فهرست مطالب

مجله فیزیک کاربردی
سال نهم شماره 3 (پیاپی 18، پاییز 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/08/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی محمدی، محسن اسدی اسدآباد*، سعید حمیدی، محمدامین امیرخانی دهکردی صفحات 5-15

    یکی از آثار تابش های هسته ای در مواد، جابه جایی اتم ها از جایگاه خود در شبکه بلوری است. برای محاسبه آسیب تابش نوترون باید طیف انرژی اتم های پس زده اولیه و همچنین توزیع زاویه ای و مکانی آن ها را محاسبه کرد. برنامه AMTRACK به منظور محاسبه این اطلاعات توسعه یافته است. این برنامه با استفاده از خروجی Ptrac کد MCNPX و تحلیل آن، اطلاعات مربوط به اتم های پس زده را به دست می آورد. در این مطالعه، فولاد زنگ نزن 316 که یکی از مهمترین آلیاژها در ساخت محفظه فشار راکتور است، بررسی شده است. نوترون های تک انرژی keV 1 تاMeV 10 روی این فلز تابش داده شده اند و کسر PKA های تولیدی، انرژی میانگین آن ها، بیشینه انرژی PKA ها و میزان آسیب تابشی به دست آمده است. محاسبات با استفاده از طیف نوترون راکتور بوشهر انجام شده است. با استفاده از این روش مقدار آسیب در راکتور بوشهر (برای فولاد زنگ نزن 316) برابر است با (dpa/fluence) 22-10× 2/7.

    کلیدواژگان: اتم های پس زده اولیه، برنامه AMTRACK، کد SRIM، VVER-1000، فولاد زنگ نزن سری316
  • قاسم انصاری پور*، سعید عمادی اعظمی صفحات 17-30
    در این مقاله رسانندگی گرمایی در یک دستگاه یک بعدی، شامل نانوسیم های نیم رسانا با جنس سیلیکن و گالیوم آرسنیک محاسبه و رسم شده است. روش به کاررفته حل معادله بولتزمن برای پراکندگی فونونی است. در مواردی که پراکندگی خالص فصل مشترک باشد، رسانندگی هم در نانوسیم سیلیکنی و گالیوم آرسنیکی مقدار بیشتری را نشان می دهد. رسانندگی با افزایش قطر نانوسیم افزایش می یابد. دو مدل متفاوت برای رسانندگی در این پژوهش بررسی شده است. مدل اول حل معادله بولتزمن و یافتن جواب ها با تقریب زمان واهلش است و دیگری حل خودسازگار معادله بولتزمن است. جواب ها در این دو حل با هم تلفیق شده اند. نتایج نشان می دهد که رسانندگی گرمایی در نانوسیم های نیم رسانای Si و GaAs به ترتیب تقریبا برابر 21/0 و 19/0 است و مقادیر نظیرشان در سامانه های انبوهه کاهش می یابد که با داده های گزارش شده توافق دارد. همچنین، نشان داده شده است که رسانندگی گرمایی نانوسیم گالیوم آرسنیک از مقدار مشابه آن در نانوسیم سیلیکن کمتر و در مقایسه با نتایج تجربی منتشرشده اخیر برای نانوسیم های Si متناظر با قطر کمتر، بیشتر و برای نانوسیم های با قطر بیشتر، کمتر است که احتمالا به سبب لحاظ نشدن واپاشی فونون های اپتیکی به فونون های صوتی و اثر زبری سطح در رسانندگی گرمایی است.
    کلیدواژگان: نانوسیم نیم رسانا، رسانندگی گرمایی، نواخت پراکندگی، معادله بولتزمن
  • حسین جعفرزاده* صفحات 31-39

