دانلود پایان نامه:اثرات میدان مغناطیسی محوری و کانال یونی بر انتشار امواج در لیزر الکترون آزاد با ویگلر پیچشی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : فیزیک

گرایش :اتمی و مولکولی

عنوان : اثرات میدان مغناطیسی محوری و کانال یونی بر انتشار امواج در لیزر الکترون آزاد با ویگلر پیچشی

دانشگاه مازندران

دانشکده علوم پایه

پایان نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته فیزیک گرایش اتمی و مولکولی

 

موضوع:

اثرات میدان مغناطیسی محوری و کانال یونی بر انتشار امواج در لیزر الکترون آزاد با ویگلر پیچشی

 

استاد راهنما:

دکتر تقی محسن پور

 

استاد مشاور:

دکتر سعید میرزانژاد

 

اساتید داور:

دکتر خدیجه علوی

دکتر فرشاد صحبت زاده

 بهمن ماه 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده               در این پایان نامه ناپایداری امواج الکترومغناطیس پلاریزه راستگرد و چپگرد و امواج الکترواستاتیک در لیزر الکترون آزاد با ویگلر پیچشی و ترکیب کانال یونی و میدان مغناطیسی محوری بررسی می‌کنیم. ترکیب کانال یونی و میدان مغناطیسی محوری به عنوان عامل عدم واگرایی کانال یونی بکار می رود. با استفاده از معادلات سیالی رابطه پاشندگی امواج الکترومغناطیس و الکترواستاتیک بدست می‌آوریم. این رابطه پاشندگی به منظور مطالعه برهم کنش ناپایدار امواج به طور عددی برای مدارهای گروه I و II حل می‌کنیم. حل عددی نشان می‌دهد که نرخ رشد در مدارهای گروه I در حضور کانال یونی و میدان مغناطیسی محوری افزایش می یابد و برای مدارهای گروه II کمی کاهش می یابد. واژه های کلیدی:لیزر الکترون آزاد، ویگلر پیچشی، کانال یونی، میدان مغناطیسی محوری، رابطه پاشندگی، نرخ رشد. فهرست مطالبعنوان                                                                                                         صفحهفصل اول- مقدمه ای بر لیزر الکترون آزاد1-1- مقدمه........................................................................................ 21-2- اجزاء لیزر الکترون آزاد .......................................................................41-3- اصول کار لیزر الکترون آزاد ................................................................. 71-4- رژیم های عملیاتی لیزر الکترون آزاد...............................................................111-5- مقدمه ای بر لیزر الکترون آزاد با کانال یونی.................................................... 12 فصل دوم - دینامیک الکترون‌ها در لیزر الکترون آزاد با کانال یونی و میدان مغناطیسی محوری 2-1- مقدمه ............................................................................................... 172-2- دینامیک الکترون‌ها در لیزر الکترون آزاد ....................................................... 182-3- شرط پایداری مدارها ............................................................................. 222-4- حل عددی ..........................................................................................26فصل سوم- اثرات میدان مغناطیسی محوری و کانال یونی بر انتشار امواج در لیزر الکترون آزاد با ویگلر پیچشی3-1- مقدمه .............................................................................................. 363-2- معادلات پایه ...................................................................................... 373-3- نتایج حل عددی.................................................................................   543-3-1- حل عددی برای مدارهای گروه I ...........................................................   543-3-2- نتایج حل عددی برای مدارهای گروه II با ...................................... 573-3-3- نتایج حل عددی برای مدارهای گروه II با .................................... 60 فصل چهارم- نتیجه گیری1-4- مقدمه .............................................................................................. 644-5- پیشنهادات.........................................................................................  66منابع و ماخذ .............................................................................................. . 67 فهرست اشکالعنوان                                                                                                                   صفحه فصل اول:شکل(1-1)- نمایی کلی از لیزر الکترون آزاد ............................................................. 