فروشگاه اینترنتی فایل ها این وبلاگ در زمینه فروش انواع مختلف فایل های آموزشی تحصیلی و دانشگاهی فعالیت می نماید

بهینه سازی تولید ایزوتوپهای کوتاه عمر در سامانه پلاسمای کانونی92

عنوان... شماره صفحه

چکیده... 1

1- آشنایی با دستگاه پلاسمای کانونی و کاربردهای آن2

1-1 ساختار کلی دستگاه پلاسمای کانونی.... 4

1-1-1 دینامیک پلاسمای کانونی..... 6

الف)فازشکست... 7

ب)فاز شتاب گیری محوری......8

ج)فاز شعاعی.9

1-2 کاربردهای پلاسمای کانونی..... 13

2 سازوکارشتاب یون ها و مطالعه طیف دوترون های پرانرژی در دستگاه پلاسمای کانونی.... 15

2-1 سازوکارشتاب یون ها.... 16

2-1-1 فرآیند شتاب...... 17

2-1-2 مدل های شتاب.... 18

2-1-2-1 ناپایداری ها.... 18

2-1-2-2 مقاومت غیر عادی... 21

2-1-2-3 موج پلاسما..... 22

2-1-2-4 موج شوک.. 23

2-2 مطالعه طیف دوترون های پرانرژی............. 24

2-2-1 روش های اندازه گیری دوترون های پر انرژی 24

2-2-1-1 طیف سنج مغناطیسی................. 24

2-2-1-2 فعال سازی هسته ای................ 31

2-2-1-3 تحلیل گر سهمی تامسون............. 37

2-2-1-4 زمان پرواز یون.................. 44

3- بررسی تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر در دستگاه پلاسمای کانونی........................................ 46

3-1 فرآیند تولید رادیوایزوتوپ در دستگاه پلاسمای کانونی.. 47

3-1-1 روش درونی....................... 48

3-1-2 روش بیرونی...................... 49

3-1-3 مقایسه روش درونی با روش بیرونی.. 49

3-2 رادیوایزوتوپ های تولید شده در دستگاه پلاسمای کانونی.. 50

3-3 فرایند تولید نیتروژن13 از طریق واکنش¹²C(d,n)¹³N ....... 52

4- بهینه سازی تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر در دستگاه پلاسمای کانونی........................................ 55

4-1 فرآیند محاسبه اکتیویته طیف دوترون....... 56

4-1-1 نرخ واکنش......................... 56

4-1-2 محاسبه تعداد هسته های نیتروژن13.... 60

4-1-3 محاسبه اکتیویته................... 63

4-2 مقایسه اکتیویته آزمایشگاهی با اکتیویته محاسبه شده از طیف دوترون........................................ 63

4-3 بررسی رابطه توان تابع نمایی(n) واکتیویته(A) ......... 64

4-3-1 محاسبه اکتیویته طیف های آزمایشگاهی 64

4-3-2 رابطه تئوری بین اکتیویته(A) وتوان(n). 71

4-4 بهینه سازی تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر در دستگاه پلاسمای کانونی........................................ 78

4-4-1 عوامل موثر بر میزان اکتیویته ...... 78

4-4-1-1 نرخ تکرار..................... 78

4-4-1-2 انرژی دستگاه.................. 86

5- نتیجه گیری................................. 88

6-مراجع....................................... 92

شکل(1-1):نمایی ساده از دستگاه پلاسمای کانونی نوع مدر(سمت چپ) و نوع فیلیپوف(سمت راست)......................... 5

شکل(1-2): حرکت لایه جریان و فازهای مختلف آن در پلاسمای کانونی نوع مدر............................................ 6

شکل(1-3): واپاشی ستون پلاسما وگسیل پرتوهای مختلف12

شکل(1-4): مراحل تشکیل پینچ پلاسما.............. 12

شکل(2-1): اغتشاش در ستون پلاسما به صورت شماتیک. 18

شکل(2-2): اختلال در پینچ....................... 19

شکل(2-3): ناپایداری سوسیسی(m=0)، سمت چپ؛ ناپایداری کینک(m=1)، سمت راست؛.......................................... ........ 20

