فهرست مطالب

علوم و فنون هسته ای - پیاپی 89 (پاییز 1398)
  • پیاپی 89 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 16
|
  • مهسا پاشازاده، الناز ایرانی، میرمقصود گلزان، رسول صدیقی بنابی* صفحات 1-8

    یکی از روش های سریع، ایمن و پاک برای تولید نانوذره های کلوییدی با ویژگی های مختلف ساختاری و نوری، روش کندوسوز لیزر تپی در محیط مایع است. در صورتی که، دیگر روش های ساخت نیاز به دمای بالا، زمان واکنش طولانی و رویه های شیمیایی چند مرحله ای دارند. این مقاله شبیه سازی فرایند کندوسوز لیزر تپی و عامل های موثر بر ویژگی های نانوذره های تولیدی عنصرهای تیتانیم، سیلسیم و تنگستن در محیط آب مقطر به ارتفاع یک سانتی متر از سطح نمونه را مورد بررسی قرار می دهد. بدین منظور لیزر نئودیمیم- یاگ تپی با پهنای زمانی ns، طول موج های 1064 و 532nm و قطر کانونی 200 mm به کار گرفته شد. هم چنین محاسبه ها با در نظر گرفتن تاثیر محیط آب مقطر واثر تعداد مختلف تپ لیزر در نرخ کندگی مورد بررسی قرار گرفت. توزیع دما روی سطح فلز، میزان کندگی و شاریدگی آستانه ی کندگی با مدل انتقال حرارت دو سیالی و توسط نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس به دست آمد.

    کلیدواژگان: دینامیک کندوسوز لیزری، تیتانیم، سیلسیم، تنگستن، لیزر نئودیمیم- یاگ
  • شیوا غفاری جعفری، زعفر ریاضی*، حسین آفریده صفحات 9-16

    در این مقاله یک سیستم تصویرگیری دوربین کامپتون متشکل از چندین لایه آشکارساز پرا کننده از جنس سیلیم و یک لایه ی آشکارساز جاذب از نوع لوتسیم- ایتریم اکسی اورتوسیلیکات (LYSO)، طراحی و توسط کد جیانت شبیه‏سازی شد. ابتدا با استفاده از یک چشمه ی نقطه‏ای گاما با انرژی‏های مختلف، کارایی و دقت سیستم برحسب تعداد آشکارسازهای پراکننده محاسبه و بهینه شد. پس از انتخاب بهترین چینش که شامل تعداد ده لایه آشکارساز پرا‏کننده بود، دو مجموعه ی مشابه از دوربین کامپتون، عمود بر باریکه ی پروتون و رو به روی هم در دو سمت فانتوم آب قرار داده شدند تا مکان گسیل گاما‏های آنی حاصل از برهم کنش هسته‏ای پروتون با فانتوم را تصویرگیری نمایند. برای تصویرگیری گاما، اطلاعاتی شامل انرژی‏های به جامانده از پدیده ی کامپتون در یکی از آشکارسازهای ده گانه ی سیلسیم و از پدیده ی فوتوالکتریک در آشکارساز جاذب و هم چنین مکان برهم کنش‏ها در قالب روت ثبت شد. سپس با استفاده از الگوریتم بازسازی تصویر دوربین کامپتون، در محیط نرم‏افزار متلب، نمایه ی مکانی تولید گاماها به دست آمد. مقایسه ی توزیع گاما با توزیع دز نشان داد که مجموعه ی دوربین کامپتون می‏تواند در ارزیابی برد باریکه ی پروتون درحین پروتون‏درمانی، از طریق آشکارسازی گاماهای آنی، با خطای کم تر از mm 7 مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: پروتون‏درمانی، دوربین کامپتون، بازسازی تصویر، کد جیانت
  • مرتضی حبیبی*، حسین جعفری صفحات 17-30

    با توجه به اهمیت پایداری عملکرد دستگاه های پلاسمای کانونی مینیاتوری در تولید پینچ های قوی و تکرارپذیر، در این مقاله ضمن ارایه ی مشاهدات تشکیل ستون پینچ در یک دستگاه پلاسمای کانونی J 3، پایداری عملکرد آن در دو شیوه ی تک شات و شیوه ی تخلیه ی تکراری در بسامدهای 0.5Hz  و 5Hz نشان داده شد. هم چنین، عامل های ایجاد نقص در تخلیه ی الکتریکی و راه کارهای جلوگیری از آن ارایه شدند. سپس، بازده دستگاه و قدرت پینچ پلاسما برای چهار هندسه ی مختلف الکترودها با استفاده از نتیجه های تجربی و محاسبات نظری به ازای فشارهای 0.8  ، 1.1  ، 1.3  ، و torr 1.5  گاز آرگون و ولتاژهای شارژ 8.3 ، 8.5 ، 8.7 ، 8.9 ، 9.1 ، و kV 9.3 محاسبه شدند. مشخص شد که هندسه ی آند مخروطی ضمن وسیع نمودن محدوده ی فشار کاری گاز از 0.6  تا torr 1.5  ، بیش ترین دامنه ی قله ی تیز ولتاژ را نیز تولید می کند. هم چنین، عامل های مهم طراحی دستگاه مانند عامل سرعت و حساسیت پینچ برای الکترود بهینه تحت شرایط کاری فوق محاسبه شد. مشخص شد بهترین شرایط فشرده سازی ستون پلاسما در این دستگاه در فشار و ولتاژکاری بهینه ی به ترتیب mbar 0.88±0.8 و 8.3-kV 8.5 است و در صورت ملاک بودن عملکرد پایدار دستگاه برای تولید پینچ های قوی و تکرارپذیر، محدوده ی ولتاژکاری 8.5 -8.7 kV و فشار گاز0.6 -1.1 mbar است.

    کلیدواژگان: دستگاه پلاسمای مینیاتوری، بازده پینچ، ضریب سرعت
  • مقصود سعادتی نیاری*، بشیر ندایی شکراب صفحات 31-38

    تاثیر زمان همدوسی تپ های لیزری پرتو ایکس بر انتقال حالت های هسته ای در ایزوتوپ 97 عنصر تکنسیم (97</sup>Tc) با دو تراز زمینه و یک تراز تحریکی بررسی شده است. در این مطالعه، دو تپ لیزر پرتو ایکس، انتقال حالت های هسته ای یک سیستم سه ترازی هسته ای را با استفاده از روش گذار بی دررو تحریکی رامان که یک شیوه ی اپتیک کوانتومی است، انجام می دهند. طول موج های کوتاهی که برای شرط تشدید لازم است با در نظر گرفتن برهم کنش باریکه ی هسته ای شتاب دار با دو تپ لیزر پرتو ایکس به دست می آیند. مشاهده شد که بازده انتقال جمعیت برای تپ های لیزری با زمان همدوسی کوتاه، کاهش می یابد. در نهایت، تاثیر تغییرات شدت تپ های لیزری و هم چنین تاخیر زمانی تپ ها بر انتقال جمعیت برای مقدارهای مختلف زمان همدوسی تپ های لیزر بررسی شده است. برای مطالعه ی عددی از معادله ی مستر استفاده شد که در آن اثرهای ناهمدوسی ناشی از گسیل خودبه خود و واکوکی فازی در نظر گرفته شده است.

    کلیدواژگان: زمان همدوسی، حالت های هسته ای، لیزر پرتو ایکس، گذار بی دررو
  • لاله فرهنگ متین*، مصیب ناصری، حسین حسن بوذری صفحات 39-45

    در این مقاله با استفاده از روش نظریه ی تابعی چگالی و بسته نرم افزار (کد) محاسباتی وین2کی، نانو ساختار دو بعدی جدید ژرمانیم دی سولفید (GeS2</sub>)  پیش یابی شده است. با محاسبه ی انرژی همدوسی و پاشندگی فونونی با استفاده از نرم افزار کوانتوم اسپرسو، پایداری ترمودینامیکی و دینامیکی نانوساختار 2</sub>GeS تایید شد. نتیجه های روش شبیه سازی نشان داد که تک لایه ی ژرمانیم دی سولفید یک نیم رسانا با گاف انرژی غیر مستقیم حدود 0.9 eV است که با اعمال کشش و کرنش دو بعدی، قابل تنظیم است. محاسبه های نوری نشان داد که تک لایه ی پیشنهادی در ناحیه ی دیدگانی در برابر تابش فرودی، جذب و بازتاب کمی دارد در صورتی که ماده ی پیش گفته ی (GeS2</sub>)  در ناحیه ی فرا بنفش ، نه تنها جاذب خوبی است بلکه بازتابش نسبتا بالایی نیز دارد. نتیجه های این پژوهش نشان داد که نانو ساختار ژرمانیم دی سولفید می تواند در ساخت ابزارهای نوری و به طور خاص در ساخت حفاظ نور فرابنفش مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ژرمانیم دی سولفید (2GeS)، ساختار شبه گرافنی، نظریه ی تابع چگالی، خواص الکتریکی و نوری
  • صالحه بهشتی پور*، ابراهیم صفری، عباس مجدآبادی صفحات 46-52

    در این پژوهش، برای ایجاد فروشکست اپتیکی در مولکول های گوناگون یک تا پنج اتمی، از تپ های لیزر TEA CO2</sub> کانونی شده با برشگرهای پلاسمایی با عدسی هایی با فاصله های کانونی 2.5, 5 و 10 cm بهره گیری شد. وابستگی رد زمانی تپ های انتقال یافته و شکل هندسی جرقه ها به توان کانونی سازی و هم چنین، فشار، وزن مولکولی و انرژی یونش گازها به تفصیل بررسی شده است. مشاهده شد که به جای حذف کامل دنباله ی تپ های انتقال یافته، گاهی تنها بخشی از آن ها حذف می شود. برای نمونه، در فاصله ی کانونی 2.5 cm  ، یک زمان خاموشی 0.05-2.6 µs  برای همه ی گازها در شکل تپ ها پدیدار شده است. این زمان خاموشی، برای گاز He در همه ی فاصله های کانونی دیگر و با اندازه ی کوچک تر دیده می شود. با بررسی شکل توده های پلاسمایی پدید آمده و مسیر پرتوهای لیزری کانونی شده، نشان داده شد که این رفتار به افت سریع چگالی پلاسما به زیر سطح بحرانی، پیش از پایان یافتن دنباله ی تپ لیزری باز می گردد.

    کلیدواژگان: فروشکست اپتیکی، لیزر 2TEA CO، برشگر پلاسمایی
  • رضا گودرزی، فرشته حاج اسماعیل بیگی* صفحات 53-62

    این مقاله، برهم کنش تپ های لیزر با شیشه ی BK7 را مورد مطالعه قرار می دهد. با بررسی ابعاد سطح کندوسوز شده، شاریدگی آستانه برای کندوسوز سطحی شیشه با تپ های 40 fs با طول موج مرکزی nm 800، در حدود 2.7 J/cm-2</sup> به دست آمد. با انتقال محل کانون لیزر به زیر سطح و تغییر سرعت جابه جایی باریکه ی لیزر فمتوثانیه عمق شیشه با تپ های لیزر فمتوثانیه میکروماشین کاری شد. با استفاده از تصویرهای دوربین CCD، حاصل از انتشار نور لیزر هلیم- نئون در درون شیشه ی میکروماشین کاری شده اثر به جامانده پس از برهم کنش با تپ های µJ 0.35 و به ازای سرعت های جاروب 1-</sup>0.01 mm s  مطالعه شد. یافته ها نشان داد که در اثر برخورد 10 تپ با انرژی Jµ 0.35  در هر موضع، توری پراش درون شیشه تشکیل می شود. گام توری پراش ایجاد شده در حدود mµ 4.52  به دست آمد.

