پژوهش فیزیک ایران
سال:1389 | دوره:10 | شماره:3 |تعداد مقالات:14

ذرات ثانویه پرانرژی بهمن های گسترده هوایی ناشی از پرتوهای کیهانی گاما و پروتون در سطح مشاهده تولید فوتون های چرنکوف می کنند. در کار حاضر با استفاده از کد CORSIKA و شبیه سازی پرتوهای کیهانی گاما و پروتون، مشخصه ها وتفاوت های توزیع های عرضی فوتون های چرنکوف آنها بررسی شده است. به خصوص به منشا فیزیکی این تفاوت ها و رابطه این توزیع ها با انرژی پرتو اولیه و نیز ارتفاع رصدخانه مورد مشاهده پرداخته ایم. ما نشان داده ایم وجود یک قله در توزیع عرضی فوتون های چرنکوف پرتوهای گاما می تواند ابزار مناسبی جهت حذف زمینه مزاحم هادرونی در نجوم گاما باشد.

در تصویرگیری از بافت های مهم بدن نظیر قلب با روش های پزشکی هسته ای، به دلیل آنکه این بافت توسط بافت های دیگر و نیز قفسه سینه پوشانده شده است، پرتوهای گامای خارج شده از هر نقطه قلب در طول مسیر خود دچار تضعیف و پراکندگی می شوند و لذا کیفیت تصاویر حاصل کاهش می یابند. به منظور ارتقا کیفیت تصاویر قلب، در این تحقیق ابتدا مهم ترین الگوریتم های تصحیح اثر تضعیف مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت، سپس بهترین روش تصحیح اثر تضعیف پرتوهاTAC (Transmission Attenuation Correction) با استفاده از فانتوم قلب، سیستم تصویرگیری Dual Head SPECT و یک چشمه خطی که حاوی 0.5mCi، 201T1 (ماده رادیواکتیوی مشابه همان رادیوداروی تزریق شده به بیمار) می باشد و در کنار فانتوم قلب قرار می گیرد، به طور تجربی مورد آزمون قرار گرفت. این عمل مانند این است که قلب را علاوه بر تابش گسیلی (Emission) به صورت انتقالی (Transmission) و توسط چشمه خطی نیز تحت تابش قرار داده ایم. یکبار هم فانتوم قلب را در غیاب چشمه خطی با سیستم Dual Head SPECT تصویرگیری نمودیم. با این روش و پس از اعمال رابطه های تصحیح اثر تضعیف پرتوها، کیفیت تصاویر به نحو چشمگیری بهبود یافتند. لذا این تحقیق به خوبی نشان می دهد که بجای استفاده از سخت افزار گران قیمت تجاری TAC و چشمه های پرتوزای گران قیمت و دور از دسترس می توان به آسانی از یک چشمه خطی حاوی رادیو داروی تزریقی به بیمار به همراه الگوریتم مورد استفاده در این تحقیق استفاده کرده و از مزایای آن نظیر افزایش کنتراست و رویت پذیری تصاویر حاصل از جاروب نمودن قلب با روش SPECT که به تشخیص ضایعات و بیماری های فیزیولوژیکی و عملکرد قلب، مخصوصا در افراد مسن و خانم ها بسیار کمک می کند، استفاده نمود.

ویژگی های الکترونی و اپتیکی کالکوژنیدهای کلسیوم، استرانسیوم و باریوم در ساختار NaCl با به کارگیری روش امواج تخت به ساخته خطی با پتانسیل کامل و بر پایه نظریه تابعی چگالی بررسی شد. برای انرژی تبادلی- همبستگی و پتانسیل متناظر با آن از تقریب گرادیان تعمیم یافته با تابعی پردو و همکاران استفاده شده است.محاسبات، وجود یک رابطه خطی میان گاف انرژی و عکس مجذور پارامتر شبکه تعادلی و همچنین ثابت دی الکتریک بر حسب عکس مجذور پارامتر شبکه تعادلی را نشان می دهد که این رابطه برای ترکیبات اکسیژندار و فاقد اکسیژن از روند متفاوتی پیروی می کند. به نظر می رسد این اختلاف ناشی از تفاوتی است که در ویژگی های پیوندی Ca-O، Sr-O و Ba-O با سایر پیوندها وجود دارد که نحوه توزیع چگالی بار اطراف هر اتم در این ترکیبات به خوبی این مطلب را تایید می نماید.

