فهرست مطالب

 فصل اول

    یکی از مهمترین وجوه  هر  مبحثی در علم فیزیک  و شاید هم مهمترین وجه آن، عینیت بخشیدن به دانسته های تئوریک است. انجام این امر مستلزم شناخت کافی از مبانی نظری یک موضوع و داشتن تجربه کافی در کار کردن با مواد و ابزار های  مختلف است. ساختن دستگاه های مورد استفاده در آزمایشگاه به دلیل دقت زیادی که باید در ساخت آنها به کار برود زحمت بیشتری خواهد داشت.       در این راستا پروژه ای با عنوان “طراحی و ساخت دستگاه عمودی Q-Machine  برای تحقیقات در زمینه  پلاسمای غباری ”  تعریف شد.

     هدف از اجرای این پروژه طراحی و ساخت یکی از ابزار های مولد پلاسما بود که تاکنون در ایران ساخته نشده است. ویژگی منحصر به فرد این سیستم این است که پلاسمای تولید شده در آن بسیار آرام و عاری از آشفتگی های موجود در سایر انواع پلاسما است.      پروژه حاضر را می توان در قالب موارد زیر تفکیک کرد:

     1-طراحی و ساخت محفظه خلاء با قابلیت رسیدن به خلا torr710 و همچنین دمای حدود 300 در جه سلسیوس.

    2- طراحی و ساخت سیستم مولد میدان مغناطیسی و منبع تغذیه آن.

    3- طراحی و ساخت کوره فلزات قلیایی.

     مطالعات اولیه به منظور ساخت این سیستم از ابتدای تابستان 1385آعاز شد و پس از حدود 4 ماه مطالعه مقدماتی کار طراحی و ساخت محفظه خلاء در کنار طراحی سایر قسمت ها با خرید  بخشی از مواد خام مورد نیاز آغاز شد. پس از اینکه طراحی محفظه خلاء انجام شد مرحله بعدی  پیدا کردن کارگاهی برای انجام تراش کاری و جوشکاری با دقت مورد نظر بود،که در نهایت پس از کار کردن با چند کارگاه  موجود در بازار سر انجام تراش کاری و جوشکاری آر گون به یکی از کارگاه های فعال در این بخش سپرده شد.همزمان مطالعه بر روی ساخت سایر قسمت ها ادامه پیدا کرد و کار طراحی و ساخت بخش های مختلف نظیر مگنت ها،طراحی منبع تغذیه مگنت ها و طرح ساخت پنجره های خلاء و سایر قسمت ها ادامه پیدا کرد.     مشکلات متعدد موجود  بر سر راه انجام این پروژه باعث شد که مراحل انجام آن به کندی پیش برود. مهمترین این مشکلات را می توان به صورت زیر بیان کرد:

1-عدم تامین به موقع منابع مالی.

2-  نبودن نیروهای متخصص در بازار برای انجام  کار های گوناگونی نظیر تراش کاری، جوشکاری، ریخته گری و…که باید با دقت قابل ملاحظه ای انجام می شد.

3- عدم پایبندی کارگاه مذکور به انجام تعهدات خود در موعد مقرر  که باعث ایجاد وقفه ای طولانی در مراحل انجام کار شد.

     به هر حال با وجود مشکلات فراوان،کار ساخت بخش های مختلف این سیستم به پایان رسیده است.

