3- تحلیل مراحل کار پلاسمای کانونی   11

3-1 مدل جاروبی یا برف روبی   11

3-2 مدل قطعه ای   13

4- دستگاه نانوفوکوس   14

فصل دوم: طراحی   22

1- مقدمه   23

2- مراحل طراحی یک دستگاه پلاسمای کانونی   24

2-1 محاسبه پارامترهای الکتریکی و دوره تناوب تخلیه   25

2-2 محاسبه شعاع آند   26

2-3  محاسبه طول موثر آند   27

2-4 محاسبه  طول عایق و شعاع داخلی کاتد   27

 

3-  طراحی دستگاه پلاسمای کانونی کوچک 20 ژول   30

3-1    انتخاب سیستم تغذیه الکتریکی مناسب  و دوره تناوب تخلیه   30

3-2  طراحی الکترود داخلی (آند)   31

3-3  طراحی الکترود خارجی (کاتد) و عایق بین الکترود ها.. 33

3-4 طراحی سیستم الکتریکی دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول   37

3-4-1 منبع تغذیه و بانک خازنی   37

3-4-2 سیستم کنترل   37

3-4-3  طراحی سیستم های تخلیه و دمش گاز   38

4- سیستم های آشکارسازی و ثبت اطلاعات   40

فصل سوم: ساخت، نصب و راه اندازی   41

1- مقدمه   42

2- ساخت، نصب و راه اندازی دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول.. 45

2-1   قسمت مکانیکی دستگاه 20 ژول   47

2-2  سیستم تخلیه و دمش گاز   49

2-3   سیستم الکتریکی دستگاه   50

2-4  نصب و راه اندازی و آزمایشات اولیه   57

3- پایش پرتوی   61

فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری   62

مراجع :   66

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

شکل 1-1 ) نمای شماتیک دو دستگاه پلاسمای کانونی 3

شکل 1-2) دو نمونه از تصاویر مربوط به کاربرد پلاسمای کانونی 5

یک مطلب دیگر :

شکل1-3)طرحی از پلاسمای کانونی و مدار مربوط به آن 7

شکل 1-5) نمایی از دستگاه نانوفوکوس 15

شکل 1-6) تصویر بیرونی دستگاه نانوفوکوس 16

شکل 1-7) 17

شکل 1-8) سیگنال های الکتریکی مربوط به ولتاژ، مشتق جریان و جریان 18

شکل 1-9 19

شکل 2-1) بلوک دیاگرام کلی طراحی دستگاه های پلاسمای کانونی 28

شکل 2-2)‌ تصویری از بالا از دستگاه 29

شکل 2-3) میله آند همراه با عایق دور آن و لایه تفلون جدا کننده 32

شکل 2-4) برشی عمودی از دستگاه 35

شکل3-1) دستگاه پلاسمای کانونی کوچک 20 ژول که بر روی میز استیل دو طبقه  نصب شده است. 46

شکل 3-2) اندازه های قسمت های مختلف دستگاه بر حسب میلی متر 48

شکل 3-3) سیستم کلی دستگاه 20 ژول 50

شکل3-4) نمای تابلو فرمان 52

شکل 3-5) شمای دستگاه کنترل الکترونیکی 54

شکل 3-6) بلوک دیاگرام کلی دستگاه 55

شکل 3-7) شمای کلی از طرح دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول 56

شکل3-8) نمونه ای از سیگنال مشتق جریان 58

شکل 3-9) نمونه ای ازسیگنال مشتق جریان 59

شکل 3-10) نمونه ای ازسیگنال جریان 59

شکل 3-11) تغییرات فرکانس تخلیه با فشار در ولتاز تخلیه 16 کیلو ولت 60

شکل 3-12) آرایش TLDهای نصب شده در اطراف دستگاه20 ژول 61

 

فهرست جدول ها

 