در این مقاله تاثیر استفاده از پیش پالس لیزری بر میزان افزایش پرتو ایکس ترمزی از اهداف فلزی نانو ساختار تحت تابش پالس لیزری پرتوان بررسی می شود. میزان گسیل پرتو ایکس از اهداف معمولی و نانو ساختار مقایسه شده است. محاسبات نشان می دهند که با انتخاب یک چگالی مناسب برای لایه نانویی، میزان تابش پرتو افزایش قابل توجهی خواهد داشت. همچنین استفاده از یک پیش پالس لیزری با شدت و فاصله زمانی مناسب نسبت به پالس اصلی می تواند موجب افزایش بیشتر تابش پرتو از هدف نانو ساختار شود. هنگامی که شدت پیش پالس از یک مقدار مشخص (1013W/ cm2 ) بیشتر شود، فرآیند افزایش، تضعیف خواهد شد. تاثیر فاصله زمانی بین پیش پالس و پالس اصلی نیز بررسی شده است.

مس با خلوص 99.97% را در ضخامت های متفاوت بر زیرلایه شیشه، به روش تبخیر در خلاء با آهنگ Aº/sec2 رشد داده ایم. طیف ضریب بازتاب (R) نمونه ها را در فرود تقریبا عمود در بازه طول موج 200nm<l<3000nm با دستگاه طیف سنجی 500 Carry به دست آوردیم و با استفاده از آن، بخش حقیقی و موهومی ضریب شکست (n و k) و ضرایب دی الکتریک (e1 و e2) را با روش کرایمرز کرونیگ (K.K.) به دست آوردیم و با نمونه حجمی مقایسه کردیم. نتایج ما نشان می دهد به ازای E>2eV، با افزایش ضخامت بخش موهومی ضریب شکست، k، افزایش و بخش حقیقی ضریب شکست، n، کاهش می یابد و برای انرژی های بیشتر، برای همه ضخامت ها n به یک می گراید. قسمت حقیقی ضریب دی الکتریک، e1، با افزایش ضخامت به مقادیر بزرگ منفی می رسد که نشانه ای از افزایش بازتاب است. به دلیل ناپیوستگی لایه و اثرات سطحی مانند تشکیل دانه ها، جزیره ها و تخلخل ها مقدار عبوری از لایه های نازک قابل توجه است و ضرایب اپتیکی و دی الکتریکی در بازه E>2eV تغییرات قابل توجهی نسبت به حالت حجمی از خود نشان می دهند. هنگامی که ضخامت لایه به 40 نانومتر می رسد، خواص آن به حالت حجمی نزدیک می شود. با افزایش ضخامت بسامد پلاسما افزایش می یابد چنانچه بسامد پلاسمای ضخامت 40 نانومتر به نمونه حجمی بسیار نزدیک است.

در این مطالعه، فرمولبندی فادیف- واتسون- لاولیس (FWL) به زوایای پراکندگی بزرگ، به گونه ای تعمیم داده شده است که گستره زاویه ای 0 تا 180 درجه را در برگیرد. سطح مقطع جزئی فرآیند بازچینی و انتقال بار الکتریکی در برخورد پوزیترون ها و الکترون های پرانرژی با اتم های پوزیترونیوم، در تقریب مرتبه دوم، با استفاده از این فرمولبندی محاسبه شده است. در این تقریب، دامنه پراکندگی FWL دو جمله پراکندگی مرتبه اول و سه جمله پراکندگی مرتبه دوم را شامل می شود. اولین جمله مرتبه اول، متناظر با برخورد رو در رو است. به دلیل آن که در این سیستم سه ذره ای، هم جرم ذرات و هم قدرمطلق بار آنها مساوی است، انتظار می رود که مرتبه بزرگی سه جمله مرتبه دوم یکسان باشد. این ویژگی باعث می شود تا جملات در زوایای خاصی تداخل سازنده و در بعضی از زوایا تداخل ویرانگر داشته باشند. با این وجود، انتظار می رود که این جملات نیز دارای بیشینه ای در راستای پس زنی پرتابه باشند. به منظور بررسی این وضعیت، سه جمله مرتبه دوم مورد محاسبه قرار گرفته و رابطه آنها با پاریته حالت های اولیه و نهایی سیستم تجزیه و تحلیل شده است. به ویژه نقش تداخل دینامیکی این جملات در ایجاد قله سینماتیکی و قله متناظر با پراکندگی رو در رو در توزیع زاویه ای سطح مقطع مورد مطالعه و پژوهش قرار گرفته است.

نانوحسگرهای رطوبت بر اساس نانو حفره های آلومینا به روش جدید آندیزاسیون سخت مطالعه شد. برای بررسی اثر میزان آنیون های اسیدی موجود در قسمت های مختلف آلومینا بر حساسیت نانوحسگر، دو نوع حسگر دیواره و لایه سدی در دو چگالی جریان متفاوت با ولتاژهای آندیزاسیون 38 و 44 ولت ساخته شد. اثر فرکانس در بازه 3 تا 40 کیلوهرتز در ولتاژهای مختلف و در دامنه های رطوبت نسبی 40 تا 90 درصد بر حساسیت و زمان های پاسخ و بازیافت نانو حسگرها به روش طیف سنجی امپدانس در دمای اطاق بررسی شده است. نشان داده شد که حسگرهای لایه سدی و حسگرهای ساخته شده با جریان آندیزاسیون بالاتر، دارای حساسیت بیشتری می باشند. همچنین مشاهده شد که حساسیت با فرکانس نسبت عکس داشته و تغییر ولتاژ اعمالی به حسگر اثری بر حساسیت آن ندارد.

سمت گیری مولکول ها پارامتر موثر و مهمی در بررسی خواص دینامیکی، الکترومغناطیسی و اپتیکی بلورهای مایع است. در مقاله حاضر رفتار مولکول ها را در یک سلول نماتیک در حضور میدان مغناطیسی برای هندسه دو بعدی مورد بررسی قرار می دهیم. ابتدا اثر چنگ زدگی های متناهی و نامتناهی را برای هندسه یک بعدی صفحه ای در نظرمی گیریم. سپس تغییرات سمت گیری مولکول ها را در وضعیت دو بعدی با شرایط چنگ زدگی نامتناهی صفحه ای و هوموتروپیک در ابعاد مختلف مورد مطالعه قرار می دهیم. به این منظور بستگی تغییرات توزیع میدان های جهت نما را با ابعاد و شدت میدان مغناطیسی به دست آورده و در مورد آن بحث می کنیم.

هدف از این تحقیق بررسی فرآیند انجماد آلیاژ Ag-X%Au با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی است. این شبیه سازی در هنگرد NPT انجام شده است. برای محاسبه انرژی برهم کنشی و نیروی وارد بر ذرات طلا و نقره از پتانسیل ساتن- چن کوانتومی و برای حل معادلات دیفرانسیل جفت شده بین ذرات از روش سرعت ورله استفاده کرده ایم. با این تکنیک کمیت هایی مانند دمای انجماد، انرژی بستگی و گرمای نهان انجماد برای فلزات طلا، نقره و آلیاژ Ag-X%Au با درصدهای مختلف Au محاسبه شده است.همچنین فرآیند انجماد آلیاژ به ازای آهنگ های سردکردن مختلف مورد بررسی قرار گرفته که منجر به ایجاد ساختار منظم یا ساختار شیشه ای گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که اگر آهنگ سرد کردن از مقدار مشخصی بیشتر شود، ساختار بلوری منظم نخواهیم داشت و جامد تشکیل شده از محلول مذاب، یک ساختار شیشه ای پیدا خواهد کرد. این آهنگ سرد کردن برای درصدهای مختلف محلول آلیاژ متفاوت است.

اشتعال سریع یکی از روش های همجوشی لختی (ICF) است که درآن مراحل تراکم و اشتعال از یکدیگرجدا شده است. دراین روش انرژی دهی در دو مرحله صورت می گیرد. اول فرآیند فشرده سازی ساچمه های دوتریوم-تریتیم (D-T) توسط لیزر و پرتوهای یونی (مرحله تراکم)، دوم باریکه پرتو پر انرژی از یک نقطه برای ایجاد اشتعال و جرقه احتراق به ساچمه سوخت وارد می گردد (مرحله اشتعال). بعد از تراکم سوخت درون ساچمه در مرحله دوم، باریکه ای از لیزر با توان پتاوات را از طریق روزنه ایجاد شده درساچمه، به صفحه فلزی که درانتهای روزنه تعبیه شده است می تابانند. در اثر برهم کنش لیزر با فلز، الکترون های نسبیتی با انرژی چندین مگا الکترون ولت در داخل ساچمه تولید می شوند. سپس الکترون ها به سرعت درون سوخت فوق چگال نفوذ می کنند و با جایگذاری انرژی خود در ناحیه کوچکی از ساچمه، باعث گرم شدن آن تا دمای 10 KeV می شوند که این گرما باعث اشتعال در ساچمه می گردد. در روش اشتعال سریع می توان در فاز دوم، پروتون های با انرژی 5-35 MeV تولید کرد که انرژی خود را در ساچمه به جای می گذارند و باعث اشتعال می شوند. همچنین در سال های اخیر به جای محفظه کروی سوخت، طرح های استوانه ای شکل با کنترل مغناطیسی در ناحیه پلاسما مورد توجه قرارگرفته است. در این مقاله، بهره همجوشی هسته ای در ساچمه استوانه ای به روش اشتعال سریع در حضور میدان های مغناطیسی 0.25 و 0.5 تسلا در دو حالت مرکز داغ با یک برش و دوبرش محاسبه شده است. همچنین آهنگ انتقال انرژی الکترون های نسبیتی و پروتون های پر انرژی در داخل ساچمه با استفاده ازکدهای محاسباتی MCNPX و FLUKA محاسبه شده است. محاسبات نشان می دهد که با اعمال میدان مغناطیسی خارجی در ساچمه استوانه ای، بهره انرژی همجوشی برای الکترون ها تا 24 درصد و برای پروتون ها تا 13 درصد افزایش می یابد.همچنین تاثیر میدان مغناطیسی بر آهنگ انتقال انرژی الکترون ها بیشتر می باشد و لذا اشتعال توسط الکترون های نسبیتی دارای بازده بالاتری نسبت به پروتون می باشد.

برای به دست آوردن بیشینه توان خروجی از یک لیزر گاز کربنیک پیوسته با شارش محوری سریع گاز، می توان سرعت شارش گاز را به کمک الگوریتم ژنتیک بهینه کرد. محاسبات نظری ما نشان می دهدکه توان خروجی لیزر پس از بهینه سازی سرعت شارش گاز از 500 وات که از سیستم تجربی به دست آمده به حدود 2203 وات افزایش می یابد.

با استفاده از روش PIC مساله ناپایداری دو جریانی در پلاسما شبیه سازی شده است. زمان اجرای برنامه سری شبیه سازی و قسمت هایی که قابل موازی شدن هستند تعیین شد. سپس برنامه سری با استفاده از توابع MPI به صورت موازی درآمد. زمان اجرای برنامه سری برحسب تعداد نقاط شبکه بررسی شد و زمان اجرای برنامه موازی بر روی سه و پنج پردازنده برحسب تعداد نقاط شبکه مورد مطالعه قرار گرفت و با توجه به نتایج حاصل از آن تسریع برنامه موازی برحسب تعداد نقاط شبکه استخراج گردید.

در این کار ابتدا راکتور مینیاتوری چشمه نوترون اصفهان (MNSR) با استفاده از کد محاسباتی WIMSD شبیه سازی گردیده و فرسایش سوخت آن پس از 7 سال کار راکتور (زمانی که رآکتور با افزودن یک لایه برلیومی 1.5 میلی متری به بالای قلب آن احیا شده است) و همچنین تا زمان حاضر (14سال پس از راه اندازی) محاسبه شده است. سپس با در نظر گرفتن سوخت مصرف شده، راکتور توسط کد MCNP شبیه سازی شده و تغییر راکتیویته ناشی از افزودن یک لایه برلیومی با ضخامت 1.5 میلی متر به بالای قلب آن، پس از گذشت 7 سال از راه اندازی، محاسبه شده است که با نتایج اندازه گیری شده در زمان احیا هم خوانی خوبی را نشان می دهد. همچنین راکتیویته اضافی این راکتور در حال حاضر (14 سال پس از راه اندازی راکتور و 7 سال پس از احیای آن) به دو روش تجربی و محاسباتی تعیین گردیده که، سازگاری خوبی با یکدیگر دارند و، نشان می دهند راکتور در حال حاضر نیاز به افزودن لایه برلیومی جدید ندارد. در ادامه با افزودن لایه های برلیومی با ضخامت های مختلف به بالای قلب راکتور در برنامه MCNP، ارزش راکتیویته ای این لایه ها محاسبه شده اندکه با استفاده از آنها می توان برای افزودن لایه های برلیومی بعدی به بالای قلب رآکتور و جبران کاهش راکتیویته حاصل از مصرف سوخت آن استفاده کرد.