مجله علوم و فنون هسته ای
سال:1398 | دوره:40 | شماره:89 (پیاپی 3) |تعداد مقالات:17

یکی از روش های سریع، ایمن و پاک برای تولید نانوذره های کلوییدی با ویژگی های مختلف ساختاری و نوری، روش کندوسوز لیزر تپی در محیط مایع است. در صورتی که، دیگر روش های ساخت نیاز به دمای بالا، زمان واکنش طولانی و رویه های شیمیایی چند مرحله ای دارند. این مقاله شبیه سازی فرایند کندوسوز لیزر تپی و عامل های مؤثر بر ویژگی های نانوذره های تولیدی عنصرهای تیتانیم، سیلسیم و تنگستن در محیط آب مقطر به ارتفاع یک سانتی متر از سطح نمونه را مورد بررسی قرار می دهد. بدین منظور لیزر نئودیمیم-یاگ تپی با پهنای زمانی ns، طول موج های 1064 و 532nm و قطر کانونی 200 mm به کار گرفته شد. هم چنین محاسبه ها با در نظر گرفتن تأثیر محیط آب مقطر واثر تعداد مختلف تپ لیزر در نرخ کندگی مورد بررسی قرار گرفت. توزیع دما روی سطح فلز، میزان کندگی و شاریدگی آستانه ی کندگی با مدل انتقال حرارت دو سیالی و توسط نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس به دست آمد.

در این مقاله یک سیستم تصویرگیری دوربین کامپتون متشکل از چندین لایه آشکارساز پرا کننده از جنس سیلیم و یک لایه ی آشکارساز جاذب از نوع لوتسیم-ایتریم اکسی اورتوسیلیکات (LYSO)، طراحی و توسط کُد جیانت شبیه سازی شد. ابتدا با استفاده از یک چشمه ی نقطه ای گاما با انرژی های مختلف، کارایی و دقت سیستم برحسب تعداد آشکارسازهای پراکننده محاسبه و بهینه شد. پس از انتخاب بهترین چینش که شامل تعداد ده لایه آشکارساز پرا کننده بود، دو مجموعه ی مشابه از دوربین کامپتون، عمود بر باریکه ی پروتون و رو به روی هم در دو سمت فانتوم آب قرار داده شدند تا مکان گسیل گاما های آنی حاصل از برهم کنش هسته ای پروتون با فانتوم را تصویرگیری نمایند. برای تصویرگیری گاما، اطلاعاتی شامل انرژی های به جامانده از پدیده ی کامپتون در یکی از آشکارسازهای ده گانه ی سیلسیم و از پدیده ی فوتوالکتریک در آشکارساز جاذب و هم چنین مکان برهم کنش ها در قالب روت ثبت شد. سپس با استفاده از الگوریتم بازسازی تصویر دوربین کامپتون، در محیط نرم افزار متلب، نمایه ی مکانی تولید گاماها به دست آمد. مقایسه ی توزیع گاما با توزیع دز نشان داد که مجموعه ی دوربین کامپتون می تواند در ارزیابی بُرد باریکه ی پروتون درحین پروتون درمانی، از طریق آشکارسازی گاماهای آنی، با خطای کم تر از mm 7 مورد استفاده قرار گیرد.

