آرایه های آشکارسازی بهمن های گسترده ی هوایی وجود یک ناهمسان گردی شمالی-جنوبی در توزیع سمتی بهمن ها را نشان می دهند. از آن جا که این اثر در ارتفاعات بالاتر و در زوایای سرسویی بیش تر، افزایش می یابد، میدان زمین مغناطیسی به عنوان یک عامل موثر در توجیه این ناهمسان گردی بیان می شود. رصدخانه ی پرتو کیهانی البرز در دانشگاه صنعتی شریف، یکی از این آرایه های آشکارسازی بهمن های هوایی است که در ارتفاع 1200 متر از سطح دریا قرار دارد. به منظور بررسی اثر میدان زمین مغناطیسی بر ذرات ثانویه ی بهمن های گسترده ی هوایی، تعداد قابل توجهی بهمن را با در نظر گرفتن شرایطی مشابه با شرایط آزمایش انجام گرفته در رصدخانه ی البرز، شبیه سازی کردیم. این شبیه سازی را در گام نخست با انتخاب چند فرض ساده کننده و با توجه به اصول فیزیکی حاکم بر مسئله، خودمان برنامه نویسی کردیم. پس از بررسی های پی درپی دریافتیم که تولید بهمن های گسترده ی هوایی با این روش، بسیار پیچیده است و در مدت زمان محدود یک پروژه ی کارشناسی ارشد نمی گنجد. بنابراین در مرحله ی دوم، تعداد زیادی بهمن گسترده ی هوایی را توسط کد corsika برای دو حالت (i نبود میدان زمین مغناطیسی و (ii در حضور این میدان تولید کردیم و آن ها را مورد بررسی و مقایسه قرار دادیم. یکی از نشانه های وجود میدان، اثرات کاملاً متضادی است که بر روی ماده و پاد ماده (مثلاً الکترون و پوزیترون یا میون مثبت و منفی) ایجاد می کند. ما در این پروژه، ابتدا آرایش مرکز توزیع ذرات ثانویه را تعیین نمودیم. در بررسی این پارامتر، رفتار متضادی را در توزیع ذرات و پاد ذرات در حضور میدان زمین مغناطیسی مشاهده کردیم. پس از آن در بررسی توزیع ذرات سازنده ی هر بهمن، یک ناهمسان گردی شمالی-جنوبی در توزیع ذراتِ تولید شده به دست آمد که این نتیجه در توافق با نتایج به دست آمده در آزمایش است.

امروزه بشر در بسیاری از زمینه ها، ارتباطات، ناوبری، مخابرات، جستجو، امداد، هواشناسی، تحقیقات و دفاع وابسته به ماهواره هاست. ماهواره هایی که هر یک با هزینه های چند میلیون دلاری به بهره برداری رسیده اند که دارای سیستم کنترل، حفاظت و پشتیبانی بسیار پیشرفته اند. با این حال در دو دهه اخیر اختلالاتی در عملکرد آنها دیده شده، که ناشی از تغییرات جدید موجود در فضا و به خصوص لایه یون سپهر است که قادر به آسیب رساندن به مصنوعات بشری در فضا یا درون زمین و سلامت انسان ها را داراست. شراره های خورشیدی x-ray شدید، که از لایه یون سپهر عبور می کنند؛ می توانند در عملکرد ماهواره های مخابراتی اختلال ایجاد کرده و سبب قطعی های گسترده برق در زمین شوند. هدف ما در این پایان نامه این است که بتوانیم با هزینه کم، به ساخت دستگاهی بپردازیم که بتواند به بررسی لایه یون سپهر، ثبت طوفان های خورشیدی و شراره های خورشیدی x-ray ، بپردازد. در یک اقدام جمعی دانشگاه استنفورد به طرح ریزی پروژه هایی به نام sid monitor و awesome monitor پرداخته است و پس از جمع آوری این داده ها آنها را به سازمان ngdc ارائه می دهد. در این راستا آقای percival andrews نویسنده کتاب how to build your own radio telescope و آقای lionel loudet هر کدام به ترتیب به ساخت سیستم هایی جهت دریافت این طوفان ها، اولی با سیستم فیلترینگ بیرونی و دومی با سیستم فیلترینگ درونی پرداخته اند. سپس ما بر آن شدیم که برای اولین بار در کشور به ساخت چنین سیستم هایی به نام ssrt بپردازیم و پس از ساخت تا حدودی به تحلیل داده های دریافتی از این سیستم ها بپردازیم.