     آنچه در اینجا باید به آن اشاره کنم تلاش بی وقفه و پیگیری های مستمر  جناب آقای دکتر محمودی است که کار اصلی انجام طرح با نظارت مستقیم و کامل ایشان و در مرتبه ای بسیار فراتر از وظایف یک  استاد راهنما به انجام رسیده است. به همین جهت برخود لازم می دانم که از راهنمایی های دلسوزانه و محبت های پدرانه ایشان تشکر و قدردانی نمایم.     ذکر این نکته لازم است که تمامی بخش های این پروژه به صورت مشترک و گروهی انجام شده است و ارائه پایان نامه موجود صرفاً به جهت رعایت  مقررات آموزشی دانشگاه صورت می گیرد.     از زحمات دوست و همکار عزیزم جناب آقای مهران محمدی که در تمامی مراحل طراحی و ساخت حضور ی مستمر داشته اند، صمیمانه تشکر می کنم.   همچنین از زحمات آقای احمد سالارالهی که در بخش هایی از این کار ما را یاری نموده اند  قدردانی می نمایم.     از دوستان خوبم آقایان حمیدرضا صفری و جواد کاظمی و کلیه دوستانی که در ساخت مگنت ها ما را یاری نموده اند صمیمانه تشکر می نمایم.     از جناب آقای صفری، مسئول محترم کارگاه تراش دانشگاه قم،که در انجام امور تراش کاری  ما را یاری نموده اند، سپاسگزاری می نمایم.     در پایان لازم است از مسئولین و کارکنان بخش های مختلف دانشگاه قم از جمله آزمایشگاه فیزیک،کارگاه عمرانی، ادراه حراست،اداره آموزش، واحد نقلیه و کلیه عزیزانی که در انجام این پروژه ما را یاری نموده اند تشکر و قدر دانی نمایم

  مقدمه ………………………………………………………………………………………………1

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم اختراع Q-Machine  و تئوری اساسی آن

مشکل اول تنها با گذشت زمان قابل حل بود. مشکل دوم با توسعه ساخت لیزر های پر توان برای پراکندگی تامسون و مشکل آخر بوسیله یک منبع جدید تولید پلاسما.تا آن زمان اغلب منبع های تولید پلاسما بر اساس به دام اندازی مغناطیسی پلاسمای داغ طراحی  شده بود. پلاسمای تولید شده در این ابزارها از پایداری لازم برای مطالعات بنیادی برخوردار نبود.     ساخت این ابزارها بسیار پرهزینه و پلاسمای تولیدی بیشتر به صورت پالسی بود تا پایدار و نیز به دلیل وجود الکترون های پر انرژی استفاده از پرو بهای فلزی غیر ممکن بود.     نیاز به یک پلاسمای با دمای پایین و حالت پایدار با یونیزاسیون بسیار بالا و قابلیت دسترسی آسان، ذهن فیزیکدانان  پلاسما را به خود مشغول کرده بود.     در سال 1956 Dreicer نظریه تولید پلاسمای تمام یونیزه از طریق برخورد جریانی از اتم های قلیایی بر سطح صفحه ای داغ از جنس تنگستن را مطرح نمود.     این ایده در آن زمان توسعه چندانی پیدا نکرد. اما در سال 1960 دو گروه مستقل یکی به رهبری Rynn و D’Angelo در دانشگاه پرینستون و دیگری به رهبری Knechtli  و Wada در آزمایشگاه تحقیقاتی Hughes موفق به ساخت Q-Machine شدند.[1]    پیشوند Q از کلمه Quiescent که به معنای آرام وخاموش است توسط گروه پرینستون انتخاب شد،که دلیل آن تولید پلاسمای حرارتی آرام و فاقد ناپایداری های نوسانی بود.     پس از طراحی و ساخت Iowa Q-machine1 تحقیقات برای توسعه و رفع عیوب سیستم توسط گروه سازنده ادامه پیدا کرد و منجر به تولید دو نمونه دیگر از این سیستم شد.که اطلاعات موجود درباره طراحی آنها بسیار محدود است. اما آنچه از نوشته های موجود بر می آید آنست که آنها در آخرین نمونه موسوم به Iowa Q-machine3  که در سال 1998 ارائه کرده اند موارد زیر را انجام داده اند:

1- طراحی جدید سیستم ریختن dust به سیستم.

2- قابلیت تبدیل شدن به سیستمی با دو صفحه داغ.