شکل(2-4): محفظه طیف سنج مغناطیسی به طور شماتیک26

شکل(2-5): ویژگی ردها در نواحی مختلف طیف روی آشکارساز CR-39 30

شکل(2-6): فعال سازی هسته ای به عنوان تابعی از عمق......... 32

شکل(2-7): سیستم استخراج یونی در تحلیل گر سهمی تامسون برای مطالعه باریکه های یونی در دستگاه پلاسمای کانونی....... 41

شکل(2-8): تصویری از تحلیل‌گر تامسون مورد استفاده در مطالعات پلاسمای کانونی........................................ 42

شکل(2-9): مثالی از طیف نگار تامسون در فشارهای مختلف....... 43

شکل(2-10): طیف انرژی دوترون اندزه گیری شده با تحلیل گر سهمی تامسون.............................................. 43

شکل(2-9): زمان پرواز به صورت شماتیک(دایره های سیاه نشان دهنده ذرات سبکتر و دایره های تو خالی نشان دهنده ذرات سنگین)44

شکل(3-1): نمایی از فعال سازی گرافیت در دستگاه NX2 ....... 53

شکل(2-3): آشکارسازی گرافیت به صورت شماتیک..... 54

شکل(4-1): توان توقف دوترون ها در گرافیت....... 58

شکل(4-2): سطح مقطع واکنش ¹²C(d,n)¹³N گرفته شده از EXFOR .... 59

شکل(4-3): نرخ واکنش،thick target yield.............. 59

شکل(4-4): طیف دوترون.......................... 62

شکل(4-5):اکتیویته محاسبه شده برای گزیده ای از طیف های دوترون در فشار4mbar ..................................... 65

شکل(4-6):اکتیویته محاسبه شده برای گزیده ای از طیف های دوترون در فشار6mbar...................................... 66

شکل(4-7):اکتیویته محاسبه شده برای گزیده ای از طیف های دوترون در فشار8mbar...................................... 67

شکل(4-8): یک طیف دوترون با nهای مختلف و اکتیویته متفاوت... 70

شکل(4-9): زاویه بین هدف و دوترون های خارج شده از پینچ..... 72

شکل(4-10): اکتیویته بر حسب n................... 76

شکل(4-11): رابطه n وA ........................ 77

شکل(4-12): نمودار اکتیویته بر حسب نرخ تکرار... 80

شکل(4-13): نمودار اکتیویته بر حسب زمان بمباران هدف........ 81

شکل(4-14): نمودار اکتیویته بر حسب نرخ تکرار برای طیف شماره 1 مجموعه 4mbar.......................................... 82

شکل(4-15): اکتیویته بر حسب نرخ تکرار(فرکانس های بالا)...... 83

جدول(2-1): پارامتر های واکنش هسته ای از هدفB₄C 34

جدول(2-2): پارامترهای مربوط به واکنش هسته ای هدفBN....... 35

جدول(3-1): رادیوایزوتوپ های قابل تولید در دستگاه پلاسمای کانونی.............................................. 51

جدول(4-1): مقادیر n گزارش شده در مراجع مختلف.. 61

جدول(4-2): گزیده ای از طیف های دوترون در فشار4mbar ....... 68

جدول(4-3): گزیده ای از طیف های دوترون در فشار6mbar........ 68

جدول(4-4): گزیده ای از طیف های دوترون در فشار8mbar........ 68

جدول(4-5): انرژی ماکزیمم طیف ها با مقدار n متناسب با آن.. 69

جدول(4-6): خصوصیات دستگاه های پلاسمای کانونی... 79

جدول(4-7): ویژگی پرتو دوترونی گسیل شده در دستگاه های پلاسمای کانونی متفاوت........................................ 86