    کلیدواژگان: توری پراش، لیزر فمتوثانیه، شیشه 7BK، کندوسوز
  • حمزه فراتی راد*، محمد قنادی مراغه، حمیدرضا بهاروندی صفحات 63-72

    مقاومت در برابر اکسایش مکس فاز 2</sub>SiC3</sub>Ti خالص تولید شده به روش مذاب خورانی پیش سازه های تیتانیم کاربید متخلخل ساخته شده با روش ریختگی ژلی، در دماهای مختلف 500، 800، 1000، 1100، 1200، 1300 و C 1400 در محیط اکسیژن مورد ارزیابی قرار گرفت. ترکیب فازهای اکسیدی تشکیل شده روی سطح نمونه ها با استفاده از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) شناسایی شد. ضخامت لایه های اکسیدی تشکیل شده روی نمونه ها با بررسی سطح مقطع نمونه ها با تکنیک میکروسکوپی الکترون روبشی (SEM) اندازه گیری شد. به منظور تشریح سازوکار فرایند اکسایش، تجزیه های گرماوزنی (TG) و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) در محدوده ی دمایی 25 تا C1500 به انجام رسید. یافته ها نشان داد که تا دمای C1000 افزایش جرم شدیدی به دنبال اکسایش رخ نمی دهد و با افزایش دما در ورای C1000 فرایند اکسایش تسریع می شود. از دمای C1400 به بعد اکسایش به حالت پایدار رسیده و شیب افزایش جرم کاهش می یابد. داده های مقطع سنجی لایه های اکسیدی نشان داد که با افزایش دما به C 1400 ضخامت لایه اکسیدی به 121 µm افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: فاز مکس 2SiC3Ti، رفتار اکسایشی، افزایش جرم
  • صادق یوسفی نسب، جواد کریمی ثابت*، سیدجابر صفدری، علی نوروزی، الهام امینی صفحات 73-87

    این مقاله با بهره گیری از یک روش جدید شبکه بندی ترکیبی در مختصات متقارن محوری، یک حل کننده ی غلظت چند جزیی- شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (MCC-DSMC) معرفی می کند که با استفاده از آن تغییرات جریان و غلظت در داخل یک سانتریفوژ در حالت گردش صلب برای مدل های کروی سخت و نرم تغییرپذیر و برای مخلوط گازهای هیدروژن، آرگون و کریپتون بررسی شد. یافته ها حاکی از آن است که دو مدل برخورد دارای انطباق بالایی نسبت به یک دیگر هستند ولی نتیجه های آن ها با نتیجه های حل تحلیلی به دست آمده از تابع توزیع بولتزمن دارای مقداری اختلاف است. هم چنین نتیجه ها نشان می دهند که با حضور مخلوط چند گاز در داخل یک سانتریفوژ، چند لایه بندی شعاعی از جریان گازها درون روتور شکل می گیرد به گونه ای که سنگین ترین گاز در لایه ی کناری دیواره، سبک ترین گاز در لایه ای نزدیک محور روتور و گازهای با جرم مولکولی متوسط در لایه ای مابین این دو قرار می گیرند. هم چنین در این پژوهش تاثیر محرک های گرمایی روتور در ایجاد یک جریان محوری (برگشت کامل) و تغییرات محوری غلظت اجزا در جهت محوری با استفاده از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو مورد بررسی قرار گرفت درحالی که بررسی آن با استفاده از حل تحلیلی تابع توزیع بولتزمن امکان پذیر نیست.

    کلیدواژگان: گازهای چندجزیی، سانتریفوژ گازی، جریان بازروانی کامل، روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو
  • ادیب ظاهری، علیرضا کشتکار*، فائزه فاطمی صفحات 88-98

    کاهش و رسوب گذاری اورانیم با استفاده از باکتری های بی هوازی، یکی از راهکارهای موثری است که در دو دهه ی گذشته با هدف کاهش انتشار اورانیم در محیط، مورد توجه بسیاری از پژوهش گران قرار گرفته است. در این پژوهش، قابلیت یک باکتری بی هوازی اختیاری با نام شیوانلا اس پی 8GCWx در کاهش و حذف اورانیم از محلول های آبی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، محلول اورانیل استات در حضور سدیم لاکتات به عنوان الکترون دهنده، با باکتری 8 GCWx در شرایط بی هوازی در تماس قرار داده شد. نتیجه ی این واکنش، حذف اورانیم از محلول و تشکیل یک رسوب قهوه ای رنگ حاوی باکتری و اورانیم بود. تجزیه ی رسوب با استفاده از طیف دیدگانی- فرابنفش و دستگاه پتانسیواستات/ گالوانواستات (شرکت اتولب هلند) نشان داد که بیش تر اورانیم موجود در رسوب به شکل کاهیده ی U(IV) است. بنابراین سازوکار حذف اورانیم از محلول توسط این باکتری در شرایط بی هوازی، سازوکار کاهش است. بهترین pH برای حذف اورانیم توسط 8GCWx برابر با 6.8 و حداکثر درصد حذف اورانیم از محلول در چگالی سلولی-1</sup> mL 109</sup> برابر با %90 به دست آمد. تغییرات غلظت اورانیم در محلول نسبت به زمان در روز اول با سینتیک واکنش درجه ی اول تطابق مناسبی داشت. بر همین مبنا، ثابت سرعت واکنش کاهش میکروبی اورانیم توسط سویه ی 8GCWx برابر با 0.06 hr-1</sup> محاسبه شد. در نتیجه، سویه ی شیوانلا اس پی 8GCWx به عنوان یک باکتری توانمند در کاهش میکروبی اورانیم تعیین شد.