جدول1-1مشخصات دستگاه های پلاسمای كانونی موجود در مرکزCCHEN 20

جدول 2-1) مشخصات الکتریکی چند دستگاه پلاسمای کانونی 24

جدول3-1) اسامی برخی از وسایل موجود در آزمایشگاه پلاسمای کانونی کوچک در پژوهشکده فیزیک پلاسما 43

جدول 3-2) مشخصات دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول 47

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

 

 

عملکرد

پلاسمای کانونی

فصل دوم: از معادلات میدان اینشتین تا گرانش مغناطیسی

1-2 از معادلات میدان اینشتین تا گرانش مغناطیسی.. 36

2-2 معادلات خطی میدان.. 37

2-3 قضیه لارمور در گرانش.. 45

فصل سوم: فرمول بندی لاگرانژی در گرانش الکترمغناطیسی

3-1 صورت خطی شده معادلات میدان اینشتین.. 50

3-2  فرمول‌بندی لاگرانژی در گرانش مغناطیسی.. 51

فصل چهارم: اثرهای گرانش مغناطیسی

4-1 اثر ساعت.. 55

4-2  جفت شدگی اسپین –چرخش –گرانش.. 57

4-3 اثر بر انتشار سیگنال‌ها.. 61

نتیجه گیری.. 65

 

منابع.. 66

 

 

چکیده

بحث مورد نظر در این پایان نامه، بررسی برخی اثرات مربوط به میدان گرانش مغناطیسی است. برای این منظور ما ابتدا معادلات گرانش الکترومغناطیسی را از معادلات اینشتین استخراج می‌کنیم که همان تقریب ضعیف معادلات اینشتین هستند.

پس از بدست آوردن تانسور متریک مربوط به آن، نشان می‌دهیم که سقوط آزاد در میدان گرانشی جسم چرخان با جرم زیاد را می‌توان به عنوان حرکت تحت نیروی لورنتزی در نظر گرفت که به وسیله‌ی میدان‌های گرانش مغناطیسی به وجود آمده است. سپس اثرهای ساعت^[1]، جفت شدگی اسپین-چرخش-گرانش و اثر میدان گرانشی بر انتشار سیگنال‌ها تشریح خواهند شد. سپس در مبحث آخر اختلاف زمان انتشار در حضور یک منبع چرخان بدست خواهد آمد و پیشنهادهایی در این به اره مطرح می‌گردد.

کلمات کلیدی: گرانش مغناطیسی، اثر ساعت، تانسور متریک، نیروی لورنتزی، اثر جفت شدگی اسپین – چرخش – گرانش، نسبیت عام

 

 

مقدمه

نظریه‌ی گرانش تاریخی طولانی دارد و همان طور که می‌دانیم قانون گرانش نیوتن (عکس مجذوری) اصلی‌ترین مبنای این نظریه در چهارچوب غیر نسبیتی است. قانون کولن در الکتریسیته منجر به پدید آمدن این ایده شد که اگر بار الکتریکی ساکن میدان کولنی و بار متحرک میدان مغناطیسی تولید کند، بنا به راین جرم متحرک نیز باید میدانی مشابه میدان مغناطیسی تولید کند که آن را میدان گرانش مغناطیسی (مغناطوگرانش) می‌نامند. نظریه نسبیت عام در آغاز معرفی‌اش در سال ۱۹۱۵، بنیان تجربی مستحکمی نداشت. مشخص شده بود که این نظریه حرکت تقدیمی حضیض خورشیدی تیر (عطارد) را به درستی توضیح می‌دهد و از نظر فلسفی نیز به خوبی قانون

یک مطلب دیگر :

سکوت و کتمان//پایان نامه تدلیس در نظام حقوقی

 جهانی گرانش نیوتن را با نسبیت خاص یکپارچه می‌ساخت. اینکه بنا بر پیش بینی نسبیت عام نور در میدان‌های گرانشی خم می‌شد در سال ۱۹۱۹ کشف شده بود، اما آزمون‌های دقیق این نظریه از سال ۱۹۵۹ آغاز شد که پیش بینی‌های آن با دقت‌های بیشتری مورد آزمایش در محدوده میدان‌های ضعیف قرار گرفت. با شروع از سال ۱۹۷۴، تپ اخترهای دوتایی مورد مطالعه قرار گرفتند که امکان تجربه میدان‌های گرانشی بسیار قوی‌تر از آنچه در منظومه شمسی یافت می‌شود را فراهم می‌ساخت. در هر دو مورد محدوده میدان‌های ضعیف (مانند آنچه در منظومه شمسی یافت می‌شود) و میدان‌های قوی‌تر تپ اخترهای دوتایی، پیش بینی‌های نسبیت عام به خوبی به طور محلی مورد آزمایش قرار گرفته‌اند [1]. در نیمه دوم قرن نوزدهم هولزمولر[2] [1] و تیسراند[3] [2] نشان دادند که نیروی گرانش خورشید که بر سیارات منظومه شمسی وارد می‌شود دارای یک مؤلفه اضافی مغناطیسی است و این نیروی اضافی منجر به حرکت تقدیمی سیارات در مدار می‌شود؛ بر این اساس به عنوان عامل حرکت تقدیمی حضیض سیارات در نظر گرفته شدند [1،2]. سپس اینشتین توضیحی بر اساس تصحیحات گرانش الکتریکی[4] مربوط به پتانسیل گرانش نیوتن خورشید ارائه داد؛ نسبیت عام یک نظریه میدان مربوط به گرانش است و شامل میدان گرانش مغناطیسی به علت جریان جرم نیز می‌شود. در واقع نظریه‌ی میدان گرانش مغناطیسی را می‌توان به عنوان یکی از نتایج ادغام گرانش نیوتنی و ناوردایی لورنتز در نظر گرفت.

بر اساس نسبیت عام گردش خورشید به دور خود یک میدان گرانش مغناطیسی تولید می‌کند و تأثیر این میدان بر مدارهای سیاره‌ای ابتدا به وسیله دسیتر[5] [5] و سپس به شکلی عام‌تر توسط لنز و تیرینگ[6] [4] نشان داده شد و مشخص شد که سهم گرانش مغناطیسی در حرکت تقدیمی حضیض سیارات در مقایسه با حرکت اصلی گرانش الکتریکی، باید کوچک‌تر و در جهت مخالف باشد؛ در حقیقت معلوم شد که حرکت تقدیمی لنز-تیرینگ[7]  بسیار کوچک‌تر از آن است که در حال حاضر مشخص شود.

از طرف دیگر شواهدی از میدان گرانش مغناطیسی زمین توسط سیوفولینی[8] و به وسیله ماهواره‌های گستره لیزری لاجیوس I و II ارائه شد [6]. سیوفولینی پیشنهاد کرد که اندازه گیری دقیق این میدان به وسیله ژیروسکوپ های ابر رسانا در ماهواره‌ی واقع در مدار قطبی در اطراف زمین صورت گیرد که یکی از اهداف پروژه GP-B سازمان ناسا می‌باشد [40،7].

گرانش خطی شده[9]، یکی از روش‌های تقریب زدن در نسبیت عام است که در آن جملات غیرخطی از متریک فضا زمان نادیده گرفته می‌شوند تا علاوه بر ساده‌تر سازی مطالعه برخی مسائل، بتوان همچنان پاسخ‌های تقریبی قابل قبولی به دست آورد. در یک تقریب میدان ضعیف، از تقارن‌های پیمانه‌ای به صورت هم شکلی دیفرانسیلی[10]  استفاده می‌شود که در آن بنا به تعریف η تغییر شکل نمی‌دهد. تقریب میدان ضعیف در یافتن مقادیر بعضی از ثابت‌ها در معادلات میدان اینشتین و متریک شوارتزشیلد مفید است.