چکیده

بررسی و مطالعه شرایط بهینه تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر با استفاده از دستگاه پلاسمای کانونی موضوع مورد تحقیق پروژه حاضر است. رادیوایزوتوپ‌های کوتاه عمر که درپزشکی کاربرد دارند شامل:¹⁸F (110 دقیقه)؛ ¹³N (10دقیقه)؛ ¹⁵O (5/2 دقیقه)؛ ¹¹C (20دقیقه) هستند. تکنیک تصویربرداری گسیل پوزیترونی با استفاده از این رادیوایزوتوپ ها مزایای گسترده ای نسبت به سایر روش ها دارد. برخی از کاربردهای آن عبارتند از : آشکارسازی بافت های سرطانی ، تعیین گسترش آن در بدن ، بررسی موثر بودن عمل درمان، تعیین بازگشت مجدد سرطان پس از عمل، تعیین اثرات حمله قلبی. استفاده از سیکلوترون تصویربرداری گسیل پوزیترونی را به روشی گرانقیمت تبدیل کرده است. بنابراین لازم است سایر روش ها مورد بررسی قرار گرفته تا هزینه ها را کاهش داده و امکان استفاده از آن را برای همه فراهم کرد. به همین منظور دستگاه پلاسمای کانونی به دلایل گفته شده مورد توجه جدی قرار گرفته است. اهداف مورد بررسی در این تحقیق شامل: 1) آشنایی با دستگاه پلاسمای کانونی و مطالعه فازهای مختلف آن. 2) بررسی مکانیسم های شتاب و مطالعه طیف دوترون های پر انرژی شامل روش های اندازه گیری طیف های دوترون 3) بررسی تولید رادیوایزوتوپ های کوتاه عمر در دستگاه پلاسمای کانونی. 4) شرایط بهینه سازی شامل: محاسبه اکتیویته طیف های آزمایشگاهی، رابطه بین توان تابع نمایی و اکتیویته و همچنین برای بهینه سازیِ تولید رادیوایزوتوپ ها می توان در مد تکرار کارکرده و یا انرژی دستگاه را بالا برد و یا شرایط دیگر را بررسی کرد.

فصل اول

آشنایی با دستگاه پلاسمای کانونی و کاربردهای آن

 دستگاهپلاسماي كانونييكياز پرکاربردترین دستگاه‌هايياستكهدرتحقيقاتگداختهسته‌ایبكارميرود. درسالهاي1960و1965،بهترتيبفيليپوفومدرنتايجتحقيقاتشاندرخصوصپلاسمای كانونيراكهبهطورمستقلازيكديگرانجامشدهبود،منتشركردندوبهاينترتيبدوساختار مختلفپلاسمای كانونيتحتعنوان هايفيليپوف[1] ومدر[2]مطرحشدند و از آن پس آزمایشگاه‌های فراوانی در سرتا سر دنیا بنا نهاده شد[1,2]. بررسيآماريمنابع منتشرشدهدررابطهباپلاسمايكانونيدردهه هاياخيرنشانمي‌دهدكهبيشترينحجم تحقيقاتدراينزمينهبهترتيببهكشورهايآلمان،روسيه،آمريكا،آرژانتين،مالزي،هندوايتاليا اختصاصيافتهاست.

دستگاهپلاسمايکانونیازدوبخشاساسیتشکیلشدهاست: عناصر اصلی وعناصر جانبی. عناصراصلیشاملمحفظهتخلیه،سوئیچاسپاركگپوبانکهايخازنیمی‌باشد و عناصرجانبیشاملسیستمتغذیهالکتریکی،سیستمخلاء،سیستمتزریقگازو دستگاههايداده‌پردازيوتشخیصی ‌می‌باشند. در این سیستم‌ها ستون پلاسما دارای ویژگی‌هایی از قبیل:1) بسیار داغ، به طوری که با مطالعات انجام شده بر روی گسیل اشعه ایکس نرم دمای الکترون ها در حدود چند keV تخمین زده شده است. در دستگاه‌‌هایی در محدوده انرژی چند کیلو ژول تا چند مگا ژول دمای الکترون در ستون پلاسما 0.4-1keV اندازه گیری شده است.2)بسیار چگال، میانگین چگالی در دستگاه‌های بزرگ وکوچک در حدود 310¹⁸cm^-3 می‌باشد. چگالی خیلی بالا معمولا در یک فاصله زمانی خیلی کوتاه بدست می‌آید. یک ویژگی خاص در دستگاه نوع فیلیپوف محدوده چگالی کم است.3) طول عمر بسیار کوتاه ، پلاسمای کانونی نوع مدر معمولا در حدود 30-400 ns و در دستگاه فیلیپوف طول عمری در حدود 100 ns دارد. 4) معمولا ابعاد ستون پلاسما 1-2 mmبرای قطر و 10-30 mm برای طول تخمین زده شده است[17].