    کلیدواژگان: کاهش، رسوب گذاری، اورانیم، باکتری بی هوازی شیوانلا اس پی 8GCW
  • پویا خوش کلامیان، سید محمد قریشی* صفحات 99-110

    بتن های سبک به علت پایین بودن وزن مخصوص اشان از مقاومت کم تری نسبت به سایر بتن ها برخوردارند، این مقاله به بررسی اثر سیلیس الیافی نانو و میکرو و ماکروی استخراج شده از کانی مربوطه بر خصوصیت های مکانیکی بتن سبک، شامل مقاومت فشاری و مقاومت کششی می پردازد که به دلیل ریخت شناسی ای که دارند می توانند در بهبود خواص پیش گفته تاثیر داشته باشند. نتیجه های به دست آمده نشان از بهبود خصوصیت های مکانیکی بتن سبک به ازای استفاده از نانوسیلیس تا %4 وزن سیمان می دهد. در اثر ترکیب نانو با میکرو سیلیس و تاثیر آن در خصوصیت مکانیکی بتن ها مشخص شد که بالاترین مقاومت فشاری در  استفاده از %2 نانوسیلیس و %8 میکروسیلیس حاصل می شود. ولی ترکیب نانوسیلیس با درصدهای بیش تر از %8 میکروسیلیس باعث کاهش خواص مکانیکی نمونه می شود. هم چنین اختلاط ماکروسیلیس در بتن تا %25 باعث افزایش مقدار مقاومت های کششی و فشاری می شود.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، بتن سبک، سیلیس الیافی
  • محمد امین احمدی فقیه*، محمدحسین مسلمین، غلامحسین شیروانی، محسن جواهری صفحات 111-118

    ترکیب های آلی نشان دار شده با کربن-14 یکی از نیازهای مراکز تحقیقات پزشکی، دارویی، کشاورزی و صنعتی است. قرار گرفتن کربن-14 در ساختار ترکیب آلی ساخته شده برای ردیابی و شناخت سازوکار عملکرد آن از اهمیت بالایی برخوردار است. از آن جایی که برخی مشتق های 4،1- دی هیدروپیریدین ها به عنوان تعدیل کننده های کانال کلسیم بوده و در پزشکی خواص ضدفشار خون دارند، از شکل نشان دار شده ی این ترکیب ها می توان به عنوان ابزار مولکولی بسیار ارزشمند برای بررسی جنبه های ساختاری و عملکردی دارو بهره برد. در این پژوهش، مشتق جدیدی از دی هیدروپیریدین نشان دار شده با کربن-14 به نام N- فنیل-5،3- دی کربوکسیلات- 6،4،2- تری فنیل-4،1 [14</sup>C]- دی هیدروپیریدین ساخته شد. مشتق N- فنیلی ترکیب های دی هیدروپیریدین ها در زمره ی متابولیت های دارویی جدید است که خاصیت ضدسرطانی و آنتی باکتریال دارد. ترکیب به دست آمده با استفاده از واکنش های چندجزیی در کوتاه ترین مرحله و با شرایط مناسب و بهره ی رادیوشیمیایی خوب (%27) تهیه و جداسازی و خالص سازی شد.

    کلیدواژگان: دی هیدروپیریدین (DHP)، نشا ن دارسازی، کربن-14، واکنش چندجزیی
  • مسعود پیشدست، سیدابوالفضل قاسمی*، جمال الدین یزدان پناه صفحات 119-129

    در این مقاله، تاثیر شیب چگالی پلاسما بر تولید ذرات پرانرژی و پراکنش تپ درون پلاسمای کم چگال برای دو تپ کوتاه و بلند  و  با استفاده از کد ذره در سلول 1D-3V  مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. یافته ها نشان دادند که طول تپ لیزر و شیب چگالی می توانند بر تولید ذرات پرانرژی و پراکنش تپ درون پلاسما موثر باشند، به طوری که، شبیه سازی اثر طول تپ نشان می دهد که در برهم کنش تپ کوتاه تر با پلاسمای کم چگال، الکترون های پرانرژی تری تولید می شوند. هم چنین، از میان سه شیب چگالی پله ای، شیب تند و ملایم، در پلاسما با شیب چگالی پله ای، الکترون ها به انرژی های بزرگ تری نسبت به دو مقیاس دیگر دست می یابند. تحلیل فوریه ی طیف تابشی کل نشان می دهد که رشد مدهای الکترومغناطیسی برای پلاسمای با شیب پله ای بیشینه و در شیب چگالی ملایم کمینه مقدار را دارد.هم چنین، تحول های زمانی تابع توزیع انرژی الکترون ها و یون های پلاسما نیز مورد مطالعه قرار گرفت؛ نتیجه ها نشان می دهند پرانرژی ترین ذره ها (الکترون و یون) مربوط به طول تپ کوتاه تر لیزر و به ازای شیب چگالی پله ای است.