در فصل اول به کلیات گرانش و نسبیت عام پراخته می‌شود، سپس در فصل دوم، با شروع از معادلات میدان اینشتین، معادلات ماکسول گرانش الکترومغناطیسی استخراج می‌شود و تانسور متریک مربوط به ان بدست می‌آوریم و نیز نشان داده می‌شود که سقوط آزاد در میدان جسم متحرک با جرم زیاد را می‌توان به عنوان حرکت تحت نیروی لورنتزی در نظر گرفت که به وسیله میدان‌های گرانشی به وجود آمده است. سپس قضیه‌ی لارمور در گرانش بیان می‌شود.

در فصل سوم، فرمول‌بندی لاگرانژی از رویکرد اختلال خطی را که در پژوهش‌های مربوط به گرانش مغناطیسی مورد استفاده می‌باشد ارائه می‌شود. در فصل چهارم، اثر ساعت، اثر جفت شدگی اسپین –چرخش –گرانش و اثر میدان گرانشی بر انتشار سیگنال‌ها تشریح می‌شود و با استفاده از اثر میدان گرانشی بر انتشار سیگنال‌ها، اختلاف زمان انتشار را در حضور یک منبع چرخان بدست می‌آوریم و پیشنهادهایی در این به اره مطرح می‌گردد. هدف اصلی ما در این پایان نامه تشریح و توضیح برخی از اثرات میدان گرانش مغناطیسی است.

[1] Clock effect

[2]  G. Holzm¨uller

[3]  F. Tisserand

[4] Gravitoelectric

[5] de Sitter

فصل چهارم: احتراق سریع به وسیله باریکه دوترون. 58
4-1- مقدمه. 59
4-2- از دست دادن انرژی و برد دوترونها در سوخت های  و D³He  62
4-2-1- از دست دادن انرژی دوترون ها در سوخت های  و D³He. 62
4-3- طرح  دوترون ها. 89
4-4- نتیجه گیری. 112
فصل پنجم: ایجاد میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی و گرمایش هدف توسط الکترون های سریع تولید شده با لیزر. 113
چکیده. 114
5-1-مقدمه. 114
5-2- نتایج. 130
5-3- بحث. 134
5-4- نتایج. 151
5-5- نتیجه گیری:. 152
پیشنهادات. 159
فهرست منابع. 160
چکیده انگلیسی. 165
فهرست جدول ها
جدول2-1-داده های منبع انرژی مربوط به SCLL. 30
جدول 2-2- نتایج مر بوط به بازده گرمایی بیشینه. 35
جدول2-3-:بازده گرمایی بیشینه و r_c  بهینه به ازای چند مقدار از پارامتر هایTTD و . 38

 

جدول 3-1- ویژگی های هسته ای پوشش های کاندید. 57
جدول 4-1:مقادیر عددی محاسبه شده مربوط به سهم توان توقف الکترونها و یونها در انرژی های متفاوت دوترونی و دماهای مربوط به سوخت های DT و D³He. 80
جدول 4-2-  Coulomb logarithm of D-e, D-d, D-t and D-3He  for DT and  D3He fuels  in different  energy of deuteron and fuel temperatures. 86
جدول 4-3- مقادیر عددی محاسبه شده مربوط به برد کل بر حسب انرژی دوترونی و دما برای سوخت های   DT و  D³He  به ازای . 89
جدول 4-4- مقادیر عددی سه پارامتر ثابت  برای سوخت­هایD-D،  D-T وHe³ D- 96
جدول 5-1 مقادیر  عددی L , τ_d(s)   برحسب تغییرات T(Kev) و Z_eff 122
جدول5-2-نتایج جذاب بر اساس دانش امروزی. 155
 