5 شکل(1-2)- نمایی کلی از ویگلر پیچشی ..................................................................6 شکل(1-3)- طیف تقریبی طول موجی که توسط هر یک از شتابدهنده ها حاصل می گردد ......7 شکل(1-4)- شرط تشدید زمانی رخ می دهد که الکترون پس از طی کردن یک پریود ویگلر به اندازه یک طول موج تابشی از پالس لیزری عقب بیفتد و تا زمانی که این تفاوت سرعت بین باریکه الکترونی و موج الکترومغناطیس تنظیم شود همواره انرژی از باریکه به موج نوری منتقل می‌شود......................................................................................................... 10 شکل(1-5)- یک باریکه الکترونی نسبیتی که از یک پلاسمای یونیزه شده منتشر می شود الکترون های پلاسما توسط راس باریکه به بیرون رانده می شوند و یک کانال یونی غیر خنثی از یون های مثبت با کانال یونی باقی می‌ماند که سبب تمرکز الکترون های باریکه می‌شود .....................13 فصل دوم:شکل (2-1)- بر حسب وقتی ........................................ 27شکل (2-2)- بر حسب وقتی ........................................ 28شکل(2-3)- بر حسب .................................................29شکل (2-4)- تابع زمانی که بر حسب وقتی .................. 30شکل(2-5)- تابع برای حالت بر حسب ...................... 31شکل (2-6)- تابع زمانی که   برحسب    وقتی .................. 32شکل(2-7)- بر حسب وقتی دارای مقادیر مختلفی باشد............... 33شکل (2-8)- بر حسب وقتی دارای مقادیر مختلفی باشد............ 34فصل سوم:شکل (3-1)- نمودار نرخ رشد امواج راست و بار-فضا به ازای 2/0 ، منحنی a به ازای 0 ، منحنی b به ازای 1/0 ، منحنی c به ازای2/0 و منحنی d به ازای 3/0 ............................................................................. 55شکل (3-2)- نمودار نرخ رشد امواج راست و بار-فضا به ازای 3/0 ، منحنی a به ازای0 ، منحنی b به ازای 1/0 ، منحنی c به ازای2/0 و منحنی d به ازای 3/0 .................................................................... 56شکل (3-3)- بر حسب برای مدارهای گروهII با .............. 58شکل (3-4)- بر حسب برای مدارهای گروهII با ............ 59شکل (3-5)- بر حسب برای مدارهای گروهII با .............. 60شکل (3-6)- بر حسب برای مدارهای گروهII با .............. 61 علایم اختصاریFEL ........................................................ ...................... free electron laser فصل اول- مقدمه ای بر لیزر الکترون آزاد 1-1- مقدمهلیزر الکترون آزاد (FEL)[1] طرحی کلاسیکی است که می تواند تابش همدوس با توان بالا در ناحیه وسیعی از طیف الکترومغناطیس بسازد. در حالی که لیزرهای گازی و لیزر های حالت جامد فقط در طول موج‌های تابش دارند که در اصطلاح مکانیک کوانتمی معادل با گذار الکترون از یک تراز انرژی به تراز دیگر باشد. لیزرهای رنگ نیز، دریک محدوده طیفی محدود کوک پذیر هستند و نیاز به یک لیزر گازی برای پمپاژ دارند و به طور نسبی در ترازهای توان پایین به فعالیت واداشته می شوند. علاوه بر این، لیزر معمولی به طور متداول تنها چند درصد انرژی دریافتی به نور تبدیل می‌کند، محاسبات نظری نشان می‌دهد که لیزر الکترون آزاد قادر است به بازده بالای 65٪ دست یابد در حالی که راندمان آن 40٪ در آزمایشگاه نشان داده شده است. در یک لیزر معمولی موج الکترومغناطیس در یک تشدید کننده با عبورهای متوالی از محیط فعال و با بهره گیری از فرآیند گسیل القایی تقویت می‌شود اما در لیزر الکترون آزاد مبادله انرژی از طریق برهمکنش موج الکترومغناطیسی با باریکه الکترونی که در میدان حرکت می‌کند، صورت می‌گیرد.در سال 1951 هانز ماتس[2] از دانشگاه استنفورد به طور تحلیلی نشان داد که موج تابشی می‌تواند همراه باریکه الکترونی عبور کننده از میان موجبر مغناطیسی تقویت شود[3-1]. که این تحلیل، بعدها پایه تئوری عملکرد لیزر الکترون آزاد شد. ماتس و همکارانش در مدت کوتاهی با انجام آزمایشات، موفق به تولید دو تابش ناهمدوس در بخش آبی- سبز طیف و انتشار همدوس در طول موج‌های میلیمتری طیف شدند. استفاده از میدان‌های مغناطیسی متناوب در میزر (تقویت مایکروویو از طریق گسیل القائی تابش) برای توان‌های بالاتر، توسط تیوپ‌های مایکروویو قابل دسترس، به طور مستقل توسط رابرت فیلیپس[3] در سال 1957 انجام شد[4،5]. واژه یوبیترون [4] در این