 1-1 ساختار کلی دستگاه پلاسمای کانونی

دستگاهپلاسمايكانونيمدلمدروفيليپوفازنظر کارکرد تقریبا شبیه هم هستند ولی از نظر شكلهندسيباهم متفاوتهستند. عمدهتفاوتبينمدلهايفيليپوفومدردرابعادالكترودهاستبهطوريكه نسبتقطربهطولآنددرنوعفيليپوفبزرگتراز5استوليهميننسبتدرنوعمدردرحدود 25/0است. همچنيندرنوعفيليپوفقطرآنددرحدود50تا200سانتيمتراستحالآنكهدرنوعمدر،آنددرحدود2الي22سانتيمترقطردارد.

دردستگاهپلاسمايکانونی(هردونوعفیلیپوفومدر)آندوکاتدبصورتهممحورقرار گرفتهاست کهتوسطیکعایقازیکدیگرجداشده‌‌اند. اساسکاریکدستگاهپلاسمايکانونیساده است: انرژيالکتریکیذخیرهشدهدریکبانکخازنیبهسرعتوبوسیلهیکسوئیچسریعبه الکترودهامنتقلمی‌شود (شکل1-1). با اعمال نیروی لورنتس،لایهپلاسمايحاملجریانشتاب می‌گیرد و به انتهای الکترودها می‌رسد وسپس تحت نیروی لورنتس شعاعی به محور تقارن الکترودها می‌رسد و نهايتااينپلاسمادريكناحيهكوچكبر رویآندمتراكم می‌شود که این پدیدهراتنگش[3]پلاسما مي‌نامند.

 شکل (1-1): نمایی ساده از دستگاه پلاسمای کانونی : نوع فیلیپوف (سمت راست) ؛ نوع مدر (سمت چپ)

 درپلاسمايکانونینوع مدرحرکتلایهجریانازسطحعایقتامحورتقارندستگاهدردومرحلهجداگانهصورت‌می‌گیرد. درمرحلهاولکهحرکتمحورينامیدهمی‌شود،لایهجریانفقطیکحرکتطولیدرامتدادمحور دستگاهخواهدداشت.بارسیدنلایهجریانبهلبهآند،اینمرحلهخاتمهیافتهومرحلهدومکه تنگششعاعینامیدهمی‌شودآغازمی‌شود.دراینمرحلهلایهجریانبهصورتشعاعیبهسمت محورتقارندستگاهحرکتمی‌کندامادرنوعفیلیپوفحرکتشعاعیبهسمتمحورتقارنازهمان ابتداوبعدازتشکیللایهجریاندرسطحعایق،شروعمی‌شودوحرکتلایهجریاندرجهتهاي مختلفبصورتهمزمانمی‌باشد.

دردستگاهپلاسمايکانونیالکترودهامعمولاًازمسیااستیلساختهمی‌شوندکهبصورتهم محورقرارمی‌گیرند. کاتدبهشکلیکمحفظه(قفس سنجاب)استکهشامل8تا24میلهمسیدراطرافآند قرار می‌گیرد. عایقازجنسشیشه پیرکس،آلومینیومویاسرامیکساختهمی‌شود.