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل ها
شکل 1-1- منحنی انرژی بستگی بر نوکلئون برحسب تابعی از جرم هسته ای.  6
شکل 1-2-  روش محصور سازی لختی محرک غیر مستقیم  در NIF. 12
شکل 1-3- سیم پیچ مارپیچی. 14
شکل 1-4- سیم پیچ های  پیچیده شده در اطراف قسمتهای سوار نشده    15
شکل1-5-نمونه ای از هندسه استلاتور. 16
شکل 1-6- هندسه توکامک معمولی را نشان می دهد. منبع: موسسه ماکس پلانک در فیزیک پلاسما. 18
شکل 1-7- پیشرفت به سوی راکتورهای همجوشی. 20
شکل 1-8- سه منبع گرمایش پلاسما در ITER. 22
شکل 1-9- واکنش دوتریم، تریتیوم. منبع: پروژه آموزش فیزیک معاصر  24
شکل 2-1- چرخه توانی برایتونی هلیومی برای طرحSFWB.. 31
شکل2-2- تاثیر مراحل خنک سازی  داخلی بر روی بازده چرخه. 36
شکل2-3- طرح چرخه توانی برایتون هلیومی به همراه باز گرمایش  37
شکل2-4- اثر TTD و   بر روی بیشینه بازده چرخه. 39
شکل2-5- حساسیت بازده چرخه به پارامتر های چرخش. 41
شکل3-1- سطح مقطع اتاقک HAPL.. 48
شکل 3-2- طرحی از زیر نمونه پوشش لیتیوم خود- خنک کننده. 50
شکل 3-3- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در مولفه های پوشش لیتیومی  50
شکل 3-4- طرحی از پوشش زایش  جامد. 52
شکل 3-5- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در اجزای پوشش SB.. 54
شکل 3-6- طرح کلی از مفهوم پوشش DCLL. 54
شکل 3-7- تغییر شعاعی گرمایش هسته ای در پوشش DCLL. 55
شکل4-1:تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت الکترونی برای سوخت DT  ویا D³He در  و تابع پله ای 0. 67
شکل4-2-تغییرات دو بعدی سهم توان توقف دوترونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت دوترونی برای سوخت DT  ویا D³He در  .. 67

یک مطلب دیگر :

شکل4-3- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف تریتونها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت تریتونی برای سوخت DT  در  .  68
شکل4-4- تغییرات دو بعدی سهم توان توقف هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون به ازای دماهای متفاوت هلیومی برای سوخت D³He در . 68
شکل 4-5-شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف الکترونها  بر حسب  انرژی دوترونی  و دماهای الکترونی مختلف برای سوخت DT و یا D³He به ازای  و تابع پله ای0.. 69
شکل 4-6-شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف دوترونها  بر حسب  انرژی دوترونی  و دماهای دوترونی مختلف برای سوخت DT و یا D³He به ازای .. 69
شکل 4-7- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها  بر حسب  انرژی دوترونی  و دماهای تریتونی مختلف برای سوخت DT به ازای . 70
شکل 4-8- شکل تغییرات سه بعدی سهم توان توقف هلیوم ها  بر حسب  انرژی دوترونی  و دماهای هلیومی مختلف برای سوخت D-³He  به ازای . 70
شکل4-9- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف الکترونها  بر حسب تغییرات  انرژی دوترونی و دمای الکترونی برای سوخت  D-T و یا D³He  با ازای  سه چگالی سوخت متفاوت و تابع پله ای 0.. 71
شکل4-10- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف دوترونها  بر حسب تغییرات  انرژی دوترونی و دمای دوترونی برای سوخت  D-T و یا D³He  با ازای  سه چگالی سوخت.. 71
شکل4-11- تغییرات سه بعدی سهم توان توقف تریتونها  بر حسب تغییرات  انرژی دوترونی و دمای تریتونی برای سوخت  D-T با ازای  سه چگالی سوخت.. 72
شکل4-12-تغییرات سه بعدی سهم توان توقف هلیوم ها  بر حسب تغییرات  انرژی دوترونی و دمای هلیومی برای سوخت  D³He با ازای  سه چگالی سوخت.. 72
شکل 4-13 سیم پیچ های  پیچیده شده در اطراف قسمتهای سوار نشده    75
شکل 4-14 تغییرات دو بعدی سهم توان توقف الکترونها و یونها. 79
شکل 4-15- تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی الکترونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT یا D³He  به ازای .. 82
شکل 4-16- تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی دوترونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT  به ازای .  83
شکل 4-17-تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی تریتونها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوختDT  به ازای .. 83
شکل 4-18-تغییرات دو بعدی لگاریتم کولنی هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون در دماهای مختلف مربوط به سوخت D³He  به ازای .  84
شکل 4-19-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به الکترونها بر حسب انرژی دوترون و دمای الکترونی برای سوخت  DT یا D-³He به ازای . 84
شکل 4-20-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به دوترونها بر حسب انرژی دوترون و دمای دوترونی برای سوخت  DT یا D-3He به ازای . 85
شکل 4-21- تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به تریتونها بر حسب انرژی دوترون و دمای تریتونی برای سوخت  DT به ازای . 85
شکل 4-22-تغییرات سه بعدی لگاریتم کولنی مربوط به هلیوم ها بر حسب انرژی دوترون و دمای هلیومی برای سوخت  D-³He   به ازای . 86
شکل 4-23- تغییرات برد کل بر حسب انرژی دوترونی در دماهای متفاوت مربوط به سوخت  DT به ازای . 88
شکل 4-24 :تغییرات برد کل بر حسب انرژی دوترونی در دماهای متفاوت مربوط به سوخت  D³He به ازای . 88
شکل 4-25-. 90
شکل 4-26. 91
شکل4-27  تغییرات دو بعدی  بر حسب .. 91
شکل4-28-شکل دو بعدی تغییرات  بر حسب زمان (s) 92
شکل4-29- شکل دو بعدی تغییرات  بر حسب . 92
شکل4-30- شکل دو بعدی تغییرات  بر حسب . 94
شکل 4-31- شکل سه بعدی تغییرات توان  بجا گذاشته شده باریکه دوترون بر حسب دمای توزیع دوترون و زمان در سوخت. 94
شکل 4-32-. 98
شکل 4-33-  احتمال وقوع واکنش های حرارتی برحسب انرژی  دوترون  در دماهای مختلف سوخت . 99
شکل 4-34-  احتمال واکنش های حرارتی برحسب انرژی دوترون  در دماهای مختلف سوخت D³He. 100
شکل 4-35- تغییرات لگاریتم کولنی بر هم کنش  بر حسب انرژی ذره آلفا و دمای الکترون. 101
شکل 4-36- انرژی بجاگذاری ذرات آلفا (خط بنفش ) ، توان باریکه دوترون (سبز نقطه چین -خط) و  تعداد دوترونها رسیده به سوخت بر واحد زمان ( قرمز خط چین). 102
شکل 4-37- توان بر واحد حجم ( آهنگ حجمی انرژی)  ایجاد شده  ناشی از گرمایش ذرات آلفا در سوخت D-T .. 105
شکل 4-38 توان بر واحد حجم ( آهنگ حجمی انرژی)  ایجاد شده  ناشی از گرمایش ذرات آلفا در سوخت     D-³He  .. 106
شکل 4-39- برد ذره آلفا در مرکز لکه داغ  در چگالی های مختلف سوخت  107
شکل 4-40- توان بر واحد حجم (آهنگ حجمی)  افزایش انرژی ناشی  از جاگذاری  انرژی ذرات آلفا در سوخت D-T ( بر اساس رابطه 5 زیر )  108
شکل 4-41- توان بر واحد حجم (آهنگ حجمی)  افزایش انرژی ناشی  از جاگذاری  انرژی ذرات آلفا در سوخت  D-³He. 108
شکل 4-42- آهنگ حجمی پراکندگی انرژی ناشی از هدایت الکترون ( ). 109
شکل5-1  تغییرات سه بعدی  شدت میدان الکتریکی برحسب عدد اتمی بار موثر و دما. 115
شکل 5-2- تغییرات دو بعدی  شدت میدان الکتریکی  برحسب دما به ازای مقادیر مختلف بار موثر. 116
شکل5-3- تغییرات دو بعدی  مقاومت ویژه  اسپیتزر  برحسب دما و  مقادیر مختلف بار موثر. 116
شکل5-4-  تغییرات سه بعدی  مقاومت ویژه اسپیتزر  برحسب بار موثر و دما. 117
شکل5-5- تغییرات دو بعدی میانگین عمق نفوذ برحسب تغییرات دما به ازای مقادیر مختلف بار موثر. 118
شکل5-6-تغییرات دو بعدی نیمه لگاریتمی  زمان خنثی سازی (s) برحسب دما(KeV) و  مقادیر مختلف بار موثر. 120
شکل5-7-  تغییرات سه بعدی  زمان خنثی سازی  برحسب بار موثر و دما  120
شکل5-8- تغییرات دو بعدی زمان پخش  برحسب دما و  مقادیر مختلف بار موثر. 121

