برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

در دستگاه پلاسمای کانونی الکترودها معمولاً از مس یا استیل ساخته می‌شوند که بصورت هم محور قرار می‌گیرند. کاتد به شکل یک محفظه(قفس سنجاب) است که شامل 8 تا 24 میله مسی در اطراف آند قرار می‌گیرد. عایق از جنس شیشه پیرکس، آلومینیوم و یا سرامیک ساخته می‌شود.
1-1-1 دینامیک پلاسمای کانونی
دینامیک پلاسمای کانونی را می توان در سه مرحله کلی بیان کرد: فاز شکست الکتریکی، فاز شتاب‌گیری محوری لایه جریان پلاسما و فاز شعاعی لایه جریان. زمان لازم برای رخ دادن این 3 فاز حدودا چند میکرو ثانیه است. شکل(1-2) ، 3 فاز برای تشکیل تنگش را نشان می‌دهد.
شکل(1-2): حرکت لایه جریان و فازهای مختلف آن در پلاسمای کانونی مدر
در اینجا به توضیح بیشتر سه فاز تشکیل شده، جهت تشکیل پلاسمای چگال می‌پردازیم:[4,7]
الف)فاز شکست
فشار گاز کاری در دستگاه پلاسما کانونی، در حدود چند میلی بار است که معمولا مقدار بهینه آن با انجام آزمایش های متعدد به دست می‌آید. بسته به نوع آزمایش، گازهای مختلفی به عنوان گاز کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای نمونه اگر هدف تولید نوترون باشد باید از گاز دوترویم استفاده نمود در حالیکه در مواردی که هدف تولید پرتوهای ایکس است می‌توان از گازهای نجیب مانند آرگون استفاده کرد.
در صورتی که اختلاف پتانسیل بین الکترودها در یک لحظه اعمال شود، تخلیه الکتریکی با تقارن محوری بین الکترودها اتفاق خواهد افتاد. این حالت به فاز شکست الکتریکی معروف است و باعث تولید پلاسمای اولیه از طریق تخلیه جریان می‌شود. ایجاد تخلیه الکتریکی و تولید پلاسمای اولیه در دستگاه پلاسما کانونی، به یک سری عوامل از قبیل شرایط گاز کاری(فشار ونوع گاز)، خصوصیات الکترودها و عایق و همچنین متغیرهای فیزیکی خازن وابسته است [5,6]. چگونگی تشکیل لایه جریان را می‌توان بدین ترتیب بیان کرد که بعد از اعمال اختلاف پتانسیل بین الکترودها ، با تاخیر زمانی چند ده نانو ثانیه، مرحله شکست روی سطح عایق آغاز می شود.[7,8] در این مدت الکترون‌هایی که در اثر فشار نشر میدانی از لبه ی فلزات و یونیزه شدن گاز کاری ایجاد می‌شوند، در راستای خطوط میدان الکتریکی شتاب گرفته و به سمت سطح عایق ، الکترود داخلی یا الکترود خارجی (با توجه به قطبیت آن) حرکت می‌کنند. در پلاسمای کانونی معمولاً قطبیت الکترود داخلی مثبت است، در نتیجه الکترونها به سطح عایق می‌چسبند و سطح عایق را باردار می‌کنند. لایه جریان اولیه روی سطح عایق ایجاد شده و با حرکت لایه جریان در سطح عایق و رسیدن لایه ایجاد شده به انتهای عایق، دو الکترود به هم متصل می شوند. به علت وجود نیروی لورنتس، لایه ایجاد شده از سطح عایق جدا می شود. پس از طی زمان 50 الی 500 نانو ثانیه، رسانش لایه به اندازه کافی زیاد شده و در نتیجه تخلیه الکتریکی به لایه ی پلاسمایی تبدیل می‌شود [9].
ب)فاز شتاب‌گیری محوری
پس از اتمام فاز شکست، مرحله ی فاز رانش محوری آغاز می شود. در این مرحله، لایه جریان به وسیله‌ی نیروی لورنتس به سمت نوک آزاد الکترودها حرکت می‌کند. لایه ی جریان در انتهای مرحله فاز شکست شکل می‌گیرد و از طریق نیروی لورنتس به سمت انتهای بالای الکترود داخلی شتاب می‌گیرد. بخش شعاعی نیروی لورنتس، لایه ی جریان را به سمت الکترود بیرونی حرکت می‌دهد. با توجه به قوانین مغناطیس، میدان مغناطیسی در نزدیک آند (فاصله کمتر) قویتر است که این خود منجر به بیشتر شدن نیرو در نزدیک آند می‌شود. این عامل سرعت لایه ی جریان را در نزدیکی سطح الکترود مرکزی افزایش می‌دهد. در نتیجه شکل لایه‌ی جریان به صورت کمانی در می‌‌آید. در این فاز لایه‌ی جریان با سرعتی در حدود1.7-15 cm/µs)) به سمت بالای الکترودها حرکت می‌کند[9]. در پایان این فاز، یک طرف لایه‌ی جریان، نوک آزاد آند را جاروب می‌کند و انتهای دیگر لایه‌ی جریان بطور پیوسته در امتداد کاتدها حرکت می‌کند. بدین ترتیب قسمت بزرگی از پلاسما روی هم انباشته شده و در جهت محوری جاروب خواهد شد. در واقع تنها بخشی از پلاسما در انتهای فاز رانش محوری، در تنگش نهایی تاثیر خواهد داشت.
ج)فاز شعاعی
در انتهای فاز محوری، لایه‌ی جریان انتهای الکترود درونی را جاروب کرده و با همان نیروی لورنتس رو به داخل، باعث تشکیل پلاسمای متراکم در مدت زمان 15 الی 200 نانو ثانیه بسته به مشخصات دستگاه پلاسمای کانونی خواهد شد . در واقع در فاز شعاعی، پلاسمایی با چگالی بالا ایجاد ‌می‌شود[5].
در این مرحله تغییرات سریع در اندوکتانس ، باعث تولید میدان الکتریکی قوی در ستون پلاسما می‌شود.
فرمول(1-1) رابطه بین جریان تخلیه الکتریکی(I) میدان الکتریکی(E) را نشان می‌دهد.
(1-1)
که در آن I جریان تخلیه و تغییرات زمانی اندوکتاس است.
فاز شعاعی شامل چهار مرحله است که عبارتند از:
فاز تراکم:
فاز شعاعی از فرو ریزش ناگهانی لایه جریان با تقارن شبه استوانه‌‌‌ای (به علت تاثیر نیروی لورنتس) به سمت محور آند، آغاز می‌شود. این حرکت انفجاری، وقتی شعاع پلاسما به مقدار حداقل و چگالی آن به حداکثر مقدار خود ( 1019cm-3) می‌رسد پایان می‌‌یابد. در این مرحله دمای نهایی الکترون‌ها به 1 -2 keVمی‌رسد [5].
دسته بندی : علمی