آشکار ساز تکثیر کننده گازی الکترون gem از یک فویل متخلخل عایق از جنس کاپتون با چگالی بالا با آرایش هندسی منظم به ضخامت 50 میکرومتراست که برروی آن لایه نازکی ازمس لایه نشانی می شود. با اعمال پتانسیل متفاوت بین دو سر فویل میدان الکتریکی در داخل حفره ها به وجود آمده و باعث می شود هر حفره به منزله یک تکثیر کننده عمل کند.این آشکار ساز در بسیاری از شاخه ها ازجمله فیزیک هسته ای فیزیک انرژی بالا ،تصویربرداری پزشکی و.... کاربرد دارد. هدف اصلی این پروژه شبیه سازی طبقه تکثیر کننده الکترونی گازی gem در ابعاد میکرو ونانو یا ngem به وسیله نرم افزار comsol و هم چنین کد بسیار قدرتمند garfield است برای ساخت نانو حفره های این آشکارساز به عنوان طبقه تکثیر کننده روش آندایزینگ آلومینیوم معرفی شده است . در این پروژه ابتدا هندسه آشکارساز و میدان الکتریکی آن توسط comsol شبیه سازی شده و سپس این نتایج وارد نرم افزار گارفیلد می گردد و سپس توسط این نرم افزار با محاسبه ضرایب گاز و با توجه به میدان الکتریکی و قسمت قبل ، سرعت رانشی ، ضریب نفوذ ، ضریب تاون سند الکترون در آشکارساز و همین طور بهره آن شبیه سازی و محاسبه می شود. برای آشکار ساز گازی میکرو چند نوع گاز مختلف مورد بررسی قرارگرفته و از بین آنها ترکیب آرگون و دی اکسید کربن به نسبت 70%-30% و آرگون خالص به جهت رفتار بهینه اش در شبیه سازی ، انتخاب شده است. برای نانو آشکارساز نیزبا بهینه سازی هندسه با کمک شبیه سازی ، ضخامت نانو حفره 1 میکرومتر و قطرآن 300 نانومتر بدست آمد. آشکار ساز گازی نانو ارائه شده دیگر نیازی به ولتاژ بالانداشته و با ولتاژ بسیار پایین نیز می توان به بهره مناسب دست یافت.از خصوصیات این آشکارسازمی توان به قابل حمل بودن و قیمت ارزان آن اشاره نمودعلاوه بر آنکه امکان ساخت آن در داخل کشور میسر است.اگرچه بهره آشکار ساز گازی نانو نسبت به نوع میکروآن کمتر می باشد اما برای جبران آن و رسیدن به بهره های بالاتر می توان از تعداد طبقات دوگانه یا سه گانه استفاده نمود . نکته قابل ذکر دیگرآنکه شبیه سازی آشکار ساز گازی نانو برای اولین بار در جهان و در کشور صورت گرفته و تا کنون چنین شبیه سازی در مقیاس نانو انجام نشده است. همچنین نرم افزار قدرتمند گارفیلد نیز برای اولین بار در کشور استفاده شده است که می تواند راهگشای بسیاری از پژوهشگران درزمینه شبیه سازی آشکار سازهای گازی باشد

آشکارسازهای سوسوزن (که شبیه سازی آن ها بخشی از موضوع این پایان نامه می باشد)، از پرکاربردترین آشکارسازهای جهان است. مکانیزم عملکرد و ساختار ساده ی این آشکارسازها، استفاده از آن ها را آسان می کند. همچنین قیمت اندک آن ها در مقایسه با آشکارسازهای حالت جامد، مزیت مهمی برای این آشکارسازها محسوب می شود. این آشکارسازها معمولا از سه جزء اصلی تشکیل می شوند: سوسوزن پلاستیکی، محفظه ی نوری و تکثیر کننده نوری. در اثر عبور یک ذره ی باردار (مثل الکترون، میون، پروتون و ...) هزاران فوتون از سوسوزن گسیل می شود. این فوتون ها در داخل محفظه ی نوری مسیر های متفاوتی را طی می کنند تا در نهایت به تکثیر کننده نوری برسند. کارِ تکثیر کننده نوری (pmt) این است که جریان فوتونی را تبدیل به جریان الکتریکی کند. این جریان الکتریکی در سیستم الکترونیکی که به آشکارساز متصل است ثبت و قابل مشاهده خواهد بود. یک ذره باردار یونیزه کننده، بخشی از انرژی اش را در مسیری که داخل سوسوزن پلاستیکی طی می کند، از دست می دهد. اگر فرض کنیم که مقدار انرژی به جای مانده در سوسوزن پس از عبور ذره ی باردار از آن، مساوی باشد با مقدار انرژی ای که یک ذره با یونیزاسیون کمینه (mip) در یک ماده جاذب سبک (نسبت عدد اتمی به عدد جرمی از مرتبه 5/0 باشد)، به جای می گذارد؛ در آن صورت ذره ی باردار حدود mev 2 از انرژی اش را در هر گرم بر سانتی متر مربع از سوسوزن از دست خواهد داد (de/dx = 2 mev/gcm-2) [4]. از روی چگالی سوسوزن و نیز خروجی نوری آن می توان، تعداد فوتون هایی را که در هر سانتی متر از سوسوزن تولید می شوند محاسبه کرد. برای سوسوزن نوع ne102a که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است، چگالی gcm-2 032/1 [5] و خروجی نوری 10000 فوتون بر هر mev می باشد [6]، در نتیجه تعداد فوتون های تولید شده در هر سانتی متر از سوسوزن از مرتبه 20000 فوتون با طول موج حدود 423 نانو متر خواهد بود. سوسوزن همه فوتون ها را به طور همزمان گسیل نمی کند، بعضی فوتون ها زودتر و بعضی دیرتر تابش می شوند. تابع توزیع زمانِ تابش فوتون ها به صورت رابطه ی زیر خواهد بود: i=i_0 (e^(-t/?_1 )-e^(-t/?_2 )) که ?_1 و ?_2، به ترتیب 4/2 و 6/0 نانوثانیه اند. با در نظر گرفتن تمام ویژگی های بیان شده برای سوسوزن و شکل هندسی محفظه ی نوری آشکارساز، شبیه سازی انجام شد. یکی از مهم ترین خروجی های برنامه طیف زمانی فوتون ها است که در واقع نمودار تعداد فوتون های رسیده به تکثیر کننده در بازه های زمانی مشخص بر حسب زمان رسیدن آن ها به تکثیر کننده است. همچنین این منحنی اطلاعات بسیاری درباره نحوه رفتار زمانیِ آشکارسازها، نظیر زمان سعود و پهنای زمانی طیف را در اختیار ما قرار می دهد. از خروجی های دیگر این برنامه، تعیین سرنوشت فوتون های تولید شده در سوسوزن و تعداد کل فوتون های رسیده به تکثیر کننده است.