن محیط گازی، صرف ایجاد الکترون های پر انرژی می شود، غالبا برای آنالیز شیمیایی و یا حذف عناصر نامطلوب از گازها به کار می رود. انرژی الکتریکی نهایتا منجر به تولید رادیکال های آزادی می شود که بسیار فعال تر و تاثیرگذارتر از اتم ها و مولکول های حالت پایه هستند. روش های پلاسمایی متفاوتی برای حذف آلاینده ها از گاز خروجی موتورهای بنزینی و گازوئیلی پیشنهاد شده اند. در تمامی این روش ها بطورمشترک، الکترون ها، یون های مثبت و منفی، رادیکال های آزاد، و دیگر مولفه های فعال اتمی و مولکولی در محیط گازی و در فشار اتمسفر ایجاد می گردد. یکی از نویدبخش ترین سیستم های پلاسمایی که از گذشته به کار می رفته، تخلیه سد دی الکتریک می باشد، که برای تولید ازن از آن استفاده شده است. تخلیه سد دی الکتریک یکی از موفق ترین روش ها در حذف موثر آلاینده های سمی از موتور های بنزینی و گازوئیلی محسوب می شود. در ایران تخلیه سد دی الکتریک تکنولوژی جدیدی برای تصفیه خروجی موتورهای بنزینی به حساب می آید. طراحی سیستم تصفیه در این پایان نامه بر پایه تخلیه سد دی الکتریک در پلاسمای غیر حرارتی بنا نهاده شده است. این روش می تواند بصورت قابل توجهی بهره حذف مولفه های مضر از گاز خروجی موتورهای بنزینی را افزایش دهد. در طراحی نهایی، پارامترهایی چون اندازه مناسب، بهره تصفیه و کارایی سیستم در نصب روی موتورهای بنزینی و گازوئیلی مورد توجه قرار گرفته است.

چکیده ندارد.

پلاسما های غیر تعادلی فشار اتمسفری اخیراً نقش عمده ای را در زمینه های کاربردی ایفا می کنند. خصیصه ی جالب این پلاسما ها این است که واکنش هایی مانند یونش، برانگیختگی و تجزیه بدون افزایش قابل توجهی در دمای گاز عامل اتفاق می افتد. چون که گونه های خنثی و یون ها نسبتاً سرد باقی می مانند، پلاسما موجب آسیب حرارتی به مواد نمی شود. با استفاده از طیف سنجی گسیل نوری و روش رسم بولتزمن دمای پلاسما را اندازه گرفتیم. دمای پلاسمای تولید شده توسط گاز های مختلف در گستره ی k 1000-300 به دست آمد. از طرفی جت پلاسما در کاربرد های رفع آلودگی بسیار حائز اهمیت می باشد. طول جت و طیف تابشی آنها بیانگر عناصر فعال شیمیایی است که در فرایند یونش گاز اتفاق می افتد. در این میان گاز های الکترونگاتیو به دلیل جذب الکترون باعث کاهش حجم جت می شود. این اثر در تولید چگالی موثر الکترونی جت تاثیر منفی به حساب می آید. برای بررسی دقیق این موضوع ولتاژ و جریان بهینه از طریق اندازه گیری منحنی مشخصه الکتریکی و طیف تابشی پلاسمای گاز الکترونگاتیو را مورد بررسی قرار دادیم. این کار را از طریق طیف سنجی گسیل نوری و مقایسه آن با طول جت گاز نادر انجام دادیم. نتایج نشان دادند که طول جت پلاسمای آرگون وابسته به ولتاژ اعمالی و آهنگ شارش گاز می باشد، همچنین افزودن گاز های اکسیژن و نیتروژن به جت پلاسمای آرگون، موجب کاهش طول جت می شود. با شناخت جت پلاسمای گاز الکترونگاتیو می توان به تولید منابع پلاسمایی برای رفع آلودگی پرداخت که از نظر هزینه مقرون به صرفه باشد. تولید جت پلاسما با گاز های الکترونگاتیومانند اکسیژن و بی اثر مانند آرگون و بررسی بیناب نمایی آنها از نقطه نظر منحنی مشخصه ی الکتریکی را بررسی کردیم. همچنین با استفاده از یک ساختار صفحه ای منحنی پاشن را برای گاز های آرگون، نیتروژن، اکسیژن و هوا نشان دادیم.

هدف کلی این پژوهش، تولید و بررسی خواص نانو ساختاری کامپوزیت های tio2-sio2، نانو میله های خالص و نانومیله های tio2با آلایش sio2 و tio2-cuo-sio2 با استفاده از تکنیک های xrd، xrf، afm، sem، tem، ftir و طیف سنجی در ناحیه فرابنفش(uv-vis) می باشد. در ابتدا به بررسی کامپوزیت tio2-sio2 پرداختیم. با استفاده از تکنیک xrf محتوای sio2 را در ترکیب ها معین نمودیم. با استفاده از تکنیک xrd که توسط نرم افزار xpowder 2011 و مقایسه با بانک داده های iucr انجام می پذیرد، فازهای بلوری، اندازه نانوبلورک ها، کرنش موجود در شکل گیری نانوبلورک ها با تاثیر کلسینه شدگی بررسی گردید. کامپوزیت ها در شش درصد وزنی از محتوای sio2 و در چهار حالت کلسینه شدگی در دماهای 300، 500، 700 و 900 درجه سانتیگراد تولید و مطالعه شدند. با استفاده از روابط تجربی بر مبنای تحلیل xrd، درصد فاز بلوری روتایل و آناتاز در کامپوزیت ها معین گردید. در نمونه هایی با محتوای مشخص tio2، درصد فاز روتایل با افزایش دمای کلسینه، افزایش می یابد ولی با رسیدن محتوای tio2 در کامپوزیت به %1/44 (بعد از نمونه شماره 400)، ملاحظه می شود که درصد محتوای فاز روتایل با افزایش دمای کلسینه، کاهش می یابد. بین اندازه بلورک ها و درصد محتوای tio2 در کامپوزیت، رابطه مشخصی وجود ندارد. می توان با استفاده از رابطه تجربی ویلیامسون- هال کرنش شبکه را به دست آورد. برای نمونه هایی با محتوای مشخص tio2 در کامپوزیت tio2-sio2، کرنش شبکه با افزایش دمای کلسینه کاهش می یابد. در نمونه هایی با درصد tio2 بیش از % 55 در کامپوزیت ( نمونه های 100، 200 و 300)، رفتار کرنش شبکه بر حسب دمای کلسینه، مشابه رفتار درصد محتوای روتایل بر حسب دمای کلسینه است. اما برای نمونه هایی با درصد محتوای tio2 کم تر از % 45 در کامپوزیت، کرنش شبکه بر حسب دمای کلسینه رفتاری معکوس با رابطه درصد محتوای فاز بلوری روتایل بر حسب دمای کلسینه دارد. در تصاویر fe-sem تشکیل نانوذرات کروی ، در شرایطی که دمای کلسینه و محتوای tio2 در کامپوزیت زیاد باشد، مشهود است ولی با کاهش محتوای tio2 در کامپوزیت، نانوذرات به شکل دندانه اره ای و تا حدودی صفحه ای تشکیل می شوند. علاوه بر آن، اندازه ذرات با افزایش دمای کلسینه و افزایش محتوای tio2 در کامپوزیت، افزایش می یابد. مطابق تصویر tem، میانگین قطر نانوذرات که با نرم افزار measurement اندازه گیری شده است، در محدوده nm 25 می باشد. مطالعه ftir، حضور پیوندهای شیمیایی si-o-si، o-si-o و ti-o-si را نشان می دهند. دراین کامپوزیت تاثیر sio2 در ماتریس tio2، بر روی تخریب فتوکاتالیستی رنگ متیلن بلو بررسی شد و معین گردید که با حضور محتوای وزنی sio2 در کامپوزیت از مقدار%25/29 به %06/45 کارایی اثر فتوکاتالیستی افزایش می یابد و این در حالی است که با افزایش بیش تر از %06/45 تا %24/68 کارایی اثر فتوکاتالیستی کاهش می یابد. در ادامه به تولید، بررسی و مقایسه ساختاری نانومیله های خالص و آلاییده tio2 پرداختیم و اثر کلسینه شدگی را بر روی ساختار بلوری، کرنش شبکه، مورفولوژی سطح، ظرفیت خازنی و ضریب دی الکتریک بررسی نمودیم. در حالت نانومیله های خالص، فاز بلوری روتایل از شدت کم تری نسبت به فاز بلوری آناتاز برخوردار است و در نتیجه محتوای کم تری نیز در ترکیب دارد. فاز روتایل تنها در حالت دمای کلسینه oc900 وجود دارد. در حالت آلاییده به دلیل وجود sio2، قله های پراش پهن شدگی بیش تری تا دمای کلسینه oc300 دارند. اندازه بلورک ها با افزایش دما، افزایش می یابد. البته در حالت دمای کلسینه oc300 یک افزایش شدید در اندازه بلورک ها وجود دارد. در حالت آلاییده، بلورک ها اندازه کوچک تری نسبت به بلورک های حالت خالص دارند. دلیل آن اثر بازدارندگی اتم های مهمان در رشد بلورک های میزبان می باشد یا می تواند به دلیل تشکیل پیوندهای کوتاه چگال تر بین اتم های نمونه و اتم های ناخالصی مربوط گردد. با افزایش دمای کلسینه، کرنش شبکه کاهش می یابد و حتی به کرنش منفی می رسد. باز هم به دلیل پاره شدن برخی از پیوندهای اشاره شده و آزادی نسبی اتم ها می باشد که شبکه به سمت یک شبکه ای با اتم های کم تر جایگزیده، پیش می رود. در مقایسه با حالت نانومیله های خالص، کرنش شبکه در حالت آلاییده بیش تر از حالت خالص است. مطابق تصاویر fe-sem در هر دو حالت خالص و آلاییده، در نمونه های بدون کلسینه شدگی، ذراتی کروی شکل که میله های فراوانی را در خود دارند، دیده می شوند. به نظر می رسد نانومیله ها از ذرات نازک ریسمانی شکل تشکیل می شوند. با افزایش دمای کلسینه، میله ها از هم دورتر شده و طول آن ها افزایش می یابد. در نانومیله های آلاییده، در کنار تشکیل نانومیله ها، ذرات کروی هم دیده می شوند که در دمای کلسینه oc300 این امر مشهود است. مطابق تصویر tem و با استفاده از نرم افزار measurement میانگین قطر نانوذرات در حالت خالص در حدود nm 43 و میانگین طول نانومیله ها در حدود nm 400 است. مطابق تصاویر tem، نانومیله های خالص tio2 یک دست و نازک تر از نانومیله های آلاییده شده می باشد. میانگین قطر نانو میله های آلاییده در حدود nm 62 و میانگین طول آن ها در حدود nm 490 می باشد. در ضمن در حالت آلاییده، نانومیله ها قطورتر و بلندتر می باشند که مربوط به حضور ذرات sio2 در ترکیب است. مطابق تصاویر afm، جزیره های تجمعی به شکل گُل با طولی بین 2 تا mµ 5/3 وجود دارند. رشد این جزیره ها در الگوی دندانه دار یا نامنظم تا زمانی که پهنای آن به mµ 6 برسد ادامه می یابد. این جزیره ها در الگوی دندانه دار یا نامنظم تا زمانی که پهنای آن به mµ 6 برسد ادامه می یابد. مورفولوژی سطح با پارامترهای زبری سطح سنجیده می شود. میانگین زبری و مجذور متوسط ریشه زبری در حالت آلاییده، افزایش می یابد. مطالعه ftir، حضور پیوندهای شیمیایی si-o-si، ti-o و ti-o-si را نشان می دهند. با افزایش دمای کلسینه در نمونه ها، مقاومت الکتریکی به دلیل تقویت شکل گیری ساختار بلوری کاهش می یابد. در حالت آلاییده، مقاومت الکتریکی نسبت به حالت خالص افزایش می یابد. ظرفیت الکتریکی و ضریب دی الکتریک نمونه ها با افزایش دمای کلسینه، افزایش می یابند. ظرفیت الکتریکی و ضریب دی الکتریک نمونه ها در حالت آلاییده نسبت به حالت خالص بیش تر است، همان طور که بارها اشاره شد، تاثیر ناخالصی sio2 بر شکل گیری پیوندها به گونه ای است که ساختار بی شکل نمونه ها افزایش می یابد و طبیعی است که این ساختار کم تر اجازه تونل زنی الکترون ها و نشت اتم ها از درون گیت دی الکتریک tio2 را می دهد. در پایان به تولید و بررسی نانوساختاری کامپوزیت tio2-cuo-sio2 پرداختیم و اثر نسبت مولی پیش ماده ها و دمای کلسینه را بر روی ساختار کریستالی، کرنش شبکه، انرژی فعال سازی تشکیل فازهای بلوری و پیوندهای شیمیایی بررسی نمودیم. مطابق تحلیل طیف های xrd، فاز تنوریت در کنار sio2 با افزایش پایداری گرمایی در کامپوزیت، در حذف فاز روتایل بسیار موثر است. کرنش شبکه در حالت 5/0mr = با افزایش دمای کلسینه تا oc300 از 785/0- به 317/0- کاهش می یابد و با افزایش بیش تر دمای کلسینه از oc300 به oc800، کرنش شبکه از 188/0 به 244/0 افزایش می یابد. با افزایش محتوای اکسید مس، با افزایش دمای کلسینه، کرنش شبکه از 646/0 به 117/0 کاهش می یابد. اندازه بلورک های مربوط به فاز بلوری آناتاز و تنوریت با افزایش دمای کلسینه افزایش می یابند. می توان از طریق رابطه تجربی اسکات با در نظر گرفتن رشد همگن بلورک ها، انرژی فعال سازی تشکیل فازهای بلوری را به دست آورد. مطابق تحلیل انجام شده، با افزایش نسبت مولی نیترات مس (پیش ماده cuo)، انرژی فعال سازی کوچک می شود. تصاویر sem نشان می دهند که نمونه های پودری با نسبت مولی 5/0 دارای سطح هموار با ذراتی نسبتاً ریز و یک دست می باشند. در حالت نسبت مولی 1، سطح شامل فیبرهای درهم تنیده با جهت گیری دلخواه می باشد و در این حالت نانوذرات دارای تراکم و نزدیکی بیش تری نسبت به حالت ترکیب با نسبت مولی 5/0 می باشند. از تصاویر sem مشخص است که با افزایش دمای کلسینه، اندازه ذرات افزایش می یابد. در هر دو حالت ترکیب با نسبت مولی 5/0 و 1، با افزایش دمای کلسینه، تمایل ذرات به تشکیل ذرات دانه ای شکل و مجزا مشهود است. تحلیل edx وجود درصد اکسیدی را در نمونه ها معین می نماید و مشخص می کند که در ناحیه میله ای، محتوای cuo در ترکیب بیش از ناحیه توده ای است و این نتایج در مورد نمونه پوششی هم صادق است. به عبارت دیگر حضور فلز مس باعث تشکیل میله هایی از نمونه می گردد که می توانند نقش کانال یا الکترودها را در نانوترانزیستورهای اثر میدانی ایفا کنند. تحلیل ftir، حضور پیوندهای شیمیایی si-o-si، ti-o، ti-o-si و cu-o را نشان می دهند. با وجه به مطالعه ساختاری بر روی کامپوزیت های موجود در پژوهش، موارد زیر جهت تکمیل و ادامه پژوهش پیشنهاد می گردد. 1- تهیه تصاویر tem جهت تکمیل مطالعه بر روی کنترل اندازه و شکل نانوذرات به منظور تولید بهینه و هدفمند ذرات. 2- با توجه به ثابت دی الکتریک بالای دی اکسید تیتانیم، می توان از آن به عنوان گیت دی الکتریک در ترانزیستورها استفاده نمود. بنابراین استفاده از تکنیک های پیشرفته و به کاربردن این اکسیدها در نمونه های پوشش دهی در ابزار متناسب با ضریب دی الکتریک بالا، در خور توجه است. 3- تعیین کارایی فتوکاتالیستی کامپوزیت ها تحت شرایط مختلف بازی- اسیدی، شدت تابش، غلظت رنگ (آلاینده)، غلظت فتوکاتالیست و در نهایت تعیین ایزوترم (مدل تخریبی) تخریب فتوکاتالیستی ، به منظور تشکیل یک مدل با کارایی بهینه، بسیار مناسب است. 4- تعیین گاف نواری الکتریکی و نوری در این کامپوزیت ها، امکانی برای شناسایی بیش تر ویژگی های ساختاری این مواد ترکیبی فراهم می آورد و محدوده شناخت از این ترکیبات را افزایش می دهد. 5- پژوهشگران در ساخت نانوترانزیستورهای اثر میدانی، به دنبال استفاده از موادی هستند که خودشان بتوانند طی یک فرآیند خودسامان ده، گیت دی الکتریک و کانال را به طور مهندسی شده بسازند. با تعیین جریان نشتی، ضریب کیفیت و ضریب اتلاف کامپوزیت های تهیه شده و به کار بردن آن ها به عنوان گیت اکسیدها در ترانزیستورهای اثر میدانی، می توان جایگزین های بهینه ای را به منظور کاهش ضخامت، ابعاد در ترانزیستورها و در نهایت افزایش توان ذخیره سازی در حافظه های دیجیتال معرفی نمود.

