فهرست مطالب

چکیده. ش‌

مقدمه. 1

فصل 1. 3

مروریبرویژگیهایپلاسما. 3

1-1  پلاسمایاحالتچهارمماده. 3

1-2  تولیدپلاسما. 4

1-3  برهمکنشذراتورفتارهایجمعی. 4

1-4  معیارهایتعریفپلاسما. 5

1-5  بررسیکلیفرمولبندیپلاسما. 7

فصل 2. 8

تعادلپلاسماوفرایندهایحاصلازتابشلیزربرهدف. 8

2-1   یونش. 8

2-1-1  دیدگاهترمودینامیکی. 8

2-1-1-1   تعادلترمودینامیکیکلی. 9

2-1-1-2   تعادلترمودینامیکیموضعییاLTE.. 9

2-1-1-3  تفاوتتعادلترمودینامیکیکلوتعادلترمودیناکیموضعی   9

2-1-2  معادلهساها. 9

2-1-3  شرایطتعادلترمودینامیکی. 10

2-2  سطحمقطع،پویشآزادوفرکانسبرخورد. 11

2-3   هدایتپرتو. 14

2-3-1  تابشBound-bound (bb) 14

2-3-2  تابشBound-free(bf) 15

2-3-3  تابشFree-Free(ff) 16

2-3-4  انتشارپرتوx. 16

2-4   چگونگیایجادلیزردراثرتابشلیزربههدف(ICF). 17

2-4-1  تولیدلیزر. 17

2-4-2  Expansion. 18

2-4-3 لایهدوگانه. 19

2-4-4  میدانالکتریکی. 19

2-4-5  پدیدههایغیرخطی. 19

2-4-6  نواحیپلاسمایایجادشده. 20

2-4-7  انواعفشاردرمحیطپلاسما. 21

2-4-7-1  فشارتابشلیزر. 21

2-4-7-2 فشارالکترونها. 21

2-4-7-3 فشارکندگی. 21

فصل 3. 23

جذبوانتشارباریکهلیزردرپلاسما. 23

3-1   جذببرخوردی(برمشترالانگمعکوس). 23

3-2   جذبتشدیدی. 26

3-3  فرآیندبازترکیب. 27

3-4    ضریبجذبمحیطناهمگن. 28

فصل 4. 29

روشآزمایشونتایجتجربی. 29

4-1 سامانهلیزری. 29

4-2 روشآزمایش. 30

4-3  رفتارزمانیباریکههایکاوشوباریکهبرهمکنش. 34

4-4 ضریبجذب. 42

4-5  مشاهداتتجربیبرایجذبوعبوردهیپلاسما. 43

تحولزمانیجذبپلاسما6-4. 52

4-7  انتشارموجضربهدرپلاسما. 56

4-8  شدتعبوریباریکهلیزرکاوشازپلاسمادرفشارهایگوناگون. 58

نتیجهگیری. 63

پیشنهادات. 64

مراجع. 65

مقالات. 67

 

 

فهرست شکل­­­­ها

شکل 2-1: مدار برخورد یک الکترون با یک یون مثبت از بارZe . Bپارامتر برخورد،  نزدیکترینفاصله برای b=0 و  زاویه راکندگی……………………….…………………………12

شکل 2-2: انتقال یک الکترون مرتبط با انتشار اشعه و یا جذب B برمشترالانگ، IB عکس برمشترالانگ، RR تابش بازترکیبی، PE اثرفوتوالکتریک، LE طیف خطی، LAطیف جذب…….……….…14

شکل2-3:  توضیح شماتیک از فرآیند برهم کنش لیزر با پلاسما……………………………17

شکل3-1:  داده های تجربی جذب لیزر با هدف های جامد با عدداتمی کم.تابش لیزر به هدف بطور عمود می باشد ]8[……..…………………………………………….…………25

شکل 4-1: آرایش تجربی جهت بررسی ضریب جذب پلاسمای ناشی از برهم کنش لیزر با هدف. M آینه تمام بازتابان، PC سلول پاکل، GT قطبی کننده گلن-تامسون، QWP تیغه ربع موج، OC آینه خروجی ، AP روزنه،  Pمنشور،  Lعدسی،  Ta هدف وPL لیزر کاوش……………………30

شکل 4-2: چیدمان آزمایشگاهی متشکل از باریکه کانونی شده لیزر برهم کنش در طول موجnm  1064، آشکارساز فوتودایود خلاء و APD، اسیلوسکوپ، باریکه لیزر کاوش He-Ne با قطبش خطی یا دایروی که به کمک دو عدسی محدب با فاصله کانونی cm 5 در حالت هم کانون قرار دارند………31

شکل 4-3 : تصویری از چگونگی برخورد باریکه لیزر بر سطح هدف، عبور و جمع آوری باریکه کاوش به کمک دو عدسی هم کانون 32…….…………………………………………………….

شکل 4-4: نمونه سیگنال های ثبت شده برای باریکه کاوش نا قطبیده با طول موج 633 نانومتر. به ترتیب از بالا به پایین: در فاصله های 2، 3 و4 میلی متر از نقطه برهم کنش. در تمام موارد انرژی باریکه لیزر برهم کنش 170 میلی ژول است.سیگنال مربوط به باریکه کاوش و برهم کنش به ترتیب با رنگ قرمز و سبز نشان داده شده اند ………..……..…………..………………………….34

شکل 4-5:  نمونه سیگنال های ثبت شده برای باریکه کاوش با قطبش خطی و طول موج 633 نانومتر. به ترتیب از بالا به پایین: در فاصله های 2، 3 و4 میلی متر از نقطه برهم کنش. در تمام موارد انرژی باریکه لیزر برهم کنش 170 میلی ژول است. سیگنال مربوط به باریکه کاوش و برهم کنش به ترتیب با رنگ قرمز و سبز نشان داده شده اند36……………..………….…..…………………………

شکل4-6:  نمونه سیگنال های ثبت شده برای باریکه کاوش با قطبش دایروی و طول موج 633 نانومتر. به ترتیب از بالا به پایین: در فاصله های 2، 3 و4 میلی متر از نقطه برهم کنش. در تمام موارد انرژی باریکه لیزر برهم کنش 170 میلی ژول است. سیگنال مربوط به باریکه کاوش و برهم کنش به ترتیب با رنگ قرمز و سبز نشان داده شده اند………..…….…………..……………………37

شکل 4-7 : نمونه سیگنال های ثبت شده برای باریکه کاوش ناقطبیده با طول موج 532 نانومتر..…39

شکل4-8: نمونه سیگنال های ثبت شده برای قطبش خطی باطول موج 532 نانومتر باریکه کاوش…40

شکل4-9:  نمونه سیگنال ثبت شده برای قطبش دایروی باطول موج 532 نانومتر باریکه کاوش..…41

شکل4-10: محاسبه بستگی شدت عبوری باریکه برهم کنش ودمای سطح هدف بهطول موج لیز44.…

شکل 4-11: رفتار مشاهده شده برای (به ترتیب از بالا به پایین): جذب و شدت بهنجار شده باریکه عبوری کاوش با طول موج 633 نانومتر پس از عبور از پلاسما برحسب فاصله باریکه کانونی شده کاوش نسبت به محل برخورد باریکه برهم کنش برسطح هدف. در مشاهده باریکه کاوش ناقطبیده است. انرژی باریکه برهم کنش 170 میلی ژول می باشد …….….…………..……………………45

شکل 4-12: رفتار مشاهده شده برای (به ترتیب از بالا به پایین): جذب و شدت بهنجار شده باریکه عبوری کاوش با طول موج 633 نانومتر پس از عبور پلاسما برحسب فاصله باریکه کانونی شده کاوش نسبت به محل برخورد باریکه برهم کنش برسطح هدف. در این مشاهده باریکه کاوش قطبیده خطی است. انرژی باریکه برهم کنش 170 میلی ژول می باشد ……………..……………………46

شکل 4-13: رفتار مشاهده شده برای (به ترتیب از بالا به پایین): جذب و شدت بهنجار شده باریکه عبوری کاوش با طول موج 633 نانومتر پس عبور از پلاسما برحسب فاصله باریکه کانونی شده کاوش نسبت به محل برخورد باریکه برهم کنش برسطح هدف. در این مشاهده باریکه کاوش قطبیده دایروی است. انرژی باریکه برهم کنش 170 میلی ژول می باشد…………..………………………47

شکل 4-14: رفتار مشاهده شده برای (به ترتیب از بالا به پایین): جذب و شدت بهنجار شده باریکه عبوری کاوش با طول موج 532 نانومتر پس عبور از پلاسما برحسب فاصله باریکه کانونی شده کاوشنسبت به محل برخورد باریکه برهم کنش برسطح هدف. در این مشاهده باریکه کاوش نا قطبیده است. انرژی باریکه برهم کنش 170 میلی ژول می باشد…….….……..………………………48

شکل 4-15: رفتار مشاهده شده برای (به ترتیب از بالا به پایین): جذب و شدت بهنجار شده باریکه عبوری کاوش با طول موج 532 نانومتر پس از عبور پلاسما برحسب فاصله باریکه کانونی شده کاوش نسبت به محل برخورد باریکه برهم کنش برسطح هدف. در این مشاهده باریکه کاوش قطبیده خطی است. انرژی باریکه برهم کنش 170 میلی ژول می باشد…….……………………………49

شکل 4-16: رفتار مشاهده شده برای (به ترتیب از بالا به پایین): جذب و شدت بهنجار شده باریکه عبوری کاوش با طول موج 532 نانومتر پس از عبور پلاسما برحسب فاصله باریکه کانونی شده کاوش نسبت به محل برخورد باریکه برهم کنش برسطح هدف. در این مشاهده باریکه کاوش قطبیده دایروی است و انرژی باریکه برهم کنش 170 میلی ژول می باشد………..………………………50

شکل 4-17: روند زمانی مشاهده شده برای رسیدن به حداکثر مقدار جذب باریکه کاوش در پلاسما، از لحظه رسیدن موج ضربه به موقعیت مکانی مورد بررسی به ازای دو طول موج 633 و532 نانومتر برای باریکه کاوش ناقطبیده. در تمام موارد انرژی لیزر برهم کنش 170 میلی ژول و فشار محیط 1 اتمسفر است…………….….……………………….….………………….….……52

شکل 4-18: روند زمانی مشاهده شده برای رسیدن به حداکثر مقدار جذب باریکه کاوش در پلاسما، از لحظه رسیدن موج ضربه به موقعیت مکانی مورد بررسی برای طول موج 633 نانومتر برای باریکه کاوش با قطبش خطی. در تمام موارد انرژی لیزر برهم کنش 170 میلی ژول و فشار محیط 1 اتمسفر است…53

شکل 4-19: چگونگی تغییرات مشاهده شده برای جذب پلاسما برحسب زمان از لحظه برخورد باریکه برهم کنش بر سطح هدف، به ازای دو طول موج 633 و532 نانومتر و فواصل گوناگون عبور باریکه کاوش با  قطبیدگی دایروی از محل برخورد باریکه برهم کنش. در تمام موارد انرژی لیزر برهم کنش 170 میلی ژول است………………………………………………………………………55

شکل4-20: رفتار سرعت انتشار جبهه موج ضربه ناشی از جذب باریکه لیزر با انرژی 170 میلی ژول در پلاسما بر حسب فاصله از موضع برخورد باریکه کانونی شده لیزر برهم کنش با هدف (مکان صفر)…68

شکل 4-21: شدت عبوری باریکه لیزر کاوش با طول موج 633 نانومتر از پلاسمای ناشی از برهم کنش لیزر هدف درفشارهای گوناگون از  تا . در تمام حالات انرژی باریکه لیزر برهم کنش 170 میلی ژول است…………………………………………………………61