با توجه به اهمیت پایداری عملکرد دستگاه های پلاسمای کانونی مینیاتوری در تولید پینچ های قوی و تکرارپذیر، در این مقاله ضمن ارایه ی مشاهدات تشکیل ستون پینچ در یک دستگاه پلاسمای کانونی J 3، پایداری عملکرد آن در دو شیوه ی تک شات و شیوه ی تخلیه ی تکراری در بسامدهای 0. 5Hz و 5Hz نشان داده شد. هم چنین، عامل های ایجاد نقص در تخلیه ی الکتریکی و راه کارهای جلوگیری از آن ارایه شدند. سپس، بازده دستگاه و قدرت پینچ پلاسما برای چهار هندسه ی مختلف الکترودها با استفاده از نتیجه های تجربی و محاسبات نظری به ازای فشارهای 0. 8، 1. 1، 1. 3، و torr 1. 5 گاز آرگون و ولتاژهای شارژ 8. 3، 8. 5، 8. 7، 8. 9، 9. 1، و kV 9. 3 محاسبه شدند. مشخص شد که هندسه ی آند مخروطی ضمن وسیع نمودن محدوده ی فشار کاری گاز از 0. 6 تا torr 1. 5، بیش ترین دامنه ی قله ی تیز ولتاژ را نیز تولید می کند. هم چنین، عامل های مهم طراحی دستگاه مانند عامل سرعت و حساسیت پینچ برای الکترود بهینه تحت شرایط کاری فوق محاسبه شد. مشخص شد بهترین شرایط فشرده سازی ستون پلاسما در این دستگاه در فشار و ولتاژکاری بهینه ی به ترتیب mbar 0. 88± 0. 8 و 8. 3-kV 8. 5 است و در صورت ملاک بودن عملکرد پایدار دستگاه برای تولید پینچ های قوی و تکرارپذیر، محدوده ی ولتاژکاری 8. 5-8. 7 kV و فشار گاز0. 6-1. 1 mbar است.

تأثیر زمان همدوسی تپ های لیزری پرتو ایکس بر انتقال حالت های هسته ای در ایزوتوپ 97 عنصر تکنسیم (97Tc) با دو تراز زمینه و یک تراز تحریکی بررسی شده است. در این مطالعه، دو تپ لیزر پرتو ایکس، انتقال حالت های هسته ای یک سیستم سه ترازی هسته ای را با استفاده از روش گذار بی دررو تحریکی رامان که یک شیوه ی اپتیک کوانتومی است، انجام می دهند. طول موج های کوتاهی که برای شرط تشدید لازم است با در نظر گرفتن برهم کنش باریکه ی هسته ای شتاب دار با دو تپ لیزر پرتو ایکس به دست می آیند. مشاهده شد که بازده انتقال جمعیت برای تپ های لیزری با زمان همدوسی کوتاه، کاهش می یابد. در نهایت، تأثیر تغییرات شدت تپ های لیزری و هم چنین تأخیر زمانی تپ ها بر انتقال جمعیت برای مقدارهای مختلف زمان همدوسی تپ های لیزر بررسی شده است. برای مطالعه ی عددی از معادله ی مستر استفاده شد که در آن اثرهای ناهمدوسی ناشی از گسیل خودبه خود و واکوکی فازی در نظر گرفته شده است.

در این مقاله با استفاده از روش نظریه ی تابعی چگالی و بسته نرم افزار (کد) محاسباتی وین2کِی، نانو ساختار دو بعدی جدید ژرمانیم دی سولفید (GeS2) پیش یابی شده است. با محاسبه ی انرژی همدوسی و پاشندگی فونونی با استفاده از نرم افزار کوانتوم اسپرسو، پایداری ترمودینامیکی و دینامیکی نانوساختار 2GeS تأیید شد. نتیجه های روش شبیه سازی نشان داد که تک لایه ی ژرمانیم دی سولفید یک نیم رسانا با گاف انرژی غیر مستقیم حدود 0. 9 eV است که با اعمال کشش و کرنش دو بعدی، قابل تنظیم است. محاسبه های نوری نشان داد که تک لایه-ی پیشنهادی در ناحیه ی دیدگانی در برابر تابش فرودی، جذب و بازتاب کمی دارد در صورتی که ماده ی پیش گفته ی (GeS2) در ناحیه ی فرا بنفش، نه تنها جاذب خوبی است بلکه بازتابش نسبتاً بالایی نیز دارد. نتیجه های این پژوهش نشان داد که نانو ساختار ژرمانیم دی سولفید می-تواند در ساخت ابزارهای نوری و به طور خاص در ساخت حفاظ نور فرابنفش مورد استفاده قرار گیرد.