    یک سیستم اتمی چهارترازی نوع Y معکوس را در نظر می گیریم که در داخل یک کاواک حلقوی یک سویه قرار گرفته و با یک میدان موج کوتاه در حال اندرکنش است و هدف ما کنترل رفتار دوپایایی نوری آن است که در سوییچ زنی تمام نوری کاربرد دارد. دو مولفه قطبش دایره ای یک پرتو کاونده قطبیده خطی ضعیفی را در نظر می گیریم که با این محیط مادی در اندرکنش اند و با گذار متفاوتی از هم متمایز شده اند. یک میدان جفت کننده همدوس نیز با گذار اتمی متفاوتی می تابانیم. تحت شرایط حالت پایا، می توانیم وقوع دوپایایی نوری را با تغییر پارامترهای مختلفی نظیر نامیزانی فرکانسی میدان کاونده ، پارامتر مشارکت الکترونیکی (C)، بزرگی میدان الکترومغناطیسی (B) و همینطور با میدان قطبیده دایره ای چپگرد یا راستگرد کنترل کنیم. همچنین، می توان دریافت که میدان خروجی پایدار کاواک نوری را با تنظیم شدت میدان ورودی می توان کنترل کرد. نشان داده شده است که میزان گذار دو پرتوی قطبیده متعامد را در فرکانس های مختلف می توان با تنظیم شدت میدان خارجی به دست آورد. می توان پی برد که آستانه دوپایایی نوری را با بزرگی میدان مغناطیسی خارجی می توان کنترل کرد. همچنین مشاهده می شود با جابه جایی دو پرتوی قطبیده متعامد، می توان دوپایایی نوری را به چندپایایی نوری تبدیل کرد. در مقاله حاضر، در حالت پایا و پاسخ گذرا، تاثیر میدان مغناطیسی خارجی را بر دوپایایی نوری یک سیستم اتمی چهارترازی در حضور پرتوی لیزری همدوس قوی بررسی کرده ایم. در اینجا، میدان کاونده شامل دو قطبش چپ گرد و راست گرد است، که هریک با گذار متفاوتی برهمکنش می کنند. به کمک ادوات و سیستم های نوری پیشرفته می توان نظریه دوپایایی نوری را به روش آزمایشگاهی جدیدی نیز بررسی و تایید کرد.

    کلیدواژگان: دوپایایی نوری، چند پایایی نوری، سیستم های اتمی، قطبش چپ گرد، قطبش راست گرد
  • پریناز حسین پور* صفحات 41-51
    در این مقاله، تاثیر پارامترهای ناخالصی و همچنین نوع قطبش نور فرودی در نقطه کوانتمی قرص شکل در ضریب تولید هماهنگ دوم و با در نظر گرفتن جفت شدگی اسپین مدار راشبا مطالعه شده است. پتانسیل ناخالصی، به صورت گاوسی فرض شده و پارامترهای موثر آن عبارتند از: قدرت پتانسیل، طول میرایی، نوع ناخالصی و مکان آن در نقطه کوانتمی. محاسبات در قالب تقریب جرم موثر انجام شده اند. نتایج نشان دادند که حضور ناخالصی سبب ایجاد تغییراتی در ضریب تولید هماهنگ دوم می شود و با تغییر دادن پارامترهای ناخالصی، می توان مقدار ضریب تولید هماهنگ دوم را کنترل کرد. برای مثال، در هر دو نوع ناخالصی با افزایش فاصله ناخالصی از مرکز نقطه کوانتمی، بیشینه مقدار این ضریب به سمت انرژی های بیشتر جابه جا می شود همچنین نقش قطبش نور فرودی در مقدار این ضریب نیز بررسی شده و نشان داده شد که نوع قطبش تاثیری در مکان بیشینه ضریب ندارد و فقط مقدار آن را تحت تاثیر قرار می دهد.
    کلیدواژگان: نقطه کوانتمی، ضریب تولید هماهنگ دوم، ناخالصی گاوسی، قطبش نور فرودی، اندرکنش اسپین مدار راشبا
  • مهدی رضایی صامتی*، فاطمه زمانیان صفحات 53-70

    هدف این تحقیق بررسی اثر جذب ملکول پیرول 2 کربوکسیلیک اسید (PCA) بر سطح نانوخوشه بور نیترید (B12N12) خالص و نشاندارشده با اتم پالادیم است. همه ساختارهای منتخب با استفاده از نظریه تابعی چگالی در سطح B3LYP/Lanl2DZ با استفاده از نرم افزار گوسین (09) بهینه شدند. با استفاده از ساختارهای بهینه پارامترهای فضایی (طول پیوند و زاویه پیوند)، اربیتال های هومو و لومو، طیف فروسرخ (IR)، پارامتر پوششی متقارن (CSI)، اربیتال های پیوندی طبیعی (NBO)، پارامترهای کوانتمی، پارامترهای نظریه اتم در ملکول (AIM) و نمودارهای پتانسیل الکترواستاتیک ملکولی (MEP) محاسبه شده و درباره نتایج حاصل بحث شد است. نتایج محاسبات نشان داد که در نانوخوشه B12N12 نشاندارشده با اتم پالادیم، شکاف انرژی و پارامتر سختی نانوخوشه کاهش محسوسی یافته و رسانایی و فعالیت شیمیایی افزایش می یابد. مقدار انرژی جذب و آنتالپی محاسبه شده برای تمام مدل ها منفی بوده و فرآیندهای جذب گرماده هستند و از نظر ترمودینامیکی مساعد است. نتایج MEP و NBO و CSI نشان داد که انتقال بار از سمت جذب شونده به سمت نانوخوشه صورت گرفته که این موضوع از نظر حمله گونه های هسته دوست و الکترون دوست در فرآیند های زیستی مهم است. نتایج نشان داد که نانوخوشه B12N12 خالص و نشاندارشده با اتم پالادیم می تواند به عنوان گزینه مناسبی برای ساخت جاذب و شناساگر PCA استفاده شود.

