42

 

2- ساخت، نصب و راه اندازی دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول.. 45

 

2-1   قسمت مکانیکی دستگاه 20 ژول   47

 

2-2  سیستم تخلیه و دمش گاز   49

 

2-3   سیستم الکتریکی دستگاه   50

 

2-4  نصب و راه اندازی و آزمایشات اولیه   57

 

3- پایش پرتوی   61

 

   62

 

مراجع :   66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

 

شکل 1-1 ) نمای شماتیک دو دستگاه پلاسمای کانونی 3

 

شکل 1-2) دو نمونه از تصاویر مربوط به کاربرد پلاسمای کانونی 5

 

شکل1-3)طرحی از پلاسمای کانونی و مدار مربوط به آن 7

 

شکل 1-5) نمایی از دستگاه نانوفوکوس 15

 

شکل 1-6) تصویر بیرونی دستگاه نانوفوکوس 16

 

شکل 1-7) 17

 

شکل 1-8) سیگنال های الکتریکی مربوط به ولتاژ، مشتق جریان و جریان 18

 

شکل 1-9 19

 

شکل 2-1) بلوک دیاگرام کلی طراحی دستگاه های پلاسمای کانونی 28

 

شکل 2-2)‌ تصویری از بالا از دستگاه 29

 

شکل 2-3) میله آند همراه با عایق دور آن و لایه تفلون جدا کننده 32

 

شکل 2-4) برشی عمودی از دستگاه 35

 

شکل3-1) دستگاه پلاسمای کانونی کوچک 20 ژول که بر روی میز استیل دو طبقه  نصب شده است. 46

 

شکل 3-2) اندازه های قسمت های مختلف دستگاه بر حسب میلی متر 48

 

شکل 3-3) سیستم کلی دستگاه 20 ژول 50

 

شکل3-4) نمای تابلو فرمان 52

 

شکل 3-5) شمای دستگاه کنترل الکترونیکی 54

 

شکل 3-6) بلوک دیاگرام کلی دستگاه 55

 

شکل 3-7) شمای کلی از طرح دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول 56

 

شکل3-8) نمونه ای از سیگنال مشتق جریان 58

 

شکل 3-9) نمونه ای ازسیگنال مشتق جریان 59

 

شکل 3-10) نمونه ای ازسیگنال جریان 59

 

شکل 3-11) تغییرات فرکانس تخلیه با فشار در ولتاز تخلیه 16 کیلو ولت 60

 

 

شکل 3-12) آرایش TLDهای نصب شده در اطراف دستگاه20 ژول 61

 

 

 

فهرست جدول ها

 

 

 

جدول1-1مشخصات دستگاه های پلاسمای كانونی موجود در مرکزCCHEN 20

 

جدول 2-1) مشخصات الکتریکی چند دستگاه پلاسمای کانونی 24

 

جدول3-1) اسامی برخی از وسایل موجود در آزمایشگاه پلاسمای کانونی کوچک در پژوهشکده فیزیک پلاسما 43

 

جدول 3-2) مشخصات دستگاه پلاسمای کانونی 20 ژول 47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عملکرد

 

پلاسمای کانونی

 

1-

 

1-1 دستگاه پلاسمای کانونی:

 

پلاسمای کانونی دستگاهی از خانواده Z-پینچهای دینامیک است. این دستگاه از دو الکترود هم محور تشکیل می شود که در پایین به وسیله یک  عایق از هم جدا می شوند و الکترود بیرونی نقش کاتد و الکترود داخلی نقش آند را بازی می کندو فضایبین آن ها را  گازی با فشار پایین پر کرده است.]2و1[

 

الکترود ها معمولا از جنس مس یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. جنس عایق در این دستگاه ها ممکن است، چینی، سرامیک، یا تفلون باشد.در این دستگاهاعمال یک ولتاژ بالا به شکل پالسی بیناین دو الکترود هم محور سبب وقوع تخلیه الکتریکی بین دو الکترود می­شود که در نتیجه آنیک ستون پلاسمای داغ(با دمای در حدود چند کیلو الکترون ولت)،  چگال (در حدود 3-cm1019 -1018) وبا عمر کوتاه (درحدودns200-50) بر روی  محور الکترود داخلی تولید می­گردد.

 

این دستگاه در دهه 1960 میلادی به طور مستقل توسط فیلیپوف در شوروی و مدر در ایالات متحده آمریکا به دو مدل متفاوت طراحی و ساخته شد که  به نام مخترعینشان نامیده می شوند. تفاوت این دو مدل در  نسبت طول الکترود داخلی(L)به قطرآن(D) است.درنوع فیلیپوف 1 (در حدود 2/0 یا کمتر) و در نوع مدر 1 (در حدود 5 یا بیشتر) است(شکل 1-1)]2و1[

 

این اختلاف منجر به تفاوت هایی در فرآیندهای فیزیکی به ویژه در مرحله اول تخلیه می شود، اما در نهایت شاهد نتایج مشابهی در هر دو نوع هستیم. یعنی تشکیل پلاسمایی داغ و چگال با مشخصات ذکر شده در پاراگراف بالا، که منبعی غنی از انواع مختلف تابش های نوترونی، الکترومغناطیسی، الکترونی، پرتو ایکس نرم و سخت و انواع پدیده های پلاسمایی است.]3[

 

همچنین دستگاههای پلاسمای کانونی ترکیبی (هیبرید) با نسبت های2-1 نیز ساخته شده اند.]5و4[

 

پلاسمای کانونی ماشینی ارزان و کارآمد برای مطالعه امواج ضربه، پدیده پینچ و کانونی شدن، ناپایداریهای مختلف پلاسما و پدیده های متعدد دیگری است که در آن پلاسما می تواند تا شرایط گداخت گرم شده و مقادیر قابل ملاحظه ای پرتو ایکس نرم و سخت، انواع یون های پرانرژی، پرتوهای الکترون نسبیتی و در صورتی که گاز به کار رفته حاوی دوتریم باشد،نوترون های حاصل از گداخت هسته ای گسیل نماید]6[.

 

 

 

 

 

شکل 1-1 ) نمای شماتیک دو دستگاه پلاسمای کانونی

 

[1]Plasma Focus

 

[2] Z-Pinch

 

[3]Filipov

 

[4]Mather