در این پژوهش، برای ایجاد فروشکست اپتیکی در مولکول های گوناگون یک تا پنج اتمی، از تپ های لیزر TEA CO2 کانونی شده با برشگرهای پلاسمایی با عدسی هایی با فاصله های کانونی 2. 5, 5 و 10 cm بهره گیری شد. وابستگی رد زمانی تپ های انتقال یافته و شکل هندسی جرقه ها به توان کانونی سازی و هم چنین، فشار، وزن مولکولی و انرژی یونش گازها به تفصیل بررسی شده است. مشاهده شد که به جای حذف کامل دنباله ی تپ های انتقال یافته، گاهی تنها بخشی از آن ها حذف می شود. برای نمونه، در فاصله ی کانونی 2. 5 cm، یک زمان خاموشی 0. 05-2. 6 µ s برای همه ی گازها در شکل تپ ها پدیدار شده است. این زمان خاموشی، برای گاز He در همه ی فاصله های کانونی دیگر و با اندازه ی کوچک تر دیده می شود. با بررسی شکل توده های پلاسمایی پدید آمده و مسیر پرتوهای لیزری کانونی شده، نشان داده شد که این رفتار به افت سریع چگالی پلاسما به زیر سطح بحرانی، پیش از پایان یافتن دنباله ی تپ لیزری باز می گردد.

این مقاله، برهم کنش تپ های لیزر با شیشه ی BK7 را مورد مطالعه قرار می دهد. با بررسی ابعاد سطح کندوسوز شده، شاریدگی آستانه برای کندوسوز سطحی شیشه با تپ های 40 fs با طول موج مرکزی nm 800، در حدود 2. 7 J/cm-2 به دست آمد. با انتقال محل کانون لیزر به زیر سطح و تغییر سرعت جابه جایی باریکه ی لیزر فمتوثانیه عمق شیشه با تپ های لیزر فمتوثانیه میکروماشین کاری شد. با استفاده از تصویرهای دوربین CCD، حاصل از انتشار نور لیزر هلیم-نئون در درون شیشه ی میکروماشین کاری شده اثر به جامانده پس از برهم کنش با تپ های µ J 0. 35 و به ازای سرعت های جاروب 1-0. 01 mm s مطالعه شد. یافته ها نشان داد که در اثر برخورد 10 تپ با انرژی Jµ 0. 35 در هر موضع، توری پراش درون شیشه تشکیل می شود. گام توری پراش ایجاد شده در حدود mµ 4. 52 به دست آمد.

مقاومت در برابر اکسایش مکس فاز 2SiC3Ti خالص تولید شده به روش مذاب خورانی پیش سازه های تیتانیم کاربید متخلخل ساخته شده با روش ریختگی ژلی، در دماهای مختلف 500، 800، 1000، 1100، 1200، 1300 و C˚ 1400 در محیط اکسیژن مورد ارزیابی قرار گرفت. ترکیب فازهای اکسیدی تشکیل شده روی سطح نمونه ها با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. ضخامت لایه-های اکسیدی تشکیل شده روی نمونه ها با بررسی سطح مقطع نمونه ها با تکنیک میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) اندازه گیری شد. به منظور تشریح سازوکار فرایند اکسایش، تجزیه های گرماوزنی (TG) و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) در محدوده ی دمایی 25 تا ˚ C1500 به انجام رسید. یافته ها نشان داد که تا دمای ˚ C1000 افزایش جرم شدیدی به دنبال اکسایش رخ نمی دهد و با افزایش دما در ورای ˚ C1000 فرایند اکسایش تسریع می شود. از دمای ˚ C1400 به بعد اکسایش به حالت پایدار رسیده و شیب افزایش جرم کاهش می یابد. داده های مقطع سنجی لایه های اکسیدی نشان داد که با افزایش دما به ˚ C 1400 ضخامت لایه اکسیدی به 121 µ m افزایش می یابد.

این مقاله با بهره گیری از یک روش جدید شبکه بندی ترکیبی در مختصات متقارن محوری، یک حل کننده ی غلظت چند جزیی-شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (MCC-DSMC) معرفی می کند که با استفاده از آن تغییرات جریان و غلظت در داخل یک سانتریفوژ در حالت گردش صلب برای مدل های کروی سخت و نرم تغییرپذیر و برای مخلوط گازهای هیدروژن، آرگون و کریپتون بررسی شد. یافته ها حاکی از آن است که دو مدل برخورد دارای انطباق بالایی نسبت به یک دیگر هستند ولی نتیجه های آن ها با نتیجه های حل تحلیلی به دست آمده از تابع توزیع بولتزمن دارای مقداری اختلاف است. هم چنین نتیجه ها نشان می دهند که با حضور مخلوط چند گاز در داخل یک سانتریفوژ، چند لایه بندی شعاعی از جریان گازها درون روتور شکل می گیرد به گونه ای که سنگین ترین گاز در لایه ی کناری دیواره، سبک ترین گاز در لایه ای نزدیک محور روتور و گازهای با جرم مولکولی متوسط در لایه ای مابین این دو قرار می گیرند. هم چنین در این پژوهش تأثیر محرک-های گرمایی روتور در ایجاد یک جریان محوری (برگشت کامل) و تغییرات محوری غلظت اجزا در جهت محوری با استفاده از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو مورد بررسی قرار گرفت درحالی که بررسی آن با استفاده از حل تحلیلی تابع توزیع بولتزمن امکان پذیر نیست.

کاهش و رسوب گذاری اورانیم با استفاده از باکتری های بی هوازی، یکی از راهکارهای مؤثری است که در دو دهه ی گذشته با هدف کاهش انتشار اورانیم در محیط، مورد توجه بسیاری از پژوهش گران قرار گرفته است. در این پژوهش، قابلیت یک باکتری بی هوازی اختیاری با نام شیوانلا اس پی 8GCWx در کاهش و حذف اورانیم از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، محلول اورانیل استات در حضور سدیم لاکتات به عنوان الکترون دهنده، با باکتری 8 GCWx در شرایط بی هوازی در تماس قرار داده شد. نتیجه ی این واکنش، حذف اورانیم از محلول و تشکیل یک رسوب قهوه ای رنگ حاوی باکتری و اورانیم بود. تجزیه ی رسوب با استفاده از طیف دیدگانی-فرابنفش و دستگاه پتانسیواستات/ گالوانواستات (شرکت اتولب هلند) نشان داد که بیش تر اورانیم موجود در رسوب به شکل کاهیده ی U(IV) است. بنابراین سازوکار حذف اورانیم از محلول توسط این باکتری در شرایط بی هوازی، سازوکار کاهش است. بهترین pH برای حذف اورانیم توسط 8GCWx برابر با 6. 8 و حداکثر درصد حذف اورانیم از محلول در چگالی سلولی-1 mL 109 برابر با %90 به دست آمد. تغییرات غلظت اورانیم در محلول نسبت به زمان در روز اول با سینتیک واکنش درجه ی اول تطابق مناسبی داشت. بر همین مبنا، ثابت سرعت واکنش کاهش میکروبی اورانیم توسط سویه ی 8GCWx برابر با 0. 06 hr-1 محاسبه شد. در نتیجه، سویه ی شیوانلا اس پی 8GCWx به عنوان یک باکتری توانمند در کاهش میکروبی اورانیم تعیین شد.

بتن های سبک به علت پایین بودن وزن مخصوص اشان از مقاومت کم تری نسبت به سایر بتن ها برخوردارند، این مقاله به بررسی اثر سیلیس الیافی نانو و میکرو و ماکروی استخراج شده از کانی مربوطه بر خصوصیت های مکانیکی بتن سبک، شامل مقاومت فشاری و مقاومت کششی می پردازد که به دلیل ریخت شناسی ای که دارند می توانند در بهبود خواص پیش گفته تأثیر داشته باشند. نتیجه های به دست آمده نشان از بهبود خصوصیت های مکانیکی بتن سبک به ازای استفاده از نانوسیلیس تا %4 وزن سیمان می دهد. در اثر ترکیب نانو با میکرو سیلیس و تأثیر آن در خصوصیت مکانیکی بتن ها مشخص شد که بالاترین مقاومت فشاری در استفاده از %2 نانوسیلیس و %8 میکروسیلیس حاصل می شود. ولی ترکیب نانوسیلیس با درصدهای بیش تر از %8 میکروسیلیس باعث کاهش خواص مکانیکی نمونه می شود. هم چنین اختلاط ماکروسیلیس در بتن تا %25 باعث افزایش مقدار مقاومت های کششی و فشاری می شود.