در این پایان نامه، موضوع انتشار طولانی پالس های لیزر فوق کوتاه پر شدت در گازها بررسی شده است. مدل خود-هدایتی برای این تحقیق، استفاده شده است. در این مدل، اثراتی که در انتشار پالس لیزر با توانی بزرگتر از توان بحرانی مهم می باشند، مانند اثرات پراش، خود-کانونی کر، یونش، واهلش، جذب پلاسما و واگرایی باریکه ناشی از پلاسما در نظر گرفته شده اند. در مکانیسم خود-هدایتی، اتلاف هایی مانند یونش، انرژی پالس لیزر را تضعیف می کند و فاصله ی انتشار را محدود می سازد. در این رساله، برای طولانی کردن فاصله ی انتشار، به مطالعه ی 2 نمونه از مکانیسم های مهم در هدایت اپتیکی پرداختیم که عبارتند از: هدایت اپتیکی نسبیتی (خود-کانونی نسبیتی) و هدایت از یک کانال از پیش تشکیل شده. در شدت های نسبیتی، ضریب شکست پلاسما وابسته به شدت می باشد و امکان خود-کانونی نسبیتی، فراهم می شود که این خود-کانونی نسبیتی بر پراش غلبه کرده و موجب طولانی شدن فاصله ی انتشار می شود. برای این کار، انتشار پالس های لیزر لاگر-گوسی با مد lg01 با شدت نسبیتی را از درون پلاسما بررسی کرده و به طور عددی، نشان دادیم که توان بحرانی خود-کانونی نسبیتی برای مد لیزر lg01 تقریباً 6 برابر توان بحرانی برای مد لیزر tem00 است، یعنی می باشد. برای ایجاد محیطی با ضریب شکست متغیر که هدایت اپتیکی را به دنبال داشته باشد، می توان از یک کانال پلاسمای ناهمگن استفاده نمود که ضریب شکست در روی محور کانال از پیرامون آن بیشتر باشد. کانال پلاسما با این چنین نمایه ی ضریب شکستی موجب هدایت اپتیکی پالس لیزر می شود. به عنوان مثال، ما پیشنهاد نمودیم که از یک پالس لیزر پر شدت لاگر-گوسی با مد lg01 ، کانال پلاسمایی با ضریب شکست شعاعی سر تخت تولید نموده و از آن برای هدایت اپتیکی مدهای لیزر lg01 یا tem00 استفاده کرد. با درنظر گرفتن این نمایه برای کانال پلاسما، شرایط سازگاری برای هدایت اپتیکی باریکه های لیزر را به دست آوردیم. سرانجام، انتشار پیاپی دو دسته از پالس های لیزرفمتو ثانیه lg01+lg01 و lg01+tem00 که با فاصله ی زمانی 300 فمتو ثانیه و با قطبش یکسان در هوا فرستاده می شوند، را به طور عددی بررسی کردیم و امکان هدایت اپتیکی مدهای لیزر lg01 یا tem00 از درون پلاسمای از پیش تشکیل شده ناشی از انتشار مد لیزر lg01 اول در هوا را تحقیق کردیم. نتایج عددی نشان دادند که پالس لیزر دوم با مد lg01 یا tem00 متحمل فرآیند خود-کانونی شده و تولید رشته می کند که این رشته تا ابتدای رشته ی تولید شده توسط پالس لیزر دوم ادامه دارد. در انتشار پیاپی پالس های لیزر پر شدت، هم چنین نشان داده شده است که پالس دوم زمانی می تواند از درون کانال پلاسمای ایجاد شده توسط پالس اول هدایت شود که عمق چگالی پلاسمای ایجاد شده توسط پالس اول در حدود cm^-3 10^18 باشد.

در این تحقیق، به شبیه سازی ذره در سلول برهمکنش پالس لیزری با ورقه ی نانو متری از جنس کربن الماس گونه (dlc) پر چگال در یک و نیم بعد به منظور تولید پرتو یونی تک انرژی، پرداخته ایم. ابتدا برهمکنش لیزر- پلاسما و به-طور خاص برهمکنش لیزر با ورقه پلاسمای پر چگال را شرح داده و سپس فرآیندها و دیدگاه های مختلف شتاب دهی الکترون ها و یون ها را بیان نموده ایم. با توجه به تأثیر پارامترهای، ضخامت هدف، شدت و قطبش پالس لیزری و نیز چرپ شدگی پالس لیزری بر افزایش انرژی پرتو یونی، شبیه سازی را برای تک تک ضخامت های هدف با تمامی مقادیر دیگر پارامترها به صورت تلفیقی انجام داده ایم. ما به دنبال پارامترهای مطلوبی هستیم که منجر به بیشینه ی انرژی پرتو یونی و کمترین پهن شدگی طیف انرژی شود. در این راستا پارامترهای مطلوب برای قطبش دایروی ضخامت 30 nm، شدت پالس لیزری ?4.87×10?^22 w?cm^2 و برای قطبش خطی ضخامت 50 nm و شدت 2.44×?10?^22 w?cm^2 بدست آمد. با توجه به این شدت های نسبیتی، انرژی پرتو یونی متناسب با ?i که با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی همخوانی دارد، بدست آمد. با فقدان مولفه ی نوسانی j ?×b ? نیرو برای cp فشار تابشی افزایش یافته و شدیداً الکترون های داغ را فرو می نشاند. بنابراین هل دادن ورقه ی هدف به طور ثابت اتفاق افتاده و بیشتر الکترون ها به طور منسجم با ورقه و در جهت یکسان با پالس لیزر حرکت می کنند که منجر به شتاب موثر پرتو یونی (انرژی بالاتر در حدود 10 gev) و با توزیعی متقارن و موازی می شود. پس از ارزیابی پارامترهای مطلوب، روند شبیه سازی را با استفاده از پالس چرپ شده ی خطی و گاوسی به جای پالس چرپ نشده، با در نظر گرفتن پارامترهای مطلوب ادامه داده و تأثیر چرپ شدگی پالس لیزری را در حالت cp و lp به طور مجزا بررسی کردیم. در حالت cp، نتایج بیانگر افزایش انرژی تقریباً 1.2% برای چرپ شدگی گاوسی و 1% برای چرپ شدگی خطی می باشد. همچنین در حالت lp، افزایش انرژی میانگین پرتو یونی تا 24% برای پالس چرپ شده ی خطی و 9.9% برای چرپ شدگی گاوسی بدست آمده است.

در این پایان نامه شتاب میدان عقبه لیزری الکترون در رژیم حفره (یا حباب) بیضیگون مورد بررسی قرار گرفت. همینطور دریافتیم بدون در نظر گرفتن تاثیر پالس لیزر، از بین الکترون های محیط پلاسما تنها بخشی از آنها که از محور بیضی فاصله دارند می توانند در حفره بدام افتاده و شتاب بگیرند. درصد این الکترون ها به شرایط محیط پلاسما و هندسه حفره وابسته است که برای پارامترهای انتخابی ما حدود 65 % درصد از الکترون ها ی در مسیر حفره را شامل می شود. باقی الکترون های محیط پلاسما از روی حفره پراکنده می شوند. در فصل 4 با در نظر گرفتن تاثیر پالس لیزر، سطح مقطع به دام اندازی الکترون ها در حفره بیضیگون را مجددا مورد بررسی قرار دادیم. برهمکنش الکترون ها با پالس لیزر را توسط دیدگاه نیروی پیشران وارد مسئله کردیم. نتایج شبیه سازی تک ذره ای نشان می دهد دامنه بهینه ای برای اغلب محدوده ها وجود دارد که در آن سطح مقطع به دام افتادن الکترون ها بیشترین مقدار را دارد. البته مطابق انتظار با بزرگتر کردن دامنه پالس از این مقدار، نیروی پیشران پالس لیزری بخش عمده ای از الکترون های محیط پلاسما را پراکنده کرده و سطح مقطع به دام اندازی الکترون ها شدیدا کاهش می یابد. همچنین برای بررسی دقیق تر فرایند شتاب الکترون های محیط پلاسما دینامیک تعدادی از آن ها که بصورت کاتوره ای در قرصی به قطر r قرار داده شده اند بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی تقسیم بندی الکترون ها به سه گروه را به خوبی نشان می دهد. گروه اول الکترون هایی هستند که بصورت مستقیم (dla) توسط نیروی پیشران پالس لیزری شتاب می گیرند، گروه دوم الکترون هایی هستند که از پالس عبور می کنند ولی شرایط به دام افتادن درون حفره را ندارند، و بالاخره گروه سوم گروهی که در انتهای حباب به دام افتاده و شتاب می گیرند. پس از بررسی های به عمل آمده مشخص شد بهترین پارامترهای شتاب برای به دام اندازی الکترون ها 10 و 10 به ازای طول پالس ، قطر لکه لیزری 16/3 ، و شعاع های بیضیگون 9 و 42/9 می باشد. کاهش فزاینده سطح مقطع با افزایش بیشتر (کاهش چگالی محیط پلاسما) را می توان به دلیل کاهش نیروهای حفره دانست. البته افزایش سرعت حفره نیز می تواند کار به دام افتادن الکترونها را بسیار سخت تر نماید. نکته ی جالب توجه دیگر در این شرایط، رسیدن به حالت مجانبی 40? است. این بدان معناست که در دورترین شرایط از حالت بهینه نیز انتظار می رود تا 40? الکترونها به دام بیفتند. البته وجود یک ناحیه بهینه برای دستیابی به سطح مقطع بزرگ (30 ) آزادی عمل بیشتری را باعث شده است (در شرایط(12 )). نکته ی حائز اهمیت دیگر از بین رفتن فرایند به دام اندازی الکترونها در 18 است. در واقع دامنه های بزرگ پالس لیزری یک دامنه قطع قابل تعریف است که در آن نیروی قوی پیشران پالس لیزری به دام افتادن الکترون ها را متوقف می کند.

پلاسمای تولید شده با امواج میکروموج نسبت به منابع دیگر پلاسما، میانگین انرژی و چگالی بالاتری دارد و به عنوان منبعی برای گونه های فعال، نظیر یون ها، رادیکال های آزاد و اتم های برانگیخته می باشد. توان منبع میکروموج می تواند در محدوده چند وات تا چند صدکیلووات باشد و برای تولید آن از گازهای مختلف (بی اثر یا مولکولی) استفاده می-شود. در این پایان نامه به تولید و بررسی جت پلاسمای میکروموج در فشار اتمسفر و اثر نوع گاز در ویژگی های حرارتی آن پرداختیم. برای تولید پلاسما از روش جذب تشدیدی امواج الکترومغناطیس توسط آنتن فلزی و به تبع آن یونیزه شدن گاز محیط اطراف آنتن استفاده کردیم. برای رسیدن به یک یونیزاسیون بالا از فرکانس 45/2 گیگاهرتز استفاده شد. نوع جت تولید شده با گازهای مختلف متفاوت بود. برای تحلیل و شناسایی گونه های موجود در جت پلاسما، اسپکتروسکوپی گسیل نوری(oes) انجام گرفت. در بیناب سنجی گسیل نوری نیز وجود گونه های واکنش پذیر اتمی، مولکولی خنثی و برانگیخته عناصر مختلف در جت پلاسمای آرگون و آرگون/نیتروژن تشخیص داده شد. جنس آنتن بر روی طول جت تأثیر چشمگیری داشت، به طوریکه در آنتن آلیاژ نیکل-آهن، بیشترین طول جت را مشاهده کردیم. در یک توان مشخص به ازای شارهای مختلف و بالعکس در یک شار ثابت به ازای توان های مختلف، تغییر محسوسی در طول جت مشاهده نشد.

پلاسما یا چهارمین حالت ماده، گاز یونیزه‏ای است که میزان یونیزاسیونِ آن از 100% تا مقادیر بسیار کم متغیر است. پلاسما نه تنها الکترون‏ها و یون‏های گوناگون را تولید می‏نماید، بلکه می‏تواند مولکول‏ها و اتم‏های خنثی از جمله رادیکال‏های آزاد و اتم‏های تحریک شده از لحاظِ الکتریکی حاویِ واکنش پذیریِ شیمیایی بالا را تولید کند. همچنین قابلیت نشر فوتون‏های فرابنفش را دارد. در این مطالعه، پلاسمای جت اتمسفری غیرحرارتی آرگون/ هوا، برای استریلیزاسیون اشریشیا کلای، از محیط lbی جامد و مایع به کاربرده شد. همچنین مجموع پروتئین‏ها و bsa، dnaی ژنومی و پلاسمیدی و سطوح مالون‏دی‏آلدهاید، به ترتیب توسط sds-page و رنگ آمیزی نیترات نقره و کوماسی بلو، الکتروفورز در ژل آگارز و اندازه گیری od534nm ارزیابی شدند. برای تأیید پلاسمید استخراج شده، pcr انجام شد. پس از تیمار، نواحی غیرفعال سازی اشریشیا کلای و سطوح مالون‏دی‏آلدهاید افزایش یافت. تیمار بیش از 3 و ا دقیقه، به ترتیب سبب تخریب کامل dnaی ژنومی و پلاسمیدی شد. به علاوه، الگوهای باندی مجموع پروتئین‏ها تغییر و غلظت اسیدهای آمینه در نتیجه‏ی آزمایش نین هیدرین، افزایش یافت. نتایج به دست آمده پیشنهاد می‏کند که پلاسمای سرد به عنوان یک وسیله‏ی کارآمد در استریلیزاسیون و تجزیه‏ی ماکرومولکول‏های اشریشیا کلای از سطح ابزار استریلیزه شده عمل نماید. این فرآیندها، می‏تواند به گونه‏های واکنش‏ پذیر و همچنین رادیکال‏های پر انرژی نسبت داده شود.

دو ساختار هندسی تخلیه سد دی الکتریک در فشار اتمسفر طراحی و ساخته شد. یک ساختار در قالب پلاسمای پستاب و دیگری جت پلاسمای سرد راه اندازی شد. برای بررسی اثر پلاسمای پستاب بر نمونه های زیستی، از باکتری پیوژن و قارچ کاندیدا آلبیکنس استفاده شد. پلاسمای پستاب توانایی بالایی در استریلیزاسیون به ویژه در مورد قارچ نشان داد، به طوری که تعداد کلونی های فعال قارچ پس از 15 دقیقه پردازش پلاسمای اکسیژن به صفر رسید. از طرف دیگر، جت پلاسما برای پردازش موضعی انتخاب مناسبی به نظر می رسد. همچنین، برای شناسایی گونه های موجود در پلاسما، طیف سنجی گسیل نوری مورد استفاده قرار گرفت و طیف پلاسمای پستاب و شعله سرد ارزیابی شد. رادیکال هیدروکسیل و اکسیژن اتمی از عوامل موثر در ضدعفونی می باشند که در طیف پلاسما شناسایی شدند.

در این پژوهش، به ساخت و بررسی تخلیه سد دی الکتریک میکرومتری در فشار اتمسفری پرداخته شده است. بدین منظور به صورت کلی پلاسمای اتمسفری معرفی و سپس میکروتخلیه های فشار اتمسفری که در طبقه پلاسماهای اتمسفری غیر حرارتی قرار دارند بررسی شده است. از میان میکروپلاسماها، ویژگی-ها،مبانی فیزیکی وشرایط ارائه میکروتخلیه های کاتد با حفره میکرومتری (mhcd) در فشار اتمسفری بررسی شده است. در ادامه روند ساخت سیستم مورد نظر ارائه و روش تولید میکروپلاسمای (mhcd) در هوای اتمسفری آورده شده است، سپس ویژگی های ولتاژ و جریان آن اندازه گیری و با استفاده از طیف سنجی، گونه های فعال موجود در (mhcd) در هوای اتمسفری شناسایی شده است. در ادامه این تحقیق پیشنهاد می شود برای دستیابی به mhcd بهتر از روش دریل لیزری با دقت بیشتر و یا از شیوه رسوبگذاری استفاده شود.

در این تحقیق به بررسی تاثیر میدان مغناطیسی خارجی بر جت پلاسمای سرد در فشار اتمسفری که به روش تخلیه سد دی الکتریک تولید شده پرداختیم. میدان مغناطیسی را با ایده سیم پیچ هلمهولتز تولید کرده که در دو حالت طولی و عرضی بر جت پلاسما اعمال شد. در حالت طولی، میدان مغناطیسی با محور جت پلاسما همراستا و در حالت عرضی، میدان مغناطیسی بر محور جت پلاسما عمود می باشد. بررسی این حالات به دو صورت گسسته و پیوسته انجام شد. در حالت طولی و عرضی گسسته، دو اندازه گیری در دو زمان انجام شده و در حالت طولی و عرضی پیوسته، اندازه گیری به صورت متوالی و در چهار مرحله با روش های طیف سنجی و عکس برداری انجام شده است. نشان داده شد که اعمال میدان مغناطیسی طولی، باعث افزایش شدت اپتیکی تابشی از جت پلاسما می-شود. این در حالی است که با اعمال میدان مغناطیسی عرضی، شدت اپتیکی کاهش می یابد. بررسی ها نشان داد که با اعمال میدان مغناطیسی طولی، چگالی پلاسما افزایش می یابد و سایر پارامترهای پلاسما ازقبیل تحرک پذیری و رسانندگی تغییر می کنند. روش های طیف سنجی و عکس برداری در جهت مشخص کردن رفتار پلاسما تحت شرایط مختلف، بکار برده شد. در روش طیف سنجی، طیف نشری آرگون در موقعیت های عمودی گرفته شد و در روش عکس برداری به وسیله یک دوربین دیجیتال و نرم افزار شدت سنج، توزیع شدت اپتیکی جت پلاسما حاصل شد.

