Καναλισμός πρωτονίων ενέργειας 10-20 MeV σε νανοκρυσταλλικές δομές

Abstract

Object of study of the present thesis is the propagation and channeling of charged particles, namely protons, in carbon nanotubes and structures based on them. Initially, is presented the basic theory of the channeling effect and is made an extensive reference to the carbon nanotubes. Subsequently are presented all the necessary mathematical relationships of the quantities that are needed to describe the channeling effect in carbon nanotubes and the respective simulation calculations. Also, is provided the description of the simulation program that was created and used to obtain the results of present work. After that follows the presentation and comparison of the simulation results for various cases of propagation and channeling of protons in carbon nanotubes. For various cases is examined the incidence of monoenergetic protons (10 and 20 MeV) in straight single carbon nanotubes, as well as in straight carbon nanotube bundles, and finally is examined incidence of protons in radially compressed single carbon nanotubes. After that are presented a summary of previous results and the conclusions. Finally, are examined the prospects of further study for propagation of charged and neutral particles in nanostructures, based on nanotubes, and are listed possible future applications.

Η παρούσα διατριβή έχει ως αντικείμενο μελέτης τη διάδοση και τον καναλισμό φορτισμένων σωματιδίων, και συγκεκριμένα πρωτονίων, σε νανοσωλήνες άνθρακα και δομές βασισμένες σε αυτούς. Αρχικά παρουσιάζεται η βασική θεωρία του φαινομένου του καναλισμού και γίνεται εκτενής αναφορά στους νανοσωλήνες άνθρακα. Στη συνέχεια παρουσιάζονται όλες οι απαραίτητες μαθηματικές σχέσεις των μεγεθών που απαιτούνται για την περιγραφή του φαινομένου του καναλισμού σε νανοσωλήνες άνθρακα και τους αντίστοιχους υπολογισμούς προσομοίωσης. Επίσης, γίνεται η περιγραφή του προγράμματος προσομοίωσης που δημιουργήθηκε και χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη των αποτελεσμάτων της παρούσας εργασίας. Ακολουθεί η παρουσίαση και η σύγκριση των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων για διάφορες περιπτώσεις διάδοσης και καναλισμού πρωτονίων σε νανοσωλήνες άνθρακα. Εξετάζεται για διάφορες περιπτώσεις η πρόσπτωση μονοενεργειακών πρωτονίων (ενέργειας 10 και 20 MeV) σε ευθείς μεμονωμένους νανοσωλήνες άνθρακα, καθώς και σε συστοιχίες ευθέων νανοσωλήνων άνθρακα, ενώ στο τέλος μελετάται και η πρόσπτωση πρωτονίων σε ακτινικά συμπιεσμένους μεμονωμένους νανοσωλήνες άνθρακα. Στη συνέχεια γίνεται σύνοψη των προηγούμενων αποτελεσμάτων, καθώς και συναγωγή των συμπερασμάτων. Τέλος, εξετάζονται οι προοπτικές της περαιτέρω μελέτης όσον αφορά τη διάδοση φορτισμένων και ουδέτερων σωματιδίων σε νανοδομές, βασισμένες στους νανοσωλήνες, ενώ αναφέρονται και οι πιθανές μελλοντικές εφαρμογές που μπορούν να προκύψουν.