ترکیب های آلی نشان دار شده با کربن-14 یکی از نیازهای مراکز تحقیقات پزشکی، دارویی، کشاورزی و صنعتی است. قرار گرفتنِ کربن-14 در ساختار ترکیب آلی ساخته شده برای ردیابی و شناخت سازوکار عملکرد آن از اهمیت بالایی برخوردار است. از آن جایی که برخی مشتق های 4، 1-دی هیدروپیریدین ها به عنوان تعدیل کننده های کانال کلسیم بوده و در پزشکی خواص ضدفشار خون دارند، از شکل نشان دار شده ی این ترکیب ها می توان به عنوان ابزار مولکولی بسیار ارزشمند برای بررسی جنبه های ساختاری و عملکردی دارو بهره برد. در این پژوهش، مشتق جدیدی از دی هیدروپیریدین نشان دار شده با کربن-14 به نام N-فنیل-5، 3-دی کربوکسیلات-6، 4، 2-تری فنیل-4، 1 [14C]-دی هیدروپیریدین ساخته شد. مشتق N-فنیلی ترکیب های دی هیدروپیریدین ها در زمره ی متابولیت های دارویی جدید است که خاصیّت ضدسرطانی و آنتی باکتریال دارد. ترکیب به دست آمده با استفاده از واکنش های چندجزیی در کوتاه ترین مرحله و با شرایط مناسب و بهره ی رادیوشیمیایی خوب (%27) تهیّه و جداسازی و خالص سازی شد.

در این مقاله، تأثیر شیب چگالی پلاسما بر تولید ذرات پرانرژی و پراکنش تپ درون پلاسمای کم چگال برای دو تپ کوتاه و بلند و با استفاده از کد ذره در سلول 1D-3V مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. یافته ها نشان دادند که طول تپ لیزر و شیب چگالی می توانند بر تولید ذرات پرانرژی و پراکنش تپ درون پلاسما مؤثر باشند، به طوری که، شبیه سازی اثر طول تپ نشان می دهد که در برهم کنش تپ کوتاه تر با پلاسمای کم چگال، الکترون های پرانرژی تری تولید می شوند. هم چنین، از میان سه شیب چگالی پله ای، شیب تند و ملایم، در پلاسما با شیب چگالی پله ای، الکترون ها به انرژی های بزرگ تری نسبت به دو مقیاس دیگر دست می یابند. تحلیل فوریه ی طیف تابشی کل نشان می دهد که رشد مدهای الکترومغناطیسی برای پلاسمای با شیب پله ای بیشینه و در شیب چگالی ملایم کمینه مقدار را دارد. هم چنین، تحول های زمانی تابع توزیع انرژی الکترون ها و یون های پلاسما نیز مورد مطالعه قرار گرفت؛ نتیجه ها نشان می دهند پرانرژی ترین ذره ها (الکترون و یون) مربوط به طول تپ کوتاه تر لیزر و به ازای شیب چگالی پله ای است.

این مقاله سعی دارد برای رفتار چگالی نوری پرتونگاشت خط جوش در پرتونگاری با چشمه ی گاما تابع توزیع احتمال مناسبی بیابد. در این راستا، از پرتونگاشت های واقعی حاصل از آزمون جوش لوله های نفت و گاز مناطق عملیاتی شرکت نفت استفاده شده است. تعداد پرتونگاشت ها 4 عدد بوده و با توجه به غیرآرمانی بودن شرایط پرتونگاری و وجود منطقه های متفاوت بر روی سطح پرتونگاشت، منطقه هایی از پرتونگاشت انتخاب شدند که از نظر رفتاری منحنی های هیستوگرام نسبتاً متوسطی ارایه می دادند. توابع احتمالی که بر هیستوگرام داده های پرتونگاشت مبنا برازش شده اند، بیش از 36 تابع بوده اند. 11 تابع احتمال براساس R2-sq. ≥ 0. 95 انتخاب شدند. حداکثر R2، مبنای انتخاب بهترین تابع احتمال، بوده است. هم چنین عمل برازش تابع های احتمال بر عیب های فرو رفتگی ریشه ی جوش پرتونگاشت پرتونگاری برای 4 عدد عیب و از یک نوع انجام شده است. بهترین تابع احتمال که همواره و در شرایط مختلف بهترین جواب را می داد تابع احتمال پیرسون IV بود؛ البته رفتار چند تابع دیگر نیز خیلی به رفتار این تابع نزدیک بودند. اما تابع پرکاربرد گاوسی چنین رفتاری را از خود نشان نمی داد.

این مقاله طراحی تفنگ الکترونی گرمایونی با دو هندسه ی متفاوت، کاتد مسطح و کاتد کروی را ارایه می دهد. هدف از انجام این پژوهش، پاسخ به این پرسش است که چه نوع تفنگ الکترونی برای شتاب دهنده های الکترواستاتیک صنعتی مناسب اند. در طراحی تفنگ های مورد نظر از نرم افزار سی اس تی استودیو استفاده شده است. مشخصه های مورد نظر در طراحی تفنگ گرمایونی مناسب، حداکثر جریان mA 50 و ولتاژ 5 تا kV 10 است که برای به کارگیری در شتاب دهنده ی دینامیترون انتخاب شده است. جریان باریکه، شعاع کمر باریکه، مکان کمر باریکه و نفوذ تفنگ با کاتد مسطح و تفنگ با کاتد کروی به ترتیب 49 و 49. 8 mA ، 3. 2 و 0. 45 mm ، 36 و 24. 3mm، 0. 138 و 0. 0498 μ perv به دست آمد. از آن جایی که تفنگ های الکترونی که در صنایع به کار می روند، نفوذ بین 0. 1 تا 1 μ perv دارند بنابراین تفنگ الکترونی با کاتد مسطح با نفوذ µ perv 0. 138 مناسب تر است. از طرف دیگر ساخت آن آسان تر و کم هزینه تر است به همین دلیل تفنگ با کاتد مسطح انتخاب و ابعاد نهایی آن ارایه شده است.

در یک رآکتور صفر قدرت و به طور کلی در مجموعه های بحرانی برای انجام آزمایش ها، لازم است مقدار شار مطلق نوترون برای درجه-بندی توان رآکتور مشخص باشد. اندازه گیری هم فرودی زمانی دو تابش β و γ ناشی از فعال سازی ورق طلا به عنوان یک روش استاندارد برای اندازه گیری شار مطلق نوترون شناخته شده است. شار مطلق نوترون از فعالیت مطلق ورق طلا محاسبه می شود. پرتوهای بتا و گامای حاصل از نمونه ی طلای فعال شده در یک بازه ی زمانی کوتاه (حدود s 8-10) اندازه گیری می شوند. در این روش اندازه گیری شار، ورقه ی طلا در موقعیت موردنظر پرتودهی شده و سپس با اندازه گیری هم فرودی های زمانی تابش ها ی بتا و گاما فعالیت مطلق ورقه ی طلا به دست می آید. گستره ی فعالیت قابل اندازه گیری نمونه 102-Bq104 است. مزیت اصلی روش هم فرودی زمانی، وابستگی مستقیم بازده آشکارسازها به آهنگ شمارش ها است. با تغییر ولتاژ قوی آشکاساز بتا و در نتیجه تغییر بازده آن و اندازه گیری آهنگ های شمارش بتا، گاما و هم فرودی زمانی می توان نمودار تغییرات شمارش بتا را برحسب تغییرات بازده آشکارساز بتا رسم کرد. سپس با برون یابی بازده آشکارساز بتا به مقدار 1، فعالیت مطلق ورق طلا محاسبه می شود.