در این پایان نامه شتاب لیزری میدان عقبه در ناحیه حبابی مورد بررسی قرار گرفته است. ما شکل حباب را بصورت یک حفره بیضوی فرض کرده ایم. در ادامه با ارائه یک روش تحلیلی، وابستگی شکل حفره بیضوی به پارامترهای برهم کنش لیزر-پلاسما را فرمول بندی کرده ایم. با حل عددی معادلات حاکم بر شکل حفره بیضوی و با سوار کردن توابع مناسب بر روی آنها، ابعاد هندسی حفره را بصورت توابعی از دامنه، شعاع لکه، طول و بسامد پالس لیزر بدست آوردیم. توافق خوبی بین نتایج ما و روابط تحلیلی پارامترهای بهینه در شتاب ناحیه حبابی وجود دارد. بطور مثال در نتایج ما طول بهینه پالس با طول موج پلاسما و اندازه مناسب لکه لیزر با مجذور دامنه بدون بعد آن متناسب هستند. در فصل آخر پایان نامه نیز شتاب الکترون های زمینه محیط پلاسما و شتاب بسته الکترونی با انرژی اولیه با یک شبیه سازی تک ذره ای مورد بررسی قرار گرفته است. اهمیت در نظر گرفتن تغییرات ابعاد حفره بیضوی در حین برهم کنش پالس لیزر با محیط پلاسما از دستاوردهای مهم این پایان نامه می باشد. در انتها شرایط بهینه برای شتاب بسته الکترونی، انتشار با انرژی اولیه حدود kev 150 در جهت خلاف حرکت پالس و حفره بدست آمد. در این حالت نزدیک به 100% الکترون های بسته الکترونی تا انرژی متوسط mev 120 شتاب گرفته اند.

در این پایان نامه ابتدا نیروی پاندروماتیو را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده و به اثبات رژیم نسبیتی و غیر نسبیتی آن خواهیم پرداخت. سپس به لزوم بکارگیری چاه پتانسیل ناشی از شدت میدانهای لیزر پرداخته و پالس لیزر فمتو ثانیه ترکیب مد?(hg?_(1,0)+?hg?_(0,1)) را برای این منظور استفاده خواهیم کرد.در ادامه مدلسازی حرکت و شتاب تک الکترون در مواجهه با پالس لیزر را انجام داده و رفتار الکترون در موقعیتهای اولیه مختلف در زمان برخورد را مورد ارزیابی قرار میدهیم.مشاهده میکنیم که الکترون در صورتی که در لحظه برخورد در داخل قله حلقوی چاه پتانسل ناشی از پالس لیزر قرار گیرد ، فرایند محبوس سازی و شتابدهی الکترون رخ داده و زمان بر همکنش به مقدار قابل توجهی افزایش یافته و می توان به مقدار انرژی قابل ملاحضه ای برای الکترون دست یافت. این شبیه سازی را برای حالتهای پالس غیر چرپ،چرپ مثبت و چرپ منفی انجام می دهیم و نتایج بدست آمده را مقایسه می کنیم.در پایان دسته الکترون را در بر همکنش با پالس غیر چرپ را مدلسازی کرده و پراکندگی ، محبوس سازی و ایجاد میکرو الکترون پانچ را مشاهده خواهیم کرد.

برای تولید پلاسمای سرد فشار اتمسفری از ساختارهای گوناگونی بهره می برند، که یکی از مهمترین و پرکاربردترین آنها جت پلاسما است که بر پایه تخلیه سد دی الکتریک بنا نهاده شده است. یکی از ویژگی های قابل ملاحظه در ساختار هندسی جت پلاسما، نایکنواختی شکل آن می باشد که در گستره ای از جریان سیال ظاهر می شود. این نایکنواختی را با توجه به شکل آن، تنگش می نامیم که بصورت ساختارهای تنگشی و مارپیچی در جت ظاهر می شود و در بسیاری از موارد باعث ایجاد تلاطم در مرز هوای اطراف با جت پلاسما می گردد. در این پایان نامه به بررسی و توجیه این اثر در چارچوب خواص سیال گازی پرداخته و به بررسی نقش عدد رینولدز و هندسه نازل در ساختار جت و تنگش ها توسط آزمایش های تجربی برای دو گاز هلیوم و آرگون می پردازیم. همچنین برای شبیه سازی جریان گاز خروجی از نازل از کد ansys fluent استفاده می کنیم. نهایتا با اتکا به مفاهیم سیالی بویژه آشفتگی و ناپایداری کلوین هلمهولتزدر جت سیال نشان می دهیم که نقش آشفتگی و ناپایداری در جریان گاز در شکل گیری این ساختارها بسیار مهم است.