1-1-1 دینامیک پلاسمای کانونی

ديناميكپلاسمايكانونيراميتواندرسهمرحلهكليبيانكرد: فازشكستالكتريكي،فازشتاب‌گيريمحوريلايهجريانپلاسماوفازشعاعيلايهجريان. 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

 دراينجابهتوضيحبيشترسهفازتشكيلشده،جهتتشكيلپلاسمايچگالمي‌پردازيم:[4,7]

الف)فاز شکست[4]

فشارگازكاريدردستگاهپلاسماكانوني،درحدودچندميليباراستكهمعمولامقداربهينهآنباانجامآزمايش هايمتعددبه دستمي‌آيد. بستهبهنوعآزمايش،گازهايمختلفيبهعنوانگاز كاريمورداستفادهقرارمي‌گيرد. براينمونهاگرهدفتوليدنوترونباشدبايدازگازدوترويماستفاده نموددرحاليكهدرموارديكههدفتوليدپرتوهاي ایکساستمي‌توانازگازهاينجيبمانندآرگوناستفادهكرد.

درصورتيكهاختلافپتانسيلبينالكترودهادريكلحظهاعمالشود،تخليهالكتريكيبا تقارنمحوريبينالكترودهااتفاقخواهدافتاد. اينحالتبهفازشكستالكتريكيمعروفاست وباعثتوليدپلاسماياوليهازطريقتخليهجريانمي‌شود. ايجادتخليهالكتريكيوتوليد پلاسماياوليهدردستگاهپلاسماكانوني،بهيكسريعواملازقبيلشرايطگازكاري(فشارونوعگاز)،خصوصياتالكترودهاوعايقوهمچنينمتغيرهايفيزيكيخازنوابستهاست[5,6]. چگونگيتشكيللايهجريانرامي‌توانبدينترتيببيانكردكهبعدازاعمالاختلافپتانسيلبينالكترودها،باتاخيرزمانيچنددهنانوثانيه،مرحلهشكسترويسطحعايقآغازمي شود.[7,8]دراينمدتالكترون‌هاييكهدراثرفشارنشرميدانيازلبه يفلزاتويونيزهشدنگاز كاريايجادمي‌شوند،درراستايخطوطميدانالكتريكيشتابگرفتهوبهسمتسطحعايق، الكترودداخليياالكترود خارجي(باتوجهبهقطبیت آن) حركتمی‌كنند. درپلاسمايكانوني معمولاً قطبیتالكترودداخليمثبتاست،درنتيجهالكترونهابهسطحعايقمي‌چسبندوسطح عايقراباردارمي‌كنند. لایه جریان اولیه روی سطح عایق ایجاد شده و با حرکت لایه جریان در سطح عایق ورسيدنلايهايجادشدهبهانتهايعايق،دوالكترودبههممتصل ميشوند. بهعلتوجودنيرويلورنتس،لايه ايجادشدهازسطحعايقجداميشود. پسازطي زمان50الي500نانوثانيه،رسانشلايهبهاندازهكافيزيادشدهودرنتيجهتخليهالكتريكيبه لايه يپلاسماييتبديلمي‌شود [9].

ب)فاز شتاب‌گیری محوری[5]

پساز اتمامفازشكست،مرحله يفازرانشمحوريآغازميشود. دراينمرحله،لايهجريان بهوسيله‌ينيرويلورنتسبهسمتنوكآزادالكترودهاحركتمي‌كند. لايه يجرياندرانتهاي مرحلهفازشكستشكلمي‌گيردوازطريقنيرويلورنتسبهسمتانتهايبالايالكترودداخلي شتابمي‌گيرد. بخششعاعينيرويلورنتس،لايه يجريانرابهسمتالكترودبيرونيحركت مي‌دهد. باتوجهبهقوانينمغناطيس،ميدانمغناطيسيدرنزديكآند(فاصلهكمتر) قويتراست كهاينخودمنجربهبيشترشدننيرودرنزديكآندمي‌شود. اينعاملسرعتلايه يجريانرادر نزديكيسطحالكترودمركزيافزايشمي‌دهد. درنتيجه شكللايه‌يجريانبهصورت کمانی درمي‌‌آيد. دراينفازلايه‌يجريانباسرعتيدرحدود1.7-15 cm/µs)) به سمت بالای الكترودهاحركتمي‌كند[9]. درپاياناينفاز،يكطرفلايه‌يجريان،نوكآزادآندرا جاروبمي‌كندوانتهايديگرلايه‌يجريانبطورپيوستهدرامتدادكاتدهاحركتمي‌كند. بدينترتيبقسمتبزرگيازپلاسمارويهمانباشتهشدهودرجهتمحوريجاروبخواهدشد. درواقعتنهابخشيازپلاسمادرانتهايفازرانشمحوري،درتنگشنهاييتاثيرخواهدداشت.