    کلیدواژگان: شیب چگالی پلاسما، پراکنش و گرمایش پلاسما، پلاسمای کم چگال
  • محمدتقان ساسانپور*، علی طاهری صفحات 130-140

    این مقاله سعی دارد برای رفتار چگالی نوری پرتونگاشت خط جوش در پرتونگاری با چشمه ی گاما تابع توزیع احتمال مناسبی بیابد. در این راستا، از پرتونگاشت های واقعی حاصل از آزمون جوش لوله های نفت و گاز مناطق عملیاتی شرکت نفت استفاده شده است. تعداد پرتونگاشت ها 4 عدد بوده و با توجه به غیرآرمانی بودن شرایط پرتونگاری و وجود منطقه های متفاوت بر روی سطح پرتونگاشت، منطقه هایی از پرتونگاشت انتخاب شدند که از نظر رفتاری منحنی های هیستوگرام نسبتا متوسطی ارایه می دادند. توابع احتمالی که بر هیستوگرام داده های پرتونگاشت مبنا برازش شده اند، بیش از 36 تابع بوده اند. 11 تابع احتمال براساس R2</sup>-sq.≥0.95  انتخاب شدند. حداکثر R2</sup>، مبنای انتخاب بهترین تابع احتمال، بوده است. هم چنین عمل برازش تابع های احتمال بر عیب های فرو رفتگی ریشه ی جوش پرتونگاشت پرتونگاری برای 4 عدد عیب و از یک نوع انجام شده است. بهترین تابع احتمال که همواره و در شرایط مختلف بهترین جواب را می داد تابع احتمال پیرسون IV بود؛ البته رفتار چند تابع دیگر نیز خیلی به رفتار این تابع نزدیک بودند. اما تابع پرکاربرد گاوسی چنین رفتاری را از خود نشان نمی داد.

    کلیدواژگان: هیستوگرام، فیلم پرتونگاری، تابع توزیع احتمال، تابع پیرسون IV، تابع گاوسی
  • معصومه غلامی اکبرآباد*، محمدرضا قاسمی، علی اصغر شکری، علیرضا گراییلی صفحات 141-151

    این مقاله طراحی تفنگ الکترونی گرمایونی با دو هندسه ی متفاوت، کاتد مسطح و کاتد کروی را ارایه می دهد. هدف از انجام این پژوهش، پاسخ به این پرسش است که چه نوع تفنگ الکترونی برای شتاب دهنده های الکترواستاتیک صنعتی مناسب اند. در طراحی تفنگ های مورد نظر از نرم افزار سی اس تی استودیو استفاده شده است. مشخصه های مورد نظر در طراحی تفنگ گرمایونی مناسب، حداکثر جریان mA 50 و ولتاژ 5 تا kV 10 است که برای به کارگیری در شتاب دهنده ی دینامیترون انتخاب شده است. جریان باریکه، شعاع کمر باریکه، مکان کمر باریکه و نفوذ تفنگ با کاتد مسطح و تفنگ با کاتد کروی به ترتیب 49 و 49.8 mA ، 3.2  و 0.45 mm ، 36 و 24.3mm ، 0.138  و 0.0498 μperv به دست آمد. از آن جایی که تفنگ های الکترونی که در صنایع به کار می روند، نفوذ بین 0.1 تا 1 μperv  دارند بنابراین تفنگ الکترونی با کاتد مسطح با نفوذ µperv 0.138 مناسب تر است. از طرف دیگر ساخت آن آسان تر و کم هزینه تر است به همین دلیل تفنگ با کاتد مسطح انتخاب و ابعاد نهایی آن ارایه شده است.

    کلیدواژگان: تفنگ الکترونی، شتاب دهنده ی دینامیترون، نرم افزار سی اس تی استودیو
  • پروین کاویانی، نفیسه طهرانی* صفحات 152-158

    در یک رآکتور صفر قدرت و به طور کلی در مجموعه های بحرانی برای انجام آزمایش ها، لازم است مقدار شار مطلق نوترون برای درجه بندی توان رآکتور مشخص باشد. اندازه گیری هم فرودی زمانی دو تابش β و γ ناشی از فعال سازی ورق طلا به عنوان یک روش استاندارد برای اندازه گیری شار مطلق نوترون شناخته شده است. شار مطلق نوترون از فعالیت مطلق ورق طلا محاسبه می شود. پرتوهای بتا و گامای حاصل از نمونه ی طلای فعال شده در یک بازه ی زمانی کوتاه (حدود s 8-</sup>10) اندازه گیری می شوند. در این روش اندازه گیری شار، ورقه ی طلا در موقعیت موردنظر پرتودهی شده و سپس با اندازه گیری هم فرودی های زمانی تابش های بتا و گاما فعالیت مطلق ورقه ی طلا به دست می آید. گستره ی فعالیت قابل اندازه گیری نمونه 102</sup>- Bq104</sup> است. مزیت اصلی روش هم فرودی زمانی، وابستگی مستقیم بازده آشکارسازها به آهنگ شمارش ها است. با تغییر ولتاژ قوی آشکاساز بتا و در نتیجه تغییر بازده آن و اندازه گیری آهنگ های شمارش بتا، گاما و هم فرودی زمانی می توان نمودار تغییرات شمارش بتا را برحسب تغییرات بازده آشکارساز بتا رسم کرد. سپس با برون یابی بازده آشکارساز بتا به مقدار 1، فعالیت مطلق ورق طلا محاسبه می شود.

    کلیدواژگان: شار مطلق نوترون، فعالیت مطلق، روش هم فرودی زمانی، ورق طلا
|
  • M Pashazadeh, E Irani, M.M Golzan, R Sadighi Bonabi* Pages 1-8

    Pulsed laser ablation in liquid solution is a fast, safe and clean method for producing colloidal nanoparticles with different structural and optical characteristics. However, the other synthesis methods require high temperatures, long reaction times and multi-step chemical synthetic procedures. In this paper, the simulation of nanosecond pulsed laser ablation process and effective parameters on the Titanium, Silicon, and Tungsten elements in distilled water environment at the height of 1 cm from the surface of the metal is investigated. For this purpose, the pulsed Nd:YAG laser with nanosecond time duration, wavelengths of 1064nm and 532nm, a focal diameter of 200 mm is used. The simulation is based on considering the effects of the water environment and number of laser pulses. The distribution of temperature on the metal surface and the threshold fluence is determined by two-fluid heat transfer model using Comsol Multi physic Package.

    Keywords: laser ablation, Titanium, Silicon, Tungesten, Nd:YAG laser
  • Sh Ghafari, Z Riazi *, H Afarideh Pages 9-16

    In this study, a Compton camera imaging system containing several scatterer layers made of Si and a LYSO detector as an absorber layer were designed and simulated using Geant4 code. At first, the efficiency of the system according to the number of scatterer layers was optimized using a gamma point source with various energies. After finding the best structure of the system which contains 10 layers of scatterer, two similar setup of Compton camera were placed perpendicularly to the proton beam around the phantom to take image of the position of the prompt gamma emission resulted from the nuclear interaction of the proton beam with the phantom. In order to imaging the gammas, information such as interaction positions and deposited energies in the scatterers and absorber were recorded by Geant4 code in a root file. Then, using a Compton camera reconstruction algorithm, production position profile of gammas was reconstructed in a MATLAB software. A Comparison of the gamma photon distribution and dose distribution showes that this Compton camera structure is able to measure the proton beam range with less than 7 mm error, which proves the capability of prompt gammas detection for verification of the proton beam range during proton therapy.

    Keywords: Proton therapy, Compton camera, image reconstruction, Geant4 code
  • M Habibi*, H Jafari Pages 17-30

    Regarding the importance of the stability in a miniature pinch plasma generator in repetitive and strong plasma pinch, the stable operation of a 3J miniature plasma focus device in two single-shot and repetitive discharge modes (at 0.5Hz and 5Hz discharge frequencies) and the factors in creation of switch misfire was demonstrated. Then, the device efficiency and strength of the plasma pinch for four different coaxial electrode configurations were studied, upon scanning argon gas pressure ranged from 0.6 to 1.5 mbar via the study of the charging voltage variation from 8.3 to 9.3 kV. It was observed that the strength and efficient pinching is appropriately produced for the tapered anode configuration over an expanded operating pressure ranged from 0.6 to 1.5 mbar. After the calculation of the speed factor and pinch sensitivity for the optimum electrodes geometry, it was shown that the best plasma compression at the pinch phase was associated with 0.88±0.8 mbar argon gas pressure and 8.3-8.5 kV charging voltage, respectively. From the viewpoint of the stability assessment of the device, it was observed that the stable operation of the device was for the charging voltage of 8.3 to 8.7 kV in the operating pressure of 0.6 to 1.1 mbar.

    Keywords: Miniature plasma generator, Pinching Efficiency, Speed Factor
  • M Saadati Niari *, B Nedaee Shekarab Pages 31-38

    The effect of the coherence time of X-ray laser pulses on the population transfer in 97</sup>Tc with two ground states and one excited state is investigated. In this study, two X-ray laser pulses drive the population transfer in a nuclear three-level system via the quantum optics technique of the stimulated Raman adiabatic passage. The short wavelengths, which is needed to satisfy the resonance conditions, are achieved by using an accelerated nuclear beam, interacting with two incoming X-ray pulses. It is found that the transfer efficiency decreases for laser pulses with short coherence time. Finally, the effect of laser pulses intensity and pulse delay variations on the population transfer for different coherence time values of laser pulses is studied. For the numerical study we have used the Master equation. The decoherence effects that occur due to spontaneous emission of the excited state and short coherence time of X-ray laser pulses (dephasing) are considered in the Master equation.

    Keywords: vCoherence time, Nuclear States, X-Ray Laser, Adiabatic Passage
  • L F.Matin *, M Naseri, H H.Bozari Pages 39-45

    In this paper, the new Nano-structure of Germanium disulfide (GeS2</sub>) was forecasted using Wien2k computing software by the method of density functional theory (DFT). The stability of the nanostructure was confirmed by cohesive energy calculation as well as the phonon dispersion calculation. The results of the simulation approach show that‎ the GeS2</sub> monolayer is an indirect band gap semiconductor with a band gap of about 0.9 eV, which is adjustable by a two-dimensional stretching and strain. Besids, the study of the properties of the optics of GeS2</sub> showes that it has minimal absorption and reflection in the visible region of the electromagnetic spectrum, while the GeS2</sub> in the ultraviolet region of the electromagnetic waves is not only a good absorbent but also has a relatively high reflection. The results of this study suggest that the considered structure (GeS2</sub>) has a good application in the new generation of the opto-electronic devices, especially as a UV protection layer.

    Keywords: Germanium disulfide (GeS2), Pseudo graphene stracture, Density functional theory, Electrical & optical properties
  • S Beheshtipour *, E Safari, A Majdabadi Pages 46-52

    In this paper, TEA CO2</sub> laser pulses focused by plasma shutters with 2.5, 5, and 10 cm focal lengths lenses were used to generate optical breakdown in various molecules having 1-5 atoms. Moreover, the dependence of the transmitted pulses temporal trace and the sparks geometry on the focusing power, as well as, the gas pressure, molecular weight, and ionization energy were investigated in detail. It has been observed that instead of the complete removal of the tail part in the transmitted pulse shapes, sometimes a fraction of them disappeares. For instance, the quenching time gap which is in the 0.05-2.6 µs range appeares in the transmitted pulse shapes for the 2.5 cm focal length. Such a quenching time at the lower scales, is also observed for He gas with the other focal lengths. The analyses of the generated plasma plume shapes and the focused laser beams paths reveales that this behavior is due to a quick dropping of the plasma density below the critical level before the pulse tail is completed.

    Keywords: Optical Breakdown, TEA CO2 laser, Plasma Shutter
  • *R Goodarzi, F Hajiesmaeilbaigi Pages 53-62

    In this paper, the interaction of femtosecond laser pulses with BK7 glass is investigated. A Ti:sapphire femtosecond laser with the chirped pulse amplification is used. By studying the diameter of the ablated area, the threshold fluence for the 40 femtosecond pulses at the 800 nanometers is obtained to be around 2.7 J/cm2</sup>. By moving the position of the laser focus into depth of the glass, and by changing the translation speed of the femtosecond laser pulses, depth of the glass has been micro machined by laser pulses. By using CCD camera pictures, obtained from propagation of the He-Ne light through the micromachined region, effect of the interaction with three different translation speeds, 0.01, 0.02 and, 0.05 mm/s is investigated. The results show that the diffractive grating is formed inside the volume of the glass due to the interaction of 10 femtosecond laser pulses having 0.35 microjoules at each position. Finally, the created diffraction grid step is obtained about 4.52 micrometers.

    Keywords: grating, Femtosecond laser, BK7 glass, ablation
  • H Foratirad *, M Ghanadi Maragheh, H.R Baharvandi Pages 63-72

    In this research, the oxidation resistance of pure Ti3</sub>SiC2</sub> MAX phase that produced via infiltration of porous TiC preform, fabricated by the gel casting process, was evaluated via oxidation at different temperature of 500, 800, 1000, 1100, 1200, 1300 and 1400 o</sup>C under the oxygen atmosphere. The oxide phase composition on the surface of the samples was characterized by X-ray diffraction analysis. The thickness of the oxide layers on the surface was measured on the cross- section of the samples using scanning electron microscopy (SEM). To investigate the oxidation mechanism, the TG and DSC thermal analyses were carried out in the range of 25-1500˚</sup>C. The results showed that the high weight gains were not occurred up to 1000˚</sup>C, and the oxidation procedure was accelerated for the temperature above 1000˚</sup>C. The oxidaton reached a steady- state above 1400˚</sup>C. The results of the oxide layers thickness measuements showed that by increaseing temperature to 1400˚C, the oxide layer thickness increased to 121 µm.

    Keywords: Ti3SiC2 MAX Phase, Oxidation behavior, Weight gain
  • S Yousefi Nasab, J Karimi Sabet *, J Safdari, A Norouzi, E Amini Pages 73-87

    In this paper, using a new combinatory meshing technique in the axisymmetric coordinate, a MCC-DSMC solver is introduced. Using this solver, the flow and the concentration variation inside a centrifuge machine in a rigid body rotation mode with the DSMC method for a variable hard sphere and a variable soft sphere models and for the mixing hydrogen, argon, and krypton gases are investigated. Our results are compared with the analytical solution. The results indicate that the two collision models are totally in agreement with each other, but the results have some differences with the analytical results obtained from the Boltzmann distribution function. The results show that the presence of the several gases with different molecular weights in a centrifuge shaped a multi-layered radial flow of gas inside the rotor, so that the heaviest gas in the area of the side wall of the rotor, the lightest gas in the region near the axis of the rotor and gases with the medium molecular mass were placed in a layer between them. Furthermore, the variation of the concentration for each component of the mixing gas in the axial direction is also investigated by the DSMC method, otherwise, that it is impossible to investigate it using the analytical solution of the Boltzmann distribution function.

    Keywords: multi-component gases, Gas Centrifuge, total reflux, DSMC method
  • A Zaheri, A Keshtkar*, F Fatemi Pages 88-98

    The microbial reduction and precipitation of uranium using anaerobic bacteria are one of the effective methods considered during the last two decades to prevent permeation of the uranium to the environment. In this study, the capability of a facultative anaerobic bacterium, Shewanella </em>spGCWx8, for reduction and removal of the uranium from the aqueous solutions are investigated. Thus, uranyl acetate is introduced into the bacteria anaerobically in the presence of the sodium lactate as an electron donor. This process resulted in the removal of the uranium from the solution and the formation of a precipitate containing uranium and cells. The analysis of the precipitate, using both Auto-lab and UV-vis spectra, confirmed that most of the uranium in the precipitate was in the from of reduced uranium, U(IV). Therefore, the mechanism of uranium removal by the strain GCWx8 in the aerobic condition is a reduction process. The best pH for a uranium removal by the GCWx8 was obtained 6.8, and the maximum removal percent at the cell density of 109</sup> (cells per milliliter) has gained 90%. The first order of the reaction rate was satisfactory for bioreduction at the first day of the incubation. Based on the first order of the reaction rate assumption for the uranium bioreduction, the reaction rate constant was obtained 0.06 hr-1</sup>. As a result, strain Shewanella </em>spGCWx8 was found as an able bacterium for the uranium bioreduction.

    Keywords: Reduction, Precipitation, Uranium, Anaerobic bacteria Shewanella sp GCWx8
  • P Khoshkalamyan, S.M Ghoreishi* Pages 99-110

    In the feasibility studies used for the correct use of this side product, it was decided to investigate the effect of this substance in a light concrete.  Due to the low specific gravity, the lightweight concrete is less resistant compared to other concretes. So, in this study, the effect of nanocrystalline silica nano and micro and macro silica fibers, a mineral extracted on the mechanical properties of light concrete, including the compressive strength and tensile strength, were investigated. The results showed the improvement of the mechanical properties of the light concrete for the use of nano silica to 4% cement weight. By combining nanosilica with micro silica and its effect on the mechanical properties of concrete, we found that the highest compressive strength was in using 2% nano silica and 8% micro silica. However, the combination of the nano-silica with a percentage of more than 8% of micro silica reduced the mechanical properties of the sample. Also, the mixing of macro-silica in concrete up to 25% increased the tensile and compressive strength.

    Keywords: Mechanical properties, Light concrete, Silica fiber
  • M.A Ahmadi Faghih *, M.H Mosslemin, G Shirvani, M Javaheri Pages 111-118

    Synthesis of 14</sup>C-labeled organic compounds is being required by the medical, pharmaceutical, agricultural, industrial, and research centers. The Carbon-14 is essential for the tracking and recognizing the mechanism and performance of the synthesized chemical compounds. The Dihydropyridine is synthetically labeled with Carbon-14 in this work to pursue a further study about the mechanism of its action and to support the current metabolism. Therefore, to clarify further the mechanism of its operation and to support the current research on its metabolism, there is a need for the analogs of these compounds that are Carbon-14 labeled in a biologically stable site. The 1,4-Dihydropyridine channel blockers are clinically significant antihypertensive drugs and have been immensely valuable as molecular tools to probe into the structural and functional aspects of the channel function. In this study, N-Phenyl-3,5-Dicarboxylate-2,4,6-Triphenyl-1,4[14</sup>C]-Dihydropyridine, which is a new compound of the Dihydropyridine derivative and had labeled with the Carbon-14, was synthesized. This novel synthetic compound having an N-Phenyl derivative is one of the new drug metabolites that have anti-cancer properties. Using a multicomponent reaction with the shortest stage in the preparation, separation, and purification, as well as, suitable conditions with an encellent radiochemical yield was developed.

    Keywords: Dihydropyridine (DHP), Labeling, Carbon-14, Multicomponent Reaction
  • M Pishdast, S.A Ghasemi *, J Yazdanpanah Pages 119-129

    In this paper, the effect of plasma density ramp and laser pulse length on the energetic particle generation and pulse scattering were investigated in an under- dense plasma for short and long pulse lengths, of τL</sub> = 60 fs, and τL</sub> = 300 fs, respectively. In our simulations, we used a kinetic particle in cell simulation 1D-3V code. It is found that the laser pulse length and density ramps play an important role on the energetic particles generation and pulse scattering in plasma. So that, the simulations of the laser pulse length impact indicate that, in the case of short pulse interaction with the under-dense plasma, electrons are accelerated to the higher energy level. Furthermore, among the three different ramps: step-like, ramp 1 with a steep slope, and ramp 2 with a gentle slope, in the case of the step-like density ramp, electrons accelerate to high energies, in comparison with two other ramps. A fourier analysis of the total radiation spectrum indicate that in the case of the step-like density profile, the growth rate of the electromagnetic modes have maximum regular picks and minimum growth rate obtained in the case of the smooth ramp. Meanwhile, the time evaluation analysis of the energy distribution function shows that with the time increment of the pulse propagation, in the shorter pulse case, and for the step density scale length, plasma particles can reach a high energy level.

    Keywords: Plasma density ramp, Plasma scattering heating, Under-dense plasma
  • M.T Sasanpour*, A Taheri Pages 130-140

    This paper tries to find a suitable probability distribution function for the optical density of the welding lines in the radiographic films. For this purpose, real gamma ray radiography films of the oil and gas pipelines were used in the operational areas of the National Oil Company. The number of the radiographic films was 4 and due to the unpredictability of the radiographic conditions and the existence of different regions on the surface of the films, histogram curves of the scattered data were selected to this investigation. More than 36 probability distribution functions were fitted on the histograms. 11 fitted probability functions with R-sq.≥0.95 were selected among the total functions. In addition, the final selected functions were fitted to 4 internal concavity (Suk Back) defects. Based on our obtained results, the best function was Pearson IV. Although a Gaussian function was also fitted and behaved quite well, but it was found that it is not perfect.

    Keywords: Histogram, Radiographic Film, Probability Distribution Function, Pearson IV function, Gaussian function
  • M Gholami Akbarabad *, M.R Ghasemi, A.A Shokri, A Grayli Pages 141-151

    This paper presents the design of a thermionic electron gun with two different geometries, flat cathode and spherical cathode.The purpose of this research is to answer the question of which type of electron gun is suitable for industrial electrostatic accelerators. CST Studio software was used to design the guns. The desired specification in the design of a suitable thermionic gun, the maximum current  of  50 milliamper and the voltage 5 to 10 kilovolt, is selected for use in the dynamitron accelerator. The beam current, the waist beam radius, the waist beam position and the perveance of a flat cathode gun and spherical cathode gun were 49 and 49.8 mA, 3.2 and 0.45 mm, 36 and 24.3mm, 0.138 and 0.0498 μperv, respectively. Since the electron guns used in the industry have a perveance between 0.1 to 1 μperv therefore, an electron gun with a flat cathode with 0.138 μperv is more suitable.  On the other hand, it is easier and less costly to make it. That is why the gun with a flat cathode was chosen and its final dimensions are presented.

    Keywords: Electron Gun, Dynamitron accelerator, CST Studio software
  • P Kaviani, N Tehrani * Pages 152-158

    To perform an effective experimental implementation in a zero- power reactor or more generally, critical assemblies, it is necessary to measure the total neutron flux to calibrate the reactor power. The 4πβ-γ coincidence method via the activation of gold foil is a well known standard method for absolute neutron flux measurements. The absolute neutron flux is obtained by measuring the absolute activity of the irradiated gold foil, ranged in 102</sup>-104</sup> Bq. In this method, the gold foil is irradiated at the desired position. The beta, gamma, and the coincidence rates are by using the 4πβ-γ coincidence system, and the absolute activity of gold foil is then obtained. The β-γ rays emitted from the irradiated gold foil are recorded in a concise period of tim (of the order 10-8</sup> seconds). The advantage of this method is that the efficiency of either detector is directly dependent on the counting rates. Changing the beta detector efficiency due to the high voltage change and then measuring  the beta, gamma, and coincidence counting rates, the plot of beta counting rates against the beta detector efficiencies can be introduced. By extrapolating the efficiencies to a unit value, the absolute activity of the gold foil can be obtained.

    Keywords: Absolute Neutron Flux, Absolute Activity, Coincidence method, Gold foil