امروزه، پلاسماهای سرد فشار اتمسفری، به دلیل تولید در فضای آزاد، در صنعت و پزشکی بسیار مورد اقبال واقع شده اند. از میان چشمه های پلاسمای سرد فشار اتمسفری با ساختارهای متفاوت، جت پلاسمای سرد به دلیل ویژگی های عملکردی منحصر به فردی همانند دمای پایین، طراحی آسان، سادگی کنترل و هم چنین عدم محدودیت قرار گیری نمونه در فضای میان الکترودها، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این رساله به هدف تولید و شناخت جت پلاسمای dbd فشار اتمسفری و مطالعه ی تأثیر آن بر خواص فیزیکی و شیمیایی سطوح جامد، تدوین شده است. در این رساله، جت های پلاسمای فشار اتمسفری با آرایش های هندسی متفاوت به روش تخلیه ی سد دی الکتریک (dbd)، توسط منبع تغذیه ی ac در فرکانس کمتر از 20 کیلوهرتز تولید و مورد مطالعه قرار گرفته است. هم چنین به هدف بررسی رژیم عملکردی پلاسما و توانایی آن در پردازش سطوح، به بررسی ویژگی های ظاهری، الکتریکی و طیفی آن پرداخته شده است. در ادامه، جهت افزایش وسعت پردازش سطوح پلاسما، آرایه ی یک بعدی جت 4 تایی طراحی و مورد مطالعه قرار گرفته شده است و برای همزمانی برقراری جت در 4 شاخه و جلوگیری از اتلاف توان، از محدود کننده خازنی مجزا برای هر شاخه استفاده شده است. پس از بررسی پایداری آرایه، به هدف شناخت بررسی عوامل ناپایداری و مطالعه ی برهم کنش میان جت ها با هم و هم-چنین با گاز زمینه، به تصویربرداری فوق سریع و شلرن و تحلیل مشاهدات پرداختیم. نتایج، برهم کنش میان گلوله های پلاسمایی را نشان می دهد. در حضور پلاسما، طول منطقه ی آشفتگی بیشتر می شود و نیروی دافعه ی قوی میان جت های پلاسما موجب انحراف آن ها از مسیر انتشار می شود که عامل مهمی در نایکنواختی پردازش به شمار می رود. در این رساله، پلاسمای سرد اتمسفری در محیط آب نیز تولید شده که در استرلیزاسیون و رفع آلاینده های محیط مایع بسیار کارا می باشد. پس از تولید و شناخت پلاسما، در مرحله ی کاربرد، ar، he و ar/o2 برای فعال سازی و اصلاح سطوح جهت بهبود خواص آبدوستی و خاصیت چسبندگی استفاده کرده ایم. در این کار، سطوح پلی وینیل کلراید، لاستیک سیلیکون، میکا، سنگ مخزن استخراج نفت و دو نوع لعاب (کاشی و کف) استفاده شده است که در صنعت بسیار پرکاربرد هستند. پلاسما با فعال سازی سطوح آنها، کارایی آنها را افزایش خواهد داد. جهت شناخت تأثیر پلاسما بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی سطوح، از اندازه گیری تغییرات زاویه ی تماس با سطح، اندازه گیری تغییرات انرژی سطح و هم چنین آنالیزهای ftir، afm و xps استفاده شده است. کاهش زاویه تماس و افزایش انرژی سطح مواد نشان از افزایش گروه های قطبی روی سطح آنها و افزایش قدرت آبدوستی و رنگ پذیری سطوح می باشد. نتایج حاصل از طیف سنجی ftir نشان می دهد که پلاسمای ar و ar/o2 با شکستن پیوندهای کربنی و جایگزین کردن عناصر فعالی همچون اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن در آن ها، قادر به بهبود ویژگی های ترپذیری و چسبندگی و در نتیجه بهبود کارایی آن ها خواهد بود. آنالیزهای afm و xps نشان از لایه برداری و افزایش قدرت چسبندگی سطوح لعابهای فریت و خام در نتیجه ی اثر پلاسمای he بر سطوح آنها می باشد.

همزمان با پیشرفت در فناوری تولید پالسهای لیزری کوتاه و پرشدت، ساخت شتابدهنده های لیزری و تولید پرتوهای یونی پرانرژی از طریق برهمکنش این نوع لیزرها با ورقه هدف مورد توجه قرارگرفته است. به دلیل کاربردهای مهم آن در از بین بردن غده های سرطانی، همجوشی از طریق محصورسازی لختی به روش احتراق سریع و... تحقیقات گسترده¬ای برای بهبود کیفیت پرتو یونی در حال انجام است. از جمله استفاده از برهمکنش پالسهایی با شدتهایی در حدود w/cm21022 با لایه های چند نانومتری (کوچکتر از طول موج لیزر) که مکانیزم شتاب فشار تابشی در این مورد مطرح می شود. با این حال یکی از مشکلات، شفاف شدن ورقه به دلیل ایجاد ناپایداری ریلی- تیلور در ابتدای برهمکنش و کاهش انرژی انتقالی به پروتونها می باشد. در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی ذره در سلول یک و نیم بعدی روش هایی برای ممانعت از اثر سوء ناپایداری ارائه شده است. با در نظر گرفتن یک لایه کربن الماس گونه پیش از یک لایه هیدروژن و یا استفاده از ورقه هایی دارای ترکیبی از کربن و هیدروژن به عنوان اهداف تحت تابش، یونهای سنگین تر کربن با نسبت بار به جرم کمتر شتاب کمتری نسبت به پروتونهای سبکتر می گیرند و آنها هستند که در معرض ناپایداری ریلی-تیلور قرارخواهند گرفت. بدین ترتیب پروتونهای پرانرژی تری خواهیم داشت. ضخامت بهینه ورقه هدف برای یافتن یون های کربن پر انرژی و داشتن پر انرژی ترین پرتو پروتون در حالت های مختلف یافته همچنین کیفیت پرتوهای پروتونی تولیدی از لحاظ واگرایی و پهنای طیف انرژی نیز برای همه حالت ها بررسی شده است.

در این تحقیق چندین روش برای تولید نانولوله های کربنی مرور شده است. از میان این روش ها روش قوس تخلیه بخاطر داشتن محصولات کامل و بدون خطاهای شکل گیری دارای اهمیت است. در این پایان نامه مدلی از برهمکنش بین نانولوله های کربنی تک دیواره و پلاسمای حرارتی بررسی شده است که چندین اثر هم چون اندازه حرکت، بار و انتقال انرژی بین نانولوله های کربنی و پلاسما در آن وجود دارند. در این پژوهش نشان می دهیم که بار و پتانسیل نانولوله با توجه به پتانسیل پلاسمای پیرامون آن و همچنین نسبت ابعادی (نسبت طول به قطر نانولوله) وابسته به چگالی پلاسما و میدان الکتریکی در فاصله گپ بین الکترودها است. این مدل چندین راه برای افزایش کنترل بر رشد نانولوله در روش قوس تخلیه همچون افزایش چگالی پلاسما و بکارگیری میدان الکتریکی ارائه می دهد. دراین پژوهش نشان داده ایم که افزایش چگالی پلاسما و بکارگیری میدان الکتریکی منجر به رشد نانولوله ها با نسبت ابعادی زیاد می شود.

امروزه مطالعه و تحقیق بر روی تخلیه الکتریکی با توجه به کاربردهای وسیع و متنوع آن در علوم و صنایع مختلف رو به گسترش است. انعطاف پذیری بالای برنامه های شبیه سازی و صرفه اقتصادی آن ها در مقایسه با آزمایش های تجربی موجب پیشرفت های روزافزون آن ها و به کارگیری این برنامه ها در پروژه های تحقیقاتی شده است. هدف ما در این پژوهش شبیه سازی تخلیه الکتریکی با برنامه comsol multiphysics و دست یابی به چگالی گونه ها، توزیع دمایی الکترون ها، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، جریان الکتریکی و ... است. ما در ابتدا این کار را با شبیه سازی یک خازن الکتریکی، هم با ولتاژ ثابت و هم ولتاژ سینوسی شروع کردیم و در مراحل بعدی با استفاده از گاز آرگون تخلیه الکتریکی را شبیه سازی کردیم؛ در آخرین مرحله نتایج ولتاژ ثابت، ولتاژ سینوسی و ولتاژ مربعی هم با فشار 1 تور و هم فشار اتمسفری را برای یک dbd به دست آوردیم.