    کلیدواژگان: نانوخوشه بوریترید، پیرول 2 کربوکسیلیک اسید، نشاندارشده با پالادیم، ترمودینامیک، پارامترهای کوانتمی
  • مجید فلاح، محمد مهدوی*، محمود قرآن نویس، سکینه مشکانی صفحات 71-81
    مطالعه ناخالصی های یونی موجود در پلاسمای توکامک، ابزاری اساسی جهت بررسی رفتار پلاسما و تعیین پارامتر های مختلف آن از قبیل دما، چگالی الکترونی و سرعت شارش پلاسماست. بدین منظور، یک سیستم بیناب سنجی نور مریی با توان تفکیک عالی برای اندازه گیری دمای ناخالصی یونی کربن درون پلاسما روی توکامک IR-T1 نصب شده است. با پردازش خطوط بینابی گسیلی ثبت شده توسط بیناب سنج، مکان خط بینابی مربوط به ناخالصی کربن برآورد شده است. با اعمال برازش و بهنجارش بر خط بینابی و انطباق تابع توزیع گاوسی بر داده های تجربی، پهنای موثر خط بینابی کربن تعیین شده و سپس میزان پهن شدگی دوپلری آن و در نتیجه دمای ناخالصی یونی کربن محاسبه شده است. دمای یون کربن CIII حدود 6/0 ±1/18 الکترون ولت به دست آمده است. دمای ناخالصی اندازه گیری شده با نتایج حاصل از توکامک های ISTTOK و COMPASS مقایسه و تایید شد.
    کلیدواژگان: بیناب سنجی غیر فعال، پهن شدگی، دمای یونی، توکامک، ناخالصی
|
  • Ali Mohamadi, Mohsen Asadi Asadabad *, Saied Hamidi, MohamadAmin Amirkhani Dehkordi Pages 5-15

    The displacement of the atoms from their lattice sites is one of the results of neutron irradiation on materials. The primary knocked-on atoms spectrum and their angular distribution should be calculated for consideration of neutron radiation damage calculation. The AMTRACK program has been developed to calculate this information. This program extracts and analyzes information about the primary knocked-on atoms by using Ptrac output of the MCNPX code. In this study, Stainless Steel 316, one of the most important alloys in the reactor pressure vessel, is investigated. The material is irradiated by single energy neutrons of 1keV to 10MeV, the fraction of produced PKAs, their average energy, their maximum energy, and radiation damage value are calculated. The calculations are performed by using the neutron spectrum of the Bushehr reactor. Using this method, the amount of damage in the Bushehr reactor pressure vessel (for Stainless Steel 316) is equal to 7.2×10-22 (dpa/ fluence).

    Keywords: Primary Knocked-on Atom, SRIM Code, AMTRACK program, VVER-1000, Stainless steel 316
  • Ghassem Ansaripour *, Saeid Emadi Azami Pages 17-30
    In this article, the thermal conductivity in one-dimensional devices, including semiconducting nanowires of silicon and gallium arsenide is calculated and plotted. The method used is solving the Boltzmann equation for phonon scattering. In case of purely specular interface scattering, the thermal conductivity is found to be high in silicon and gallium arsenide nanowires. The thermal conductivity increases with increasing nanowire diameter. In this work two different models for thermal conducting have been investigated. The first model solves the Boltzmann equation and finds solutions with the relaxation time approximation, and the other is a self-consistent solution of the Boltzmann equation. The answers in these two solutions are combined. The results show that the thermal conductivity in Si and GaAs semiconductor nanowires is reduced nearly 0.21 and 0.19 than that of bulk devices respectively in agreement to the reported data. It is found that the thermal conductivity of gallium arsenide nanowire is lower than that of silicon nanowire and comparing to recent published data for the corresponding Si nanowires with smaller diameter is overestimated and for larger nanowires diameter is underestimated which could be due to not taking into account the optical phonons decay to acoustic phonons and the effect of surface roughness on the thermal conductivity.
    Keywords: Semiconductor nanowire, Thermal conductivity, scattering rate, Boltzmann equation
  • Hossein Jafarzadeh * Pages 31-39

    A four-level inverse Y-type atomic system with a microwave-driven field contained in a unidirectional ring cavity is proposed for controlling the optical bistability behavior with application on all-optical switching. Two circularly polarized components from a weak linearly-polarized probe beam are interacted separately by two transitions of this medium. A coherent coupling field derived another atomic transition. Under the steady state condition, we can control the occurrence of the optical bistability by modulating different parameters, such as the probe detuning ( ), the electronic cooperation parameter (C), the magnitude of electromagnetic field (B), and left- or right- handed circular polarized beams. Also, it is found that the stable output field of the optical cavity can be controlled by adjusting the intensity of the input field. It is demonstrated that the transmission coefficient of two orthogonally polarized beams at different frequencies can be achieved by adjusting the magnitude of the external magnetic field. It is found that the threshold of the optical bistability can be controlled by the magnitude of the external magnetic field. Also, it is shown that the optical bistability can be converted to optical multistability by switching the two orthogonally polarized beams. In this paper, in the case of the steady-state and transient response, we investigated the effect of external magnetic field on optical bistability of a four-level atomic system in the presence of strong coherent laser beam. Here, a laser probe signal consists of two left- and right- handed circular polarized beams which are interacted by two different transitions. The optical system provides a new experimental method to test optical bistability theory.

    Keywords: Optical bistability, Optical multistability, Atomic System, Left-handed Circular Polarized, Right-handed Circular Polarized
  • Parinaz Hosseinpour * Pages 41-51
    The influence of impurity parameters as well as the type of incident light polarization at the disk-like quantum dot with including the Rashba spin-orbit coupling on the second harmonic generation are studied. The impurity potential is assumed to be Gaussian and its effective parameters are: potential strength, decay length, impurity type and its location at the quantum dot. The calculations are performed in the framework of the effective mass approximation. The results showed that the presence of impurity leads to changes in the second harmonic generation, and the value of the second harmonic generation can be controlled by changing the impurity parameters. For example, in both types of the impurities, by increasing the impurity distance from dot center, the maximum value of this coefficient shifts to higher energies. The role of light polarization in this coefficient is also investigated and it was shown that the type of light polarization has no effect on the peak position of the second harmonic generation and only affects its peak value.
    Keywords: Quantum dot, second harmonic generation, Gaussian impurity, incident light polarization, Rashba spin-orbit interaction
  • Mahdi Rezaei Sameti *, Fatemeh Zamanina Pages 53-70

    The aim of this project is to investigate the effects of 2-Pyrrole carboxylic acid molecule adsorption on the surface of pristine and Pd functionalized boron nitride nanocage (B12N12). All selected structures are optimized within the framework of DFT using B3LYP/Lanl2DZ. From optimized structures, the geometrical parameters (bond length, bond angle), HOMO and LUMO orbitals, infrared spectrum (IR), chemical shielding isotropic parameters (CSI), natural bonding orbital (NBO), quantum parameters, atom in molecule parameters (AIM) and molecular electrostatic potential (MEP) maps are calculated. The results indicate that in the functionalized B12N12 nanocage, the gap energy and global hardness of system decrease significantly from original state and so the conductivity and reactivity of BN nanocage increase.  The adsorption energy and enthalpy values of all adsorption models are negative and are exothermic and favorable in thermodynamic approach. The NBO, MEP and CSI parameters reveal that the electron charge transfer occurs from adsorbent toward nanocage, and this property is notable for electrophilic and nucleophilic attack in biological systems. The computational results demonstrate that the pristine and Pd functionalized BN nanocage can be used as a suitable candidate for fabricating detector and absorber for 2-Pyrrole carboxylic acid.

    Keywords: Boron nitride nano cage, 2-Pyrrole carboxylic acid, Pd functionalized, Thermodynamic, Quantum
  • Majid Fallah, Mohammad Mahdavi *, M. Ghoranneviss, Sakineh Meshkani Pages 71-81
    The study of ionic impurities present in tokamak plasma is an essential tool for studying plasma behavior and determining its various parameters such as temperature, electron density and plasma flow rate. For this purpose, high resolution optical spectroscopy system was installed on the Tokamak IR-T1 to measure the carbon-ion impurity temperature in the plasma. By processing the emission spectral lines recorded by the spectrometer, the location of the spectral line corresponding to the carbon impurity is estimated, and the effective width of the carbon spectral line is determined by matching a Gaussian function to the experimental data. Given the effective width of the carbon spectrum line, its doppler broadening and consequently the carbon ionic impurity temperature are calculated. Carbon CIII ion temperature is obtained about . The experimental impurity temperature is comparable to the results of ISTTOK and COMPASS tokamaks.
    Keywords: passive spectrometry, broadening, ion temperature, Tokamak, Impurity