3- مگنت با هسته خنک شونده که اطمینان خوبی برای کار با سیستم به ما می دهد.

4- سیستم خلاء پنوماتیک.

5- یک پروب با قابلیت حرکت برای اندازه گیری های محوری.

اکنون شرح جامعی از نحوه تولید پلاسما به این روش بیان می شود.

2-2 توصیف کلی Q-Machine

     یونها در دستگاه Q-Machine به وسیله تماس یون ساز یا به عبارتی جدا شدن یک الکترون از هر اتم در برخورد با صفحه فلزی بسیار داغ تولید می شوند.     این فرایند در سال 1925 توسط  Langmuir وKingdon  کشف شد. آنها متوجه شدند که ضریب یونیزاسیون در این فرایند تقریبا 100% است. این اتفاق زمانی رخ می دهد که تابع کار صفحه فلزی از پتانسیل یونیزاسیون اتم بیشتر باشد.     از جدول تناوبی عناصر می توان این نکته را دریافت که فلزات قلیایی کمترین پتانسیل یونیزاسیون و بیشترین ضریب یو نیزه شدن را دارند. البته اتم های قلیایی در دمای اتاق یو نیزه نخواهند شد و جذب سطحی آنها توسط فلز باعث کاهش تابع کار فلز خواهد شد.    برای یک سطح فلزی تمیز، حرارتی در حدود  C900 مورد نیاز است تا یونیزاسیون شروع شود. اما میزان یو نیزه شدن اتم ها خیلی بالا نخواهد بود. برای تولید پلاسما، باید دما را تا حدود C2000 بالا ببریم. در این دما سطح فلزی، الکترون های ناشی از گسیل گرما یو نی آزاد می کند.

صفحه فلزی می تواند از جنس تنگستن یا تانتالیوم  باشد.     ساخت دستگاه Q-Machine تاثیر به سزایی در مطالعه مبدل های گرمایونی داشت. این وسیله می توانست ایده ی خوبی برای تولید مستقیم الکتریسیته از گرما باشد. این کار می تواند به وسیله یک زوج صفحه که در نزدیکی هم قرار دارند صورت گیرد. یکی از آنها باید داغ و دیگری سرد باشد.گسیل گرما یو نی از صفحه داغ به طرف صفحه سرد در صورتی که آنها به یک مدار خارجی متصل باشند، عامل ایجاد جریان می گردد.    اگر چه در Q-Machine اغلب از دو صفحه و بمباران آنها توسط اتم های قلیایی استفاده        می شود، اما تفاوتهای زیادی بین این سیستم و مبدل گرما یونی وجود دارد.     دو گروهی که بر روی ساخت Q-Machine کار کردند دو نوع سیستم متفاوت طراحی کردند.      طراحی صورت گرفته توسط گروه پرینستون (شکل 2-1)، که بر روی مطالعه محصور سازی پلاسما متمرکز شده بودند، بر اساس برخورد باریکه ای از اتم ها بر سطح یک یا دو صفحه داغ، شکل گرفته بود.

نحوه استفاده از وا شر های الاستومتری برای آب بندی

نحوه استفاده از وا شر های الاستومتری برای آب بندی

2-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………….6

2-2 توصیف کلی Q-Machine ……ا…………………………………………………………………….7

2-3 سهم Q-Machine در تحقیقات …………………………………………………………………..11

2-4  یونیزاسیون  تماسی   Contact Ionization …………ا………………………………………..13

2- 5 طبقه بندی پلاسمای Q-Machine …………..ا…………………………………………………15

2-6 تئوری تعادل در محصور سازی یونها درون پلاسمای برخوردی …………………………………20

2-7  تئوری اصلاح شده تعادل …………………………………………………………………………..22

فصل سوم آشنایی با تکنولوژی  خلاء مورد نیاز برای ساخت  Q-Machine

     واژه خلاء معمولاً به محیط هایی  اطلاق می شود که فشار در آنها به مراتب کمتر از یک بار  باشد. می توان سیستم های مختلف را بوسیله میزان خلاء آنها طبقه بندی نمود:

1- خلاء پایین (Low Vacuum): در این سیستم میزان خلاء کمتر از اتمسفر و بیشتر ازtorr760 است.