زمان به عنوان مخفف برای برهمکنش باریکه نوسانی مورد استفاده قرار گرفت. با این حال، استفاده از لیزر الکترون آزاد به رسمیت شناخته نشده بود، برنامه یوبیترون در سال 1964 به علت یک تغییر کلی در استفاده از خلاء در فیزیک حالت جامد و فیزیک کوانتومی، متوقف شد. ظهور مجدد علاقه به این مفهوم، در اواخر سال 1970 هنگامی که میدی[5] و همکارانش دستگاه لیزر الکترون آزاد را که در طول موج‌های مادون قرمز عمل می‌کرد، تولید کردند، روز افزون گشت[6]. اصطلاح لیزر الکترون آزاد در سال 1975 توسط جان میدی[6] برای توصیف یک آزمایش در دانشگاه استنفورد، استفاده شد[8،7]. در این آزمایش با استفاده از باریکه الکترونی شتاب‌دهنده خطی فرکانس رادیویی، یک گسیل القایی با طول موج mμ 6/10 در محدوده فروسرخ طیف تولید شد[11-9]. اولین لیزر نوری الکترون آزاد اپتیکی با استفاده از حلقه‌های ذخیره سازی انباشتی در دانشگاه پاریس ساخته شده است که روی بیش از یک طیف گسترده تنظیم پذیر بود[15-12].طرح‌های کاربردی از لیزر الکترون آزاد در این زمانه، طیف وسیعی از آزمایشات فیزیک حالت جامد تا زیست شناسی مولکولی را در بر می‌گیرد و طرح‌های جدید گوناگونی برای اهداف ارتباطاتی، راداری و ... در حال توسعه هستند. علاوه بر کارهای پژوهشی، لیزر الکترون آزاد در زمینه های چون گرم کردن پلاسمای محصور شده به طریق مغناطیسی و برای گداز هسته ای کنترل شده، استفاده می‌شود. لیزرهای الکترون آزاد بخصوص برای جراحی مناسب‌اند. کاربرد بحث انگیز لیزرهای الکترون آزاد با توان زیاد و تپ بلند در امور نظامی از جمله در انهدام موشکهای بالستیکی است. در آزمایش‌های اولیه پژوهشگران از یک ویگلر صفحه ای به طول 15 متر با دوره ثابت و دامنه یکنواخت استفاده کردند، از آن موقع تا کنون طول ویگلر به 25 متر رسانده اند و برای بالا بردن بازه تبدیل انرژی، کارهای در جهت دوکی شکل کردن ویگلر در جریان است. در حال حاضر، لیزر الکترون آزاد تا حد زیادی به آزمایشگاه محدود شده است. هم اکنون، اصول بنیادی لیزر الکترون آزاد به خوبی درک شده و هدف پژوهش‌ها در مرحله اول توسعه و تکامل چشمه‌های باریکه الکترون و طرح‌های ویگلر است[16]. 1-2- اجزاء لیزر الکترون آزاددر شکل (1-1) نمایی کلی از لیزر الکترون آزاد نشان داده شده است، همانطور که می‌بینیم لیزر الکترون آزاد از 2 بخش اساسی تشکیل شده است:الف) میدان مغناطیسی دوره ای: به وسیله تعدادی آهنربا ( دائمی یا الکتریکی[7]) که موسوم به ویگلر[8] یا آندیولیتری[9] است، ایجاد می‌شود که توسط آن انرژی جنبشی الکترون‌ها به موج الکترومغناطیسی منتقل شده و سبب تقویت موج الکترومغناطیس می شود. این میدان ویگلر باعث حرکت تناوبی در الکترون‌ها می شود.  شکل(1-1)- نمایی کلی از لیزر الکترون آزاد نکته دیگر در طراحی ویگلر، انتخاب ویگلر تخت[10] و یا مارپیچی[11] می باشد. ویگلر پیچشی در اثر عبور جریان از سیم پیچ مارپیچی ایجاد می‌شود و در این نوع ویگلر میدان مغناطیسی از محور تقارن به سمت خارج افزایش می‌یابد و این افزایش میدانی عاملی است که از دور شدن الکترون‌ها از محور تقارن در اثر نیروی دافعه بینشان جلوگیری می‌کند و باریکه الکترون را در مسیری حلزونی هدایت می‌کند. در ساخت ویگلر تخت از آهنرباهای دائمی استفاده می‌شود که ساخت آن ساده تر و کم هزینه تر از ویگلر مارپیچی هست و تنظیمش ساده‌تر می‌باشد و قابل تنظیم بودن شدت میدان مغناطیسی و طول موج ویگلر مزیت ویگلر تخت هست که از آن برای ساخت ویگلرهای دوکی شکل (ویگلر باریک شونده[12]) می‌توان استفاده کرد.[16]میدان ویگلر تخت از ترکیب آهنرباهای دائمی ساخته می شود، تک بعدی می باشد و به صورت زیر می‌باشد:میدان ویگلر پیچشی سه بعدی در تقریب یک بعدی ، به صورت زیر نوشته می شود:که به این ویگلر مارپیچی ایده آل می گویند[17،16].شکل(1-2)- نمایی از ویگلر مارپیچی ب) شتابدهنده: الکترون ها در شتاب دهنده سرعت می‌گیرند و با سرعتی نزدیک به سرعت نور به داخل میدان مغناطیسی ویگلر فرستاده می‌شوند. هر نوع شتاب‌دهنده طیف محدودی از طول موج تابشی مورد استفاده را تولید می‌کند، که در شکل (1-3) طیف تقریبی طول موجی که هر شتاب‌دهنده تولید می‌کند را نشان داده ایم : شکل(1-3)- طیف تقریبی طول موجی که توسط هر یک از شتاب‌دهنده ها حاصل می گردد. [1] free electron laser[2] Motz[3] Robert Philips[4] Ubitron[5] Madey[6] Jahn Madey[7] Electromagnet[8] Wiggler[9] Undulator[10] Planar[11] Helical[12] Trapered wigglerتعداد صفحه : 81قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید