برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

2-2-1 روش های اندازه گیری دوترون های پرانرژی
برای اندازه گیری باریکه های یونی در دستگاه پلاسمای کانونی از روشهای مختلفی استفاده می شود که می توان به فعال سازی هسته‌ای، طیف سنج مغناطیسی، تحلیل‌گر تامسون و تکنیک زمان پرواز اشاره کرد. در اینجا هر یک از این روش ها به اختصار توضیح داده می شود.
2-2-1-1 طیف سنج مغناطیسی
توانایی طیف سنج مغناطیسی برای تعیین توزیع انرژی یون باعث شده است که به عنوان روشی مفید برای تحقیقات پلاسمای کانونی مورد استفاده قرار گیرد.
ساختار طیف سنج مغناطیسی
روشن و همکارانش [19] برای طیف‌سنجی باریکه های دوترونی از دو محفظه استفاده کرده‌اند (شکل2-4). دوترون ها از ناحیه تنگش گسیل می‌شوند و در محفظه طیف سنج واقع شده دربالای محفظه پلاسمای کانونی اندازه‌‌‌گیری می‌شوند. آهن‌ربا و آشکارساز ردیاب هسته‌ای حالت جامد در محفظه طیف سنج واقع شده است. آشکارساز مورد استفاده CR-39 ، به عنوان یک آشکارساز ردیاب دوترون و پروتون، یکی از حساس ترین مواد می باشد. این آشکارساز در یک محدوده گسترده از انرژی دوترون ها و پروتون ها حساس است. یک جا به جا کننده به صفحه آشکارساز اجازه می دهد که تا 2.5cm جابه جا شود. میدان مغناطیسی در طول محور آهن ربا با یک پروب هال اندازه گرفته شده است و بیشینه میدان در مرکز آهن ربا 0.82T می‌باشد. یک پین هول از جنس فولاد ضد زنگ به اندازه استفاده شده است. (پین هول در تراز با مرکزآند می‌باشد). هر دو محفظه در ابتدا در حدود 10-5mbar توسط پمپ های روتاری و توربو تخلیه می‌شوند. سپس دریچه محفظه پلاسمای کانونی بسته می‌شود ولی محفظه طیف سنجی همچنان در طول آزمایش تخلیه می‌شود. پس از تخلیه محفظه پلاسمای کانونی گاز اعمال می‌شود [19].
شکل(2-4): محفظه طیف سنج مغناطیسی به طور شماتیک[19]
زمانی که دوترون ها به پین هول می‌رسند مخلوطی از ذرات خنثی و باردار می‌باشند. خط سیر دوترون‌ها و درنتیجه مکانشان در آشکارساز ردیاب هسته‌ای به انرژی‌شان بستگی دارد. دوترون‌ها ردهایی در دو ناحیه خاص روی CR-39 تولید می‌کنند: خنثی و باندِ طیف. خنثی ها در میدان مغناطیسی خم نمی‌شوند و موقعیتشان می‌تواند به عنوان مرجعی برای بدست آوردن طیف انرژی دوترون استفاده شود و مسیر دوترون های باردار که در میدان مغناطیسی خم می‌شوند، به شکل طیف در آشکارساز می‌باشند. آشکارساز CR-39 را به منظور بزرگنمایی و گسترش ردهای دوترونی اچ می‌کنند. با استفاده از اِچ شیمیایی در 6.25 مولار سدیم هیدروکسید (NaoH) در دمای ثابت به مدت 6 ساعت ، ردهای نهفته دوترون آشکار می شوند. به طوری که رد های دوترونی زیر یک میکروسکوپ نوری قابل مشاهده هستند. به منظور بهبود بازتابش سطحی، CR-39 را با کروم و نقره می پوشانند[19].
ویژگی های کلی طیف دوترون
همان طور که گفته شد بعد از عبور دوترونها از پین هول بر روی آشکارساز طیفی از دوترون ها مشاهده می‌شود.این طیف شامل3 ناحیه می باشد: 1)باند خنثی ؛ 2)ذرات باردار غیر دوترونی ؛ 3)طیف دوترون
1) باند خنثی
دوترون ها با انرژی در مرتبه دهها کیلو الکترون ولت، تحت تبادل بار با اتم‌های خنثی گاز دوتریوم، در اطراف محفظه پلاسمای کانونی قرار می‌گیرند. در این فرآیند یک یون باردار به یک اتم خنثی برخورد می‌کند و یک الکترون جذب می‌کند و در نتیجه به یک اتم خنثی تبدیل می‌شود. تنها یک مقدار کوچک (کمتر از eV) از انرژی به الکترون منتقل می‌شود. به طوری که اتم خنثی که تازه ایجاد شده است بیشترِ انرژی اصلی یون (چند صد keV) را حفظ می کند. چون یون، طولانی مدت بار را حمل نمی‌کند به همین دلیل اتم‌‌های خنثی پرانرژی تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار نمی‌گیرند و در یک مسیر مستقیم حرکت می‌کنند. تعداد اتم‌های خنثی پرانرژی حاصل از واکنش تبادل بار به تعداد یون‌های پر انرژی و چگالی گاز خنثی که با یون‌ها تبادل بار می‌کند بستگی دارد. این اتم های خنثی را در یک نقطه به قطر 1-3 mm روی آشکارساز CR-39 مشاهده کرده‌اند [19].
2)ذرات باردار غیردوترونی
بعد از گروه خنثی یک ناحیه وجود دارد به طول 10 mm که دوترون نیستند چون: 1) ردها سایز و روشنایی متفاوتی در این ناحیه (نسبت به نواحی دیگر) دارند. 2) اگر این ذرات دوترون هستند باید دارای انرژی بالایی باشند، تا چند MeV ،که در این صورت ردهای مخروطی کوچک تاریک ایجاد می‌کنند اما ظاهر ردهای ایجاد شده در این نواحی کاملا متفاوت است. 3) گسترش این ردها نشان می‌دهد که آنها از یک منطقه بزرگتر از تنگش سرچشمه می‌گیرند. این ذرات ممکن است O,Cu,C و… ازمواد داخل محفظه باشد. چون که این مواد از دوترون سنگین‌تر هستند به همین دلیل در میدان مغناطیسی کمتر خمیده می‌شوند[19]. در اینجا می توان به این نکته اشاره کرد که از معایب طیف سنج مغناطیسی عدم تشخیص نوع ذرات غیر دوترونی می‌باشد.
3) طیف دوترون
طیف دوترون در یک نقطه کوچک با دوترون های پرانرژی آغاز می شود و با طیفی که بیانگر توزیع دوترون های کم انرژی است ادامه می یابد. بنابراین طیف دوترون دارای 2 قسمت است :1) انتهای انرژی بالای طیف ؛ 2) انتهای انرژی پایین در طیف؛ این دو قسمت با جزئیات بیشتر در پایین شرح داده شده است.
انرژی بالا در طیف: دوترون ها با انرژی های خیلی بالا از یک ناحیه کوچک در تنگش می‌آیند و به شکل یک نقطه روی آشکارساز هستند. این شروع طیف دوترون است. قطر این نقطه عرض ناحیه ای که، دوترون ها در انرژی‌های خیلی بالا شتاب داده می‌شوند را می‌دهد. دوترون ها در این باند دارای انرژی های خیلی نزدیک به هم هستند(البته دارای انرژی های بالای نزدیک به هم هستند). اگر ستون پلاسما ی فشرده را در فاز شعاعی به عنوان یک رسانا در نظر بگیریم، میدان مغناطیسی در سطح ستون پلاسما قوی تر و در مرکز ضعیف تر است. از آنجایی که میدان ضعیف تر روی محور تنگش است بنابراین سرچشمه دوترون‌های پر انرژی از قسمتی است که دچار اختلال کمتری نسبت به میدان مغناطیسی در مسیرشان می‌شوند. در واقع دوترون‌های پرانرژی بیشتر بر روی محور (با یک انحراف 8 درجه[27,29]) شتاب می‌گیرند. به همین دلیل این دوترون ها با تغییر کمتری در جهتشان از گاز و پین هول عبور می کنند و یک ناحیه چگال و موضعی ایجاد می کنند. نقطه متمرکز طیف نشان می‌دهد که یک گروه از دوترون های شتاب داده شده، همه تقریبا با انرژی یکسان هستند و به عنوان یک نقطه واحد به نظر می‌رسد و اندازه این نقطه کمتر از قطر تنگش است[19]. این دوترون های پرانرژی عامل القاء رادیواکتیویته و تولید رادیوایزوتوپهای PET هستند.
انرژی پایین در طیف: پس از ناحیه ردهای پرتراکم، یک ناحیه گسترده با شکلی خاص ظاهر می شود. این بزرگترین قسمت از طیف با طولی در حدود 30 mm است. پهنای نوار دوترون‌های کم انرژی از مقدارهای کمتر از قطر تنگش شروع می‌شود و تا مقدار‌های بالاتر حتی بالاتر از قطر ستون پلاسما ادامه می‌یابد. این ردها ، با توجه به محور دستگاه، هم می‌توانند به علت دوترون های محوری و هم خارج محوری باشند. اگر آنها در جهت محوری باشند، فرصتی برای ورود به پین هول دارند و در آهن ربا خم شوند. اگر آنها در جهت خارج محور حرکت کنند این دوترون ها هنوز هم می توانند تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی نسبتا ضعیف به سمت پین هول خم شوند زیرا انرژی آنها پایین تر است. این دوترون ها از هر جایی (در داخل تنگش ومحیط اطراف خارج از تنگش) سرچشمه می‌گیرند. این دوترون های کم انرژی به سمتی هدایت می‌شوند که به طور قابل ملاحظه ای در میدان مغناطیسی خم شوند. بیشترین ردهای دوترون در این ناحیه مشاهده شده است[19]. این دوترونهای کم انرژی‌تر در واکنش‌های گداخت شرکت کرده و نوترون تولید می کنند. در شکل(2-5) هر 3 ناحیه نشان داده شده است.
شکل(2-5): ویژگی ردها در نواحی مختلف طیف روی آشکارساز CR-39 [19],
دسته بندی : علمی