2- خلاء های متوسط(Medium Vacuum): در این سیستم ها خلاء کمتر از torr 1 و بیشتر از torr 3-10 است.

3- خلاء های بالا(High Vacuum): در این سیستم ها خلاء بین torr 3-10 و torr 6-10است.

4- خلاء های خیلی بالا(Very High Vacuum): در این سیستم ها خلاء بین torr 6-10 و         torr 9-10 است.

5- سیستم های فوق خلاء(Ultra High Vacuum): که خلاء در آنها بیش از torr 9-10 است.

     از نظر فیزیکی خلاء زمانی وجود دارد که میانگین پویش  آزاد ملکولهای سیستم بیشتر از ابعاد خطی محفظه باشد.

     ایجاد خلاء مستلزم دو فرایند است، اول تخلیه گازی که در آغاز در حجم محفظه قرار دارد و دوم سازگاری بین گنجایش پمپ و تولید گازی که از اول در فاز گازی نبوده بلکه از درزها نشت پیدا کرده است و یا به دلیل نوع فرآیند انجام شده در سیستم، به درون آن تزریق شده است،که این مورد دوم در طراحی سیستم Q-Machine دارای اهمیت فراوانی است. همچنین در سیستم های خلاء گاز زدایی از دیواره ها برای رسیدن به خلاء های بالاتر اهمیت فراوانی دارد. در این بخش  مباحثی از قبیل اصول طراحی سیستم های خلاء، مروری بر تعدادی از پمپ های خلاء و محاسبه سرعت تخلیه محفظه Q-Machine  مورد بررسی قرار می گیرد.

3-2 اصول طراحی دستگاه های خلاء

      در این بخش روش عمومی طراحی سیستم های خلاء از قبیل مراحل طراحی، انتخاب مواد که به شدت تحت تأثیر هدف استفاده ی آن سیستم است، شیشه و اتصالات شیشه به فلز، اتصالات قابل باز و بسته شدن در خلا واکس ها و گریس، شیر و دریچه های خلاء،گاز زدایی و نشت یابی سیستم های خلاء مورد بررسی قرار می گیرد.

3-2-1 مراحل طراحی

     در طراحی سیستم های خلاء ضروری است موارد زیر در نظر گرفته شوند:

– ابعاد فیزیکی محفظه

– دمای کار محفظه

– درجه خلاء مورد نیاز

– نحوه ورود و خروج موارد مورد نیاز از قبیل سیگنال ها و جریانات الکتریکی به درون خلاء و نیز گاز و یا ماده دیگری که لازم است به محیط خلاء وارد شود.