 

یک مطلب دیگر :

2-1 مدول الاستیک. 13

2-2 مدول یانگ. 13

2-3 مدول برشی. 14

4-2 مدول حجمی………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………….. 14

2-5 کاربرد مدول یانگ. 14

2-6 مواد خطی و غیر خطی. 14

2-7 مواد جهت دار. 15

2-8 تعریف سختی. 15

2-9 ارتباط سختی با الاستیسیتی. 15

2-10 موارد استفاده مدول در مهندسی. 16

2-11 نظریه انیشتین در مورد گرمای ویژه بلورها. 16

2-12 نظریه دبای در مورد ظرفیت گرمایی بلورها. 20

2-13 تابع توزیع. 24

2-14 تقریب میدان میانگین. 28

فصل سوم

3-1 پارامترگرون آیزن. 32

3-2 تئوری…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………. 34

3-3 روش کار…………………………………………………………………………………………….. 37

 

فصل چهارم

4-1 بحث ونتایج. 39

4-2 نتیجه گیری. 46

منابع………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………. 48

شکل ‏2‑1 شکل ظرفیت گرمایی نقره 17

شکل ‏2‑2 مقایسه ظرفیت گرمایی تجربی الماس با مقدار پیش‌بینی شده انیشتین 19

شکل ‏2‑3  تابع توزیع شعاعی برای پتانسیل لنارد جونز 26

شکل ‏3-1  نمای کلی از محاسبات عددی انجام شده جهت محاسبه مدول حجمی 37

شکل ‏4‑1 منحنی مدول بالک برحسب چگالی 40

شکل ‏4‑2  منحنی چگالی وابسته به پارامتر گرون آیزن 41

شکل ‏4‑3  منحنی دمای دبای برحسب چگالی 43

جدول‏ 1-4ارتباط بین خروجی ما و نتایج اندرسون 44

جدول‏ 4-2 تصحیح کوانتومی مدول حجمی 45

 

 

 

 

 

 

 

 

              فصل اول

 

 

 

 

 

 

 

یک مطلب دیگر :

1-1   مقدمه

در عصر حاضر پی بردن به خواص ترمودینامیکی مواد یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های دانشمندان به‌خصوص فیزیکدانان و شیمیدانان است و این مهم از ابتدای تحقیقات علمی تاکنون وجود داشته است.

