In the current PhD thesis a thorough study is performed on the design, fabrication and analysis of microstructures created by use of laser methods. The work comprises the design and fabrication of organic, inorganic and hybrid microstructures for use in photonics applications. In addition, several techniques are applied for the fabrication and replication of photonic diffractive microstructures. Fabricated structures are tested as potential functional photonic sensors for humidity, ammonia and temperature detection. Furthermore, a detailed study on polymer-based microstructures creation by laser radiation forces is attempted both theoretically and experimentally. The created 2D and 3D free-standing micro/nanostructures are optically characterized. / Στην παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζεται μια ενδελεχής μελέτη στην σχεδίαση, κατασκευή και ανάλυση μικροδομών που δημιουργούνται με τη χρήση δέσμης λέιζερ. Η εργασία περιλαμβάνει τον σχεδιασμό και την κατασκευή οργανικών, ανόργανων και υβριδικών μικροδομών για χρήση τους σε εφαρμογές φωτονικής. Επιπρόσθετα, εφαρμόζονται διάφορες τεχνικές για την κατασκευή και αναπαραγωγή φωτονικών περιθλαστικών μικροδομών. Οι δομές ελέγχονται ως λειτουργικοί φωτονικοί αισθητήρες για την ανίχνευση υγρασίας, αμμωνίας και θερμοκρασίας. Ακόμα, πραγματοποιείται μια λεπτομερής μελέτη πάνω στη δημιουργία μικροδομών βασισμένων σε πολυμερή με χρήση δυνάμεων ακτινοβολίας λέιζερ τόσο σε θεωρητικό όσο και σε πειραματικό επίπεδο. Οι δημιουργούμενες δισδιάστατες και τρισδιάστατες μικρο/νανοδομές ελεύθερου χώρου χαρακτηρίζονται οπτικά.

- / -

- / -

For all medical imaging systems using X-rays or γ-rays, radiation detector development in general and scintillator development in particular are in full progress. There is a strong interest in the introduction of new dense, high-atomic-number inorganic scintillation crystals with a high light yield and a fast response, especially for PET and SPECT. Powder scintillators are of interest for projection X-ray imaging. For PET, research is focused on CeP3+P doped scintillators, employing the 5d → 4f transitions. A high light yield is expected in the visible region. The time response in PET/CT applications will be in the 25–100 ns range. Improved energy resolution will also be a point of interest. For CT, time response requirements are at the microsecond level for decay time and the afterglow should be well below 10P−4Ps. For X-ray screens light spreading should be kept under control, e.g. by denser material like LSO:Ce, or columnar phosphors (CsI:TI) and by shorter luminescence emission wavelength which shows higher light attenuation of laterally directed photons. In this study we examine, both in powder and in crystal form, the detection efficiency of LuB2BSiOB5B:Ce, the absolute luminescence efficiency, the X-ray to luminescence efficiency, the spectral compatibility and the effective efficiency using various optical detectors. All these measurements were conducted in the X-ray energy range from 22 to 140 kVp used in medical X-ray imaging. In conclusion the X-ray quantum detection efficiency and the X-ray energy absorption efficiency of a LSO:Ce powder scintillator screen of 25 mg/cmP2 Pcoating thickness were found higher than currently employed materials (e.g. GdB2BOB2BS: Tb and CsI:Tl) for detection of X-rays used in mammographic applications. The absolute luminescence efficiency of this screen maintains high values, within the mammographic energy range and the intrinsic conversion efficiency was found close to that of CsI:Tl but lower than that of GdB2BOB2BS:Tb. In ragiographic energy range the screen of 172.5 mg/cmP2P exchibit the higher values of ALE and XLE. The emission spectrum of LSO:Ce screens showed excellent spectral compatibility with currently used digital detectors and taking also into account its very fast response it could be considered for applications in digital X-ray imaging systems. The LSO:