– حرکت های مکانیکی به درون خلاء

– دقت اندازه گیری فشار

– زمان تخلیه

– اگر یک محفظه خلاء از نوع شیشه ای است به جهت ملاحظات ایمنی نباید بیش از cm30 قطر داشته باشد. برای بیشتر از آن باید از فولاد آب کاری شده و یا استینلس استیل (stainless steel) استفاده کرد.    – ابعاد محفظه خلاء بوسیله فرآیند انجام شده در محیط خلاء تعیین می شود به عنوان مثال در دستگاه Q-Machine  برای ایجاد یک پلاسمای طولی، از یک  استوانه که طول آن در مقایسه با قطر آن بسیار بیشتر است، استفاده می شود. بحث کاملتر در این زمینه در فصل آینده ارائه می شود.از دیگر موارد  مهم در طراحی دستگاه ها دمای کار محفظه است. در مواردی که توان داده شده به ملحقات و یا دیواره محفظه بیشتر از چند ده وات باشد خنک سازی دیواره ها و اتصالات امری اجتناب ناپذیر است. همچنین دمای محفظه تعیین کننده نوع اتصالاتی است که برای بخش های مختلف استفاده می شود به عنوان مثال در طراحی سیستم Q-Machine که توانی در حدود 5/3 کیلووات از طریق تابش به دیواره ها و اتصالات در نزدیکی صفحه داغ گسیل می شود، لازم است نوع خاصی از فلنج ها که از واشر فلزی در آنها استفاده شده است به کار رود.     – از دیگر مواردی که در طراحی سیستمهای خلاء باید مورد توجه قرارگیرد درجه خلاءای است که سیستم به آن می رسد. اهمیت این نکته برای محفظه های خلاء از آن جهت است که باید نوع اتصالات (اتصالات دائم و غیر دائم)، جنس محفظه و نیز پمپ های خلاء را متناسب با میزان خلاء قابل دسترسی توسط آن سیستم انتخاب نمود. به عنوان مثال استفاده از اتصالاتی که در آنها از واشرهای لاستیکی (O-Ring) برای آببندی استفاده می شود ممکن است تا torr 6-10 جوابگو باشد و برای بالاتر از آن قابل استفاده نباشد. به عنوان مثالی دیگر در موقع جوشکاری قسمتهای مختلف باید دقت کرد که فضای مرده و یا حفره هایی درون جوشکاری وجود نداشته باشد چرا که این موارد رسیدن به خلاءهای U.H.V را بسیار مشکل می نماید.نکته دیگر پیش بینی اتصالاتی است که بتوان از طریق آنها جریانهای الکتریکی، سیگنالها و یا گاز به درون سیستم وارد کرد. به عنوان مثال در دستگاه Q-Machine باید ورود جریان فیلامان صفحه داغ، بخار فلز قلیایی، در صورت لزوم لوله آب جهت خنک سازی و برخی ابزارهای تشخیصی پلاسما را پیش بینی نمود.     در بسیاری موارد لازم است سیستمی را طراحی کنیم که بتوان به کمک آن حرکت های طولی، عرضی و یا دورانی را به درون محفظه خلاء وارد کنیم.

     همچنین در طراحی محفظه های خلاء لازم است که فشارسنج ها ی متناسبی  مورد استفاده قرارگیرد تا بتوانند فشار مورد نظر را با دقت لازم گزارش کنند.

     پمپ های مورد استفاده باید سرعت لازم برای تخلیه محفظه در مدت زمان پیش بینی شده را داشته باشند، در غیر اینصورت فرایند تخلیه بسیار زمان بر خواهد بود.

3-2-2  انتخاب مواد

     در این بخش اشاره ای کوتاه به علت انتخاب بعضی مواد در طراحی محفظه های خلاء می شود. انتخاب موادی که یک سیستم خلاء از آنها ساخته می شود قویاً تحت تاثیر هدف استفاده از آنها است. برای مثال اگر سیستم خلاء بناست یک نوع صنعتی باشد، سختی و استحکام برای آن نیاز است، در نتیجه فلز معمولاً به شیشه ترجیح داده می شود. در آزمایشگاههای تحقیقاتی، شیشه ممکن است مناسب تر باشد. اما نوع انتخاب تحت تاثیر مسائلی نظیر  فراوانی نسبی شیشه و راحتی کار کردن با فلز نیز خواهد بود. در سیستم فلزی، سادگی جوش دادن و آب بندی سیستم و نیز  امکان لحیم کاری علاقه فراوانی را برای استفاده از آن ایجاد کرده است. دمای کار نیز مهم است، اگر قسمتی از دستگاه در دمای کم باشد، نباید در آن قسمت از مواد کشسان که شکننده اند و یا موادی که تنش فلزی ممکن است آنها را خرد کند استفاده شود.