ج)فاز شعاعی[6]

درانتهايفازمحوري،لايه‌يجريانانتهايالكتروددرونيراجاروبكردهوباهماننيروي لورنتسروبهداخل،باعثتشكيلپلاسمايمتراكمدرمدتزمان15الي200نانوثانيه بستهبه مشخصاتدستگاهپلاسمايكانونیخواهدشد. درواقعدرفازشعاعي،پلاسماييباچگاليبالا ايجاد ‌می‌شود[5].

دراينمرحلهتغييراتسريعدراندوكتانس،باعثتوليدميدانالكتريكيقويدرستونپلاسما 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.

فازشعاعيشاملچهارمرحلهاستكهعبارتنداز:

فازتراكم[7]:

فازشعاعيازفروريزشناگهانيلايهجريانباتقارنشبهاستوانه‌‌‌اي(بهعلتتاثيرنيروي لورنتس) بهسمتمحورآند،آغازمي‌شود. اينحركتانفجاري،وقتيشعاعپلاسمابهمقدار حداقلو چگاليآنبه حداکثر مقدارخود ( 10¹⁹cm^-3) می‌رسد پایان می‌‌یابد. در این مرحله دمای نهایی الکترون‌ها به 1 -2 keVمی‌رسد [5].

فاز آرام[8]:

باآغازحركتستونپلاسمايمتراكمشده،اينفازآغاز می‌شود.دمايالكترونهاتا حدود 700-600 الکترون ولتكاهشمي‌يابد. درحاليكهدماييونهادرحدود700 الکترون ولت برآورد شده است [6].

در اينحالتچگاليپلاسمانيزتاحدود 210¹⁸cm^-3 کاهش خواهد یافت. در طول این فاز، ستونپلاسمادرهردوجهتشعاعيومحوريگسترشمي‌يابد،ميزانبسطيافتگيدرراستايشعاعيبهعلتوجودفشارمغناطيسيكُندتراستاماپلاسمادرجهتمحوريفوارهواربدونهيچگونهمانعيگسترشمي‌يابد. بنابراينجبهه ي موجدرجهتمحوريايجادمي‌شود.

فاز ناپایدار[9]:

ازآنجاكهدراينفازاتفاقاتيهمچونتوليداشعه يايكسسختونرم،توليديونهاو وهمچنينگسيلنوترونهاودوترونهادرواكنش گداخت (D-D) بهوقوعمي‌پيوندد،فازناپايداربهعنوانمهمترينمرحله يفازشعاعيبه شمارمي‌رود. دراينمرحلهناپايداري‌هاييمانندناپايداريسوسيسيوناپايداري کینکدرستونپلاسمارشدمي‌كنندكهازهمگسيختگي ستونپلاسمارادرپيدارند. در فصل دوم این پروژه به بررسی این ناپایداری ها پرداخته خواهد شد.

  فازواپاشي[10]:

آخرينمرحلهازفازشعاعييابهعبارتديگرآخرينمرحلهازديناميكپلاسمايكانونيفاز واپاشی است.اينفازهنگامتنگشوزمانيكهچگاليپلاسمابهكمتراز210¹⁷cm^-3 رسید، شروعمي‌شود. درطولفازواپاشي،يكابرپلاسماينازك،داغوبزرگبهعلتازبينرفتنستونپلاسما تشكيلمي‌شود. دراينمرحلهمقدارزياديپرتوايكسنرمدراثرفرآيندتابشترمزي،گسيل مي‌شود[8]. در این فاز پالس نوترونی که در فاز قبل(فاز ناپایداری) آغاز شده بود به مقدار پیک خود می رسد. [10] بنابر این ستون پلاسما می‌شکند و واپاشی می‌کند. در این فاز میدان الکتریکی القا شده به وسیله مکانیسم‌های مختلف شتاب ، گسیل باریکه‌های پر انرژی یونی و الکترونی را افزایش می‌دهد. درفصل 2 به توضیح مکانیسم های شتاب خواهیم پرداخت.