بعلاوه ما همیشه به دنبال روش‌های آسان برای پی بردن به این خواص هستیم چراکه روش‌های آزمایشگاهی بسیار زمان‌بر و پرهزینه هستند.در این پایان‌نامه سعی شده است که با استفاده از ابزار مکانیک آماری به روشی آسان برای محاسبه و تخمین مدول بالک جامدات دست‌یابیم. در آخر نتایج خود را با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه می‌کنیم. انشاا… که مطالب این پایان‌نامه مفید و مورداستفاده قرار گیرد.                                                                                                        

1-2 انرژی آزاد هلمهولتز[1]

از انرژی آزاد هلمهولتز F میتوان برای به دست آوردن فشار P یک جامد استفاده کرد. برای تعداد زیادی از جامدات در سرامیک‌ها و ژئوفیزیک ،F دارای سه بخش است:

(1-1)

که  پتانسیل یک شبکه ایستا در صفر مطلق است،  انرژی ارتعاشی به دلیل حرکت اتم‌ها به‌طوری‌که هر یک مجبور به ارتعاش اطراف نقطه شبکه‌اند و  پتانسیل ناشی از الکترون‌ها است. در بعضی جامدات، پتانسیل‌های دیگری از قبیل مغناطیس کنندگی و اثرات اپتیکی سهیم‌اند ولی در این کار این پتانسیل‌ها مهم نیستند  زیرا تا حد زیادی به نارساناها وابسته‌اند.

تعداد زیادی از مواد معدنی عایق‌اند، در چنین مواردی  را می‌توان نادیده گرفت اما در مورد آهن نباید نادیده گرفته شود. در اینجا سه تابع ترمودینامیکی وجود دارد که به‌وسیله آن P و V به دیگر متغیرهای ترمودینامیکی ربط داده می‌شود.

انرژی آزاد هلمهولتز

(2-1)

انرژی گیبس[2]

(3-1)

آنتالپی[3]

(4-1)

که  آنتروپی[4]،  انرژی داخلی،  آنتالپی است. گاهی اوقات  و  انرژی‌های آزاد نامیده می‌شوند. در سیستم‌های ترمودینامیکی که حجم و دما متغیرهای مستقل‌اند رابطه (2-1) مناسب است، درنتیجه انرژی آزاد هلمهولتز برای بسیاری از مشتقات به‌کارگیری خواهد شد.از طرفی دستگاه بیشتر از مقدار کاری که در فرآیند همدما انجام می‌دهد انرژی آزاد هلمهولتز از دست می‌دهد. به نحو مشابه تغییر انرژی آزاد گیبس دستگاه به مراتب بیشتر از کار غیر فشار حجمی است که در دما و فشار ثابت انجام می‌شود. معادله حالت فشار برحسب متغیرهای  و  به شکل روبرو تعریف می‌شود:  (5-1)        معادله حالت از  به دست خواهد آمد. به‌ویژه در معادله  (5-1)  همچون معادله حالت ،سهم دگرشکلی را برای  را در نظر نمی‌گیریم، به این دلیل که نادیده گرفتن سهم دگرشکلی قابل توجیه است زیرا فشار در قیاس با تنش برشی بزرگ‌تر است.

1-3 معادله‌های اساسی ترمودینامیک

برحسب ، معادله‌های اساسی ترمودینامیک به‌صورت زیر هستند:

(6-1)

(7-1)

(8-1)

(9-1)

(10-1)

(11-1)

که  ظرفیت گرمایی ویژه در حجم ثابت است ،    مدول حجمی ،  ضریب انبساط حجمی است. فشار به‌صورت زیر داده می‌شود:

(12-1)

همچنین  را برحسب(10-1) و (11-1) به‌صورت زیر است:

(13-1)

4-1 فشار معادله حالت

برای یک نارسانا از   و  که  انرژی گرمایی و  انرژی ارتعاشی دمای صفر است. که یک‌ترم کوچک ناشی از مکانیک کوانتومی است که بیان مناسب‌تر برای  که در آن اثرات  و اثرات گرمایی به‌صورت واضح جداشده‌اند به‌صورت زیر است:

(14-1)

که  بیان‌گر صفر مطلق است. با استفاده از معادله (9-1) و(14-1) داریم :

(15-1)