     در انتخاب مواد باید دقت کرد چرا که نوع فرآیند مورد استفاده در یک محفظه خلاء در تعیین جنس محفظه و ملحقات آن بسیار مهم است. امروزه به دلیل توسعه فن آوری ساخت فولاد های آلیاژی نظیر stainless steel  در ساختمان بسیاری از محفظه های خلاء از این نوع فلز استفاده می شود. ویژگی قابل ملاحظه و اساسی stainless steel در ساختن دستگاه Q-Machine خاصیت غیر مغناطیسی آن است. به دلیل به کار بردن میدان مغناطیسی برای محصور سازی پلاسما، لازم است از موادی در طراحی Q-Machine  استفاده شود که در مقابل اعمال میدان مغناطیسی از خود چنین خاصیتی نشان ندهند، چراکه می توانند از یکسو باعث اتلاف انرژی میدان شده و از سوی دیگر باعث اختلال در میدان مغناطیسی و بر هم زدن محاسبات محصور سازی شود. بحث کامل تر در این زمینه را به آینده موکول می کنیم.      از دیگر ملاحظات مربوط به انتخاب مواد، طراحی اتصالات قابل بازو بسته شدن است. در طراحی این نوع اتصالات، برای آب بندی، از نوعی  وا شر که قابلیت انعطاف پذیری داشته باشد استفاده می شود. این وا شر ها از جنس  رزین، پلاستیک و یا فلز ساخته می شوند.     مهمترین ویژگی رزین ها،که کاربرد گسترده ای برای آنها به وجود آورده است،  خاصیت کشسانی آنهاست. همچنین مقاومت قابل ملاحظه آنها در مقابل نفوذ گاز و گستره دمای قابل تحمل بالا از ویژگی های این ماده است. رزین های طبیعی مواد بسیار تمیزی هستند اما  نفوذ پذیری بالا و نیز گستره دمایی کم از ویژگی های  منفی آنها است. جدول 3-1گستره ی تحمل دمای وا شر های انعطاف پذیر را نشان می هد.

طرح داخلی پمپ های روتاری

طرح داخلی پمپ های روتاری

مقدمه …………………………………………………………………………………………………..25

3-2 اصول طراحی دستگاه های خلاء …………………………………………………………………….27

3-2-1 مراحل طراحی …………………………………………………………………………………….27

3-2-2  انتخاب مواد ……………………………………………………………………………………….29

3-3  واشرهای فلزی ……………………………………………………………………………………..31

3-4 شیشه و اتصالات شیشه به فلز………………………………………………………………………34

3-4-1 خواص فیزیکی Kovar …ا………………………………………………………………………….34

3-4-2 خواص مکانیکی Kovar ..ا………………………………………………………………………….35

3-5 طرح ساخت پنجره های متناسب با سیستم های U.H.V …….ا………………………………….35

3-5-1 قسمت فلزی نگه دارنده شیشه ………………………………………………………………36

3-5-2   شیشه ………………………………………………………………………………………….37

3-6 اتصالات قابل باز و بسته شدن در محیط خلاء ……………………………………………………….40

3-6-1 استفاده از طرح هایی با آب بندی الاستومتری ………………………………………………..40

3-6-2 استفاده از طرح هایی با آب بندی وا شر های مسی ……………………………………….42

3-7 پمپ های خلاء ……………………………………………………………………………………………44

3-7-1 مکانیزم پمپ های خلاء ……………………………………………………………………………44

3-8 محاسبه سرعت تخلیه محفظه خلاء …………………………………………………………………..49

3-8-1 حجم محفظه ………………………………………………………………………………………49

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل چهارم طراحی و ساخت سیستم Q-Machine عمودی برای انجام تحقیقات در زمینه  پلاسمای غباری

   از آنجا که دستگاه برای انجام آزمایش هایی در زمینه پلاسمای غباری (Dusty Plasma) طراحی شده است، برای ورود غبار به این سیستم و در صورت لزوم معلق کردن آنها و نیز مطالعه ساختار های گوناگون آنها، تصمیم بر آن گرفته شد که سیستم به صورت عمودی طراحی و ساخته شود و همین امر موجب به وجود آمدن مشکلات خاصی در طول ساخت شد که به آنها اشاره خواهد شد.     لازم به یادآوری است که هر سه نمونه ساخته شده در Iowa به صورت افقی می باشد که شاید بتوان گفت در برخی موارد از مشکلات کمتری در طراحی برخوردار است.