شکل (1-3) گسیل پرتو های مختلف را بعد از فروپاشی ستون پلاسما و شکل (1-4) مراحل مختلف تنگش پلاسما را نشان می دهد.

  شکل (1-3): واپاشی ستون پلاسما وگسیل پر تو های مختلف

 شکل(1-4): مراحل تشکیل پینچ پلاسما[3]

 1-2 کاربردهای پلاسمای کانونی

امروزه دستگاه پلاسمای کانونی کاربردهای متنوعی در علوم مختلف پیدا کرده است. از جمله این کاربردها می‌توان به کاربردهای آموزشی، تحقیقاتی و صنعتی اشاره کرد.

پلاسمای کانونی می تواند یک ابزار بسیار مفید برای آموزش برخی موضوعات فیزیک شامل: ترمودینامیک، فیزیک هسته‌ای، الکترومغناطیس و...باشد.

در زمینه‌های تحقیقاتی که این ابزار نسبت به دیگر دستگاه‌های گداخت هسته‌ای ارزان تر است، می‌توان بسیاری از پدیده‌های دینامیک پلاسما، ناپایداری وآشفتگی پلاسما را مورد ارزیابی وبررسی قرار داد.

دستگاه پلاسمای کانونی همچنین می‌تواند کاربردهایی در صنعت داشته باشد. در اینجا به طور مختصر به چند مورداشاره می‌کنیم.

* سیستمایمنیفرودگاهها

روش NAA یاآنالیزموادتوسطفعال‌ سازينوترونیکیازبهترینروشهابرايتشخیصو کشفموادغیرقابلتشخیصباچشمودستگاه‌هايموجوددرفرودگاه‌هاوخروجی‌هايکشور می‌باشد.[11]

* بررسیگودال‌هايزیرزمینیبااستفادهازنوترون‌هايپالسی

بااستفادهازویژگیهايخوبنوترون‌هايپالسیتولیدشدهدراینسیستمواستفادهاز پراکندگی نوترون‌هامی‌توانبهوجودساختارهايزیرزمینیوعناصرموجوددرآنپیبرد.[11]

*کاربرددرعلممواد

کاشتیون ؛ اصلاحاتسطحمواد(ازطریقبمبارانذراتباردار) ؛ بررسیفعلوانفعالاتپرتوهارويدیوارهمحفظهپلاسما(بررسییکنوعخاصازماده بعنوانهدفدردستگاهپلاسمايکانونیواثراتآندربرخوردپرتوهايموجوددر(PF ؛ آنالیزطلاتوسطفعالسازينوترون ؛ آنالیززغالسنگتوسطفعالسازينوترون[11]

* لیتو‌گرافی با استفاده از پرتو‌های الکترون

پلاسمای کانونی یک چشمه قوی از پرتو‌های الکترون می‌باشد که برای لیتوگرافی ازاین پرتو‌ها استفاده می‌شود.[11]

*تولیدرادیوایزوتوپ‌هايمورداستفادهدرعکسبرداريتشخیصی

PET یکیازچندینروشتشخیصیدرپزشکیهسته‌ايمی‌باشد.رادیوایزوتوپ‌هايلازم PET می‌تواندبهکمکدستگاهپلاسمايکانونیتولیدشودکهاینروشبسیارقابلدسترسوارزاننسبتبهشتاب‌دهنده‌هامی‌باشد. درداخلمحفظه‌يپلاسمايکانونی،یون‌هايسریعموردنیاز برايتولید رادیوایزوتوپ‌ها بهوجودآمدهوباعثتولیداینایزوتوپ‌هادرمدتچنددهنانوثانیه می‌شود.

در این پروژه به این کاربرد به طور مفصل پرداخته می‌شود.

[1].Filippov

[2].Mather

[3].Pinch

[4]. the breakdown phase

[5]Axial acceleration phase

[6]Radial phase

[7]Compression phase

[8]Quiescent phase

[9]Unstable phase

[10]Decay phase