پلاسمای سرد فشار اتمسفری یکی از ابزارهای موثر با کاربرد های پزشکی است که توسط محققین فراوانی تاثیرات آن گزارش شده است کاربرد هایی مثل: استرلیزه کردن سطوح جامد و مایع، درمان زخم-های مزمن، تیمار تومورهای سرطانی و انعقاد خون. علاوه براین پلاسما دارای اثرات در سطح مولکولی نیز هست که فهمیدن مکانیسم این تاثیرات می تواند در پیش برد و بهینه سازی سیستم های پلاسما تاثیرات شگرفی داشته باشد. به دلیل استفاده از ابزارهای مختلف تولید پلاسما، نیاز به روش هایی نوین برای مقایسه قدرت اثر این ابزار ها با یکدیگر احساس می شود. ازاین رو در این بررسی از روش کاهش قدرت لومینسانس باکتری نورافشان ویبریوفیشری در شرایط وجود آلودگی محیطی استفاده شد. در این تحقیق برای تعیین میزان باکتری های کشته شده در اثر پلاسما از سه گونه مختلف باکتری استفاده شد. این سه گونه شاخص باکتری های گرم منفی، گرم مثبت و اسپورزا هستند (به ترتیب اشرشیاکلای، استافیلوکوکوس ساپروفیتیکوس و باسیلوس سوبتیلیس) و نقش بسزایی در بیماری های انسانی دارند. همچنین اثرات پلاسمای سرد فشار اتمسفری روی مولکول های dna، شامل dna ژنومی، قطعه های کوچک dna حاصل از pcr (تک رشته و دورشته) همچنین الیگونوکلئوتیدهایی چون پرایمر و مونومر سازنده آن ها یعنی dntpها، بررسی شد. dnaهای تیمار شده با پلاسما، به وسیله تکنیک pcr، الکتروفورز در ژل پلی اکریل آمید، اسپکتروفتومتری و تعیین غلظت dna، sscp و nmr ارزیابی شدند. . نتایج حاکی از اثرات تخریبی و جهش زایی در هنگام تکثیر dna متناسب با اندازه قطعه تیمار شده دارد، همچنین dna تک-رشته نسبت به دورشته بسیار حساس تر به اثرات تخریبی پلاسما بوده اما از نظر اثرات جهش زایی dna دو رشته استعداد بیشتری نشان داد. از آنجا که استفاده ایمن و کاربردی از پلاسما مستلزم بررسی تمامی جنبه های مثبت و منفی آن است، لذا می بایست شرایطی را ایجادکرد تا اثرات گفته شده علاوه بر کارا بودن برای انسان کاملا بی خطر باشند.

هدف از این تحقیق بررسی اثر تابش جت پلاسمای سرد آرگون بر فرآیند بهبودی زخم و برخی از فاکتور های سیستم ایمنی موش های صحرایی دیابتی می باشد. تعداد 20 سر موش صحرایی نر نژاد ویستار به روش تصادفی ساده به 4 گروه 5 تایی (گروه 1: کنترل؛ گروه2: کنترل دیابتی؛ گروه3: دیابتی زخم ؛ گروه 4: دیابتی، پلاسما و زخم)؛ تقسیم شدند. مدل زخم با استفاده از پانچ بیوپسی پوستی 4 میلی متری ایجاد شد. پلاسمای سرد با استفاده از ولتاژ بالای سینوسی در فرکانس 18.56 کیلوهرتز از نوع شبه سد دی الکتریک بهینه سازی و تولید شد. در میان عوامل زیستی مختلفی که در فرآیند بهبود زخم دخیل هستند ما به مقایسه تغییرات شاخص التهابی tnf-? ، سطح مقطع زخم و میزان تغییر گلبول های سفید بین دو گروه موش مورد آزمایش( یکی ترمیم طبیعی و دیگری پردازش توسط پلاسما) پرداختیم. نتایج نشان داد که تفاوت معنی داری بین گروه ها در تعداد گلبول های سفید و شاخص التهابی tnf-? وجود دارد. همچنین مساحت زخم در گروه تیمار شده توسط پلاسما نسبت به گروه ترمیم خود به خودی سریع تر کاهش یافت. نتایج کلی تحقیق حاضر نشان داد که 8 جلسه تابش 10 دقیقه ای منجر به بهبود سریع تر زخم پوستی ایجادشده در موش های دیابتی می شود. همچنین ما شاهد کاهش التهاب و عفونت در نمونه های تیمار شده توسط پلاسما نسبت به گروه ترمیم خود به خودی نیز بودیم.

در این تحقیق، اثر پلاسمای اعمالی با گازهای کاری متفاوت بر میزان نیترات موجود در آب بررسی شده است. برای تولید پلاسما از منبع تغذیه (15kv-27khz) استفاده شده است. مشاهده گردید که اعمال پلاسمای هوا در ساختار تخلیه سد دی الکتریک بر محلول پتاسیم نیترات، منجر به افزایش غلظت نیترات موجود در محلول شده در حالی که در مورد پلاسمای آرگون تولیدی در حباب با ساختار دو الکترود میله ای، تاثیری در میزان آن مشاهده نشد. با بررسی نتایج حاصله از طیف سنجی در گستره ماورای بنفش - مرئی و یون کروماتوگرافی، ملاحظه شد که اعمال پلاسمای هوا منجر به اسیدی شدن آب و افزایش میزان رسانندگی آن شده که ناشی از تولید یون نیترات بوده، در حالی که با اعمال پلاسمای آرگون، افزایش میزان ph و رسانندگی ناشی از تولید یون هیدروکسیل بوده است. در این تحقیق، طیف سنجی گسیل نوری (oes)برای مشخص کردن گونه های فعال در پلاسمای اتمسفری تولید شده، مورد استفاده قرار گرفت.

در این پایان نامه شتاب یون کربن در رژیم عبور لیزر یا همان انفجار شعله ی آتش بررسی شده است که نشان داده است در این رژیم شفافیت نسبیتی ورقه ی کربن الماس گونه موجب می شود انرژی یون های کربن افزایش چشمگیری یابد.

امروزه استفاده از پلاسمای سرد فشار اتمسفری به عنوان یکی از فناوری های نوین غیرحرارتی برای سترون سازی مواد غذایی مورد توجه می باشد. در این پژوهش، اثر پلاسمای سرد فشار اتمسفری بر غیرفعال سازی باکتری اشرشیاکلی تلقیح شده به شیر مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از یک ساختار dbd با هندسه ی تخت که پلاسمای سد دی الکتریک اتمسفری را در مد رشته ای تولید می کند، استفاده کردیم. نمونه های شیر حاوی باکتری به مدت 3، 6 و 9 دقیقه در معرض تابش پلاسمای سد دی الکتریک قرار گرفتند و اثرات باکتری کشی پلاسما بررسی شد. نتایج نشان داد که مدت زمان تابش، یک پارامتر مهم در میزان غیرفعال سازی باکتری است.یافته های این تحقیق نشان داد که پلاسمای سد دی الکتریک با گاز هوا در غیرفعال سازی میکروارگانیسم های موجود در شیر موثر است و با بهینه سازی سیستم، به منظور به حداقل رساندن تغییرات ایجاد شده در خواص کیفی شیر، می تواند به عنوان یک روش مطلوب در جهت ایمنی میکروبی شیر استفاده شود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.