 3- تسلط کامل بر نحوه تشکیل پلاسما و اندازه گیری پارامتر های مختلف مرتبط با آن

     به منظور داشتن تسلط کامل بر نحوه تشکیل پلاسما و رصد کردن نتایج و گرفتن داده های گوناگون از انجام آزمایش ها، در قسمت های مختلف پنجره ها و ورودی هایی تعبیه شده است که بتوانند این موضوع را تامین کنند.

4- قابلیت جدا شدن بخش های مختلف

    از آنجا که در طول آزمایش های مختلف مواد گوناگون بر روی دیواره های داخلی و نیز پنجره ها رسوب خواهند کرد، یکی از امکاناتی که برای این محفظه در نظر گرفته شده است قابلیت جدا شدن بخش های مختلف این سیستم می باشد.

5- امکان نصب سیستم مولد میدان مغناطیسی

     همان گونه که پیش از این گفته شد، برای محصور سازی پلاسما از سیم پیچ هایی که بر روی قرقره سوار شده است استفاده می کنیم. از آنجا که این سیم پیچ ها باید کاملا با محفظه در تماس باشند لازم است هیچ مانعی برای این منظور روی سطح خارجی محفظه وجود نداشته باشد. همچنین امکان جا زدن و خارج کردن این قرقره ها در طراحی محفظه باید در نظر گرفته شود.

6- نصب لوله ورودی گاز و نیز خروجی پمپ خلاء

     یکی از نکاتی که در طراحی محفظه خلاء باید در نظر گرفت، امکان ورود گاز از یکسو به نحوی که کوتاهترین مسیر را تا صفحه داغ طی کند و از سوی دیگر تعبیه لوله اتصالی به پمپ خلاء، به گونه ای که میدان مغناطیسی مانعی برای کار پمپ نباشد و پمپ بتواند در شرایط مطلوب کار کند، می باشد.

  7- قدرت تحمل حرارت گسیل شده از صفحه داغ

     به دلیل اینکه صفحه داغ تا دمای بالاتر از oC2000خواهد رسید، تابش قابل ملاحظه ای بسوی دیواره ها گسیل خواهد شد به همین دلیل باید در تمام طراحی ها از جمله پنجره ها، اتصالات، جنس محفظه و سایر بخش هایی که در معرض این تابش هستند، این نکته مورد توجه قرار گیرد.

 8- عدم وجود مواد مغناطیس شونده

     به دلیل اعمال میدان مغناطیسی قوی بر محفظه، لازم است که برای پرهیز از ایجاد اختلال در میدان تولیدی، در ساختن محفظه از موادی استفاده شود که در صورت امکان هیچگونه ماده      مغناطیس شونده در خود نداشته باشند و یا دارای کمترین مقدار ممکن از این مواد باشند.     نکات فوق، پیش فرض های اساسی در طراحی محفظه خلاء بشمار می رود. اکنون مراحل طراحی و ساخت محفظه را با در نظر گرفتن فرض های بالا و نیز با جزئیات بیشتر و به صورت مرحله به مرحله مورد بررسی قرار می دهیم.

