چگونگی شتاب دار کردن ذرات

موضوع : چگونگی شتاب دار کردن ذرات

توضیح: این فایل به صورت ورد و آماده چاپ می باشد

در اين تحقيق ابتدا به بيان جزئيات ومقدماتي در مورد چگونگي شتاب دار كردن ذرات پرداخته ميشود و سپس به بررسي كلي شتاب دهنده ها و بيان انواع آنها وضرورت وجود آنها پرداخت خواهد شد.
نوارهاي انرژي وحاملها:
الكترون نمي تواند يك طيف پيوسته از انرژي را به خود  اختصاص دهد و داراي سطوح گسسته اي از انرژي است كه به اين سطوح اربيتال گفته مي شود.
مقدار انرژي جنبشي كه يك اربيتال دارد بستگي به انرژي الكترون آن دارد.
پيوندهاي كووالانسي:
در يك شبكه كريستالي هر دو جفت الكترون تشكيل يك پيوند كوالانسي مي دهند. پيوندهاي كوولانسي مي توانند بين اتمهاي يك عنصر يا اتمهاي عناصر متفاوت شكل بگيرند. وقتي پيوندهاي كووالانسي به هم متصل ميشوند يك شبكه كريستالي ايجاد مي شود.
الكترون با شركت در پيوند به سطوح انرژي پايين تري مي رود و بنابراين براي رهايي از پيوند كووالانسي بايد مقداري انرژي مصرف كنيم.
دردماي صفر كلوين در شبكه كريستالي تمام الكترونها در پيوندهاي كووالانسي محبوس مي شوند ولي در دماي محيط بعضي از پيوندها اين شانس را دارند كه از محيط اطراف به اندازه كافي انرژي دريافت كنند و از پيوند رها شوند.
نوارهاي انرژي در نيمه هادي:
مي توان ثابت كرد كه الكترونها انرژيهاي گسسته و محدودي دارند وشكافهايي از انرژي وجود دارد كه در آنها هيچ حالت مجازي براي الكترون وجود ندارد.
اتمهاي منفرد و جامدات:
در اينجا رفتار ويك اتم در حالتي را كه در همسايگي هيچ اتم ديگري قرار ندارد و بصورت كاملا منفرد يعني در خلا كامل است بررسي مي كنيم.(شكل 1)
ابتدا الكترون سطوح كم انرژي تر را پر مي كند.
با كم شدن فاصله اتمي بدليل نيروهاي جاذبه دافعه اتمي تغييرات مهمي ازشكل تراز الكترونها رخ مي دهد كه اين تغييرات خود سبب تعيين خواص الكتريكي جامدات است. ميتوان گفت در فاصله اتمي معيني نيروهاي جاذبه ودافعه به تعادل ميرسد.
با تجمع اتمها اصل انحصار پائولي اهميت پيدا مي كند. طبق اين اصل هيچ دو الكتروني نمي تواند در حالت كوانتومي انرژي يكساني داشته باشد. بنابراين انتظار مي رود كه با نزديك شدن اتمهاي منفرد ترازهاي انرژي تغيير كند.
با كاهش فاصله اتمي ترازهاي مجزاي انرژي به نوارهاي انرژي تبديل مي شود كه اين نوارها خود از ترازهاي بسيارنزديك به هم تشكيل شده اند.
تقسيم بندي نيمه هادي ها وعايقها:
        هدايت (نيمه پر)                    نوار هدايت (خالي)
            Eg~lev                                   Eg~5ev
        ظرفيت (نيمه خالي)                      ظرفيت (پر)
           نيمه هاديها                            عايقها
         شكل(2)                        شكل(3)
حاملها در نيمه هادي:
دردماي صفر كلوين تمام الكترونها در باند ظرفيت قرار دارند. با افزايش دما تعدادي از اين الكترونها شانس حضور در باند هدايت را خواهندداشت 10 الكترونهايي كه به نوار انرژي هدايت مي روند ميتوانند به عنوان باربريا حامل، جريان الكتريكي را هدايت كنند.
هر الكترون منتقل شده به نوار هدايت يك جاي خالي الكترون باقي مي گذارد كه اصطلاحا حفره نام دارد. به اين زوج الكترون حفره توليد شده (EHP) يا Electoron  Hole Pair گويند.
بايد توجه شود كه تعداد زوج الكترون حفره هاي توليد شده در دماي اتاق در مقايسه با چگالي اتمها بسيار ناچيز است.
براين اساس نيمه هادي ذاتي و نيمه هادي غيرذاتي را تعريف مي كنيم.
نيمه هادي ذاتي:
فهرست مطالب
چگونگي شتاب دار كردن ذرات
نوارهاي انرژي وحاملها:    1
پيوندهاي كووالانسي:    1
نوارهاي انرژي در نيمه هادي:    2
اتمهاي منفرد و جامدات:    2
تقسيم بندي نيمه هادي ها وعايقها:    4
حاملها در نيمه هادي:    4
نيمه هادي ذاتي:    4
نيمه هادي غيرذاتي:    5
تراكم باربرها:    6
توزيع آماري فرمي ديراك:    6
محاسبه تراكم الكترونها وحفره ها در حالت تعادل:    7
در نيمه هادي ذاتي:    9
وابستگي تراكم باربرها به دما:    9
قابليت تحرك (Mobility):    9
اثر دما و ناخالصي روي  :    10
اثر تراكم روي قابليت تحرك:    11
تغيير ناپذيري تر از انرژي فرعي:    11
حاملهاي اضافي در نيمه هادي:    11
حاملهاي اضافي:    11
برانگيزش نوري:    12
2-بمباران الكتروني:    12
3-تزريق الكتريكي    13
ترازهاي شبه فري:    14
ساز وكار نفوذ جريان الكتريكي:    14
دستگاه توليد پرتوي X:    15
توليد تابش ترمزي:    15
توليد طيف پرتو –x مشخصه:    16
دستگاه هاي مركز جرم و آزمايشگاه:    17
انرژي واكنشهاي هسته اي:    17
سطح مقطع واكنشهاي هسته اي    18
شكافت هسته اي:    19
همجوشي هسته اي:    20
مكانيزمهاي شتاب دادن ذرات    21
اجزاي شتاب دهنده ها    22
انواع شتابدهنده ها    23
شتابدهنده هاي كاك كرافت والتن    23
شتابدهنده وان دو گراف    24
شتاب دهنده خطي    24
سيكلتوترون ها    25
سنيكروترون ها    26
مراجع :    26