4-2طرح کلی محفظه همراه با ابعاد و اندازه ها

      یکی از ویژگی های پلاسمای Q-Machine داشتن وسعت ابعادی است. طول عمر یون ها، هنگامی که اتم ها بر سطح صفحه داغ یونیزه می شوند، با فرض کامل بودن محصور سازی تا زمانی است که آنها به انتهای مسیر خود برسند  همین موضوع باعث می شود Q-Machine را اغلب به صورت استوانه ای  طویل طراحی کنند. در نمونه های ساخته شده در دانشگاه Iowa طول پلاسمای تولیدی را اغلب بیشتر از m3/1 در نظر گرفته اند.با توجه به پیش فرضهای گفته شده تصمیم بر آن گرفته شد که محفظه اصلی از سه قسمت ساخته شود:

1- بخش تحتانی: این بخش از محفظه شامل صفحه داغ، لوله ورودی گاز، ورودی جریان الکتریکی برای فیلامان قرار گرفته در پشت صفحه داغ، قرار گرفتن برخی از ابزارهای تشخیصی پلاسما، ورودی و خروجی آب برای خنک کردن برخی قسمت ها (در صورت لزوم ) و سایر موارد احتمالی که نیاز به وارد کردن سیگنال به درون محفظه خلاء باشد، از قطر بیشتری نسبت به دو قسمت دیگر برخوردار است. قطر داخلی این قسمت حدود 400میلی متر و ارتفاع آن حدود 300میلی متر  در نظر گرفته شد. در انتخاب قطر داخلی نکات زیر در نظر گرفته شده است:

الف) صفحه داغ یک صفحه مربعی شکل به ابعاد 60میلی متر و یا دایره ای به همین قطر است. انتخاب این ابعاد برای صفحه داغ تعیین کننده ابعاد کلی پلاسمای تشکیل شده، ابعاد محفظه اصلی، اندازه سیستم های مولد میدان مغناطیسی، حجم سیم بکار رفته برای ایجاد میدان و خنک سازی آن و درنهایت مشخص کننده ابعاد نهایی سیستم است. که همه این موارد را باید با در نظر گرفتن هزینه ها از یکسو و نوع مطالعه ای که قرار است بوسیله آن سیستم انجام شود در نظر گرفت. در اکثر گزارش هایی که از ساخت Q-Machine ارائه شده است، ابعاد صفحه داغ در همین اندازه بوده است.ب)لوله ورودی گاز در این قسمت تعبیه خواهد شد. این لوله دارای قطر تقریبی 20میلی متر خواهد بود که ابعاد آن با توجه به شار گاز ورودی تعیین می شود که متعاقباً مطرح خواهد شد.ج)داشتن آزادی عمل کافی برای نصب تجهیزات مربوط به فیلامان و سایر ابزارهایی که در اینجا قرار می گیرد.همچنین در این قسمت ورودی ها و پنجره های متعددی قرار می گیرد که تعیین کننده ارتفاع استوانه مورد استفاده خواهد بود که به شرح آنها خواهیم پرداخت:

طرح داخلی پمپ های روتاری

طرح داخلی پمپ های روتاری

4-1    مقدمه ……………………………………………………………………………………………..52

4-2  محفظه خلاء Vacuum Vessels    …ا…………………………………………………………… 53

4-2طرح کلی محفظه همراه با ابعاد و اندازه ها ……………………………………………………….55

4-3 نحوه اتصال بخش های سه گانه دستگاه ……………………………………………………….. 62

4-4  انتخاب جنس محفظه و اتصالات ……………………………………………………………………63

4- 5  طراحی و ساخت سیستم مولد میدان مغناطیسی …………………………………………….69

4-5-1 تخمین مواد مورد نیاز ………………………………………………………………………….69

4-5-2طراحی قرقره نگه دارنده مگنت ……………………………………………………………….71

4-5-3 روش ها ی مختلف سیم پیچی ……………………………………………………………77

4-5-4 طرح نهایی ساخت مگنت …………………………………………………………………….79

پیوست……………………………………………………………………………………………………….93

فهرست منابع ………………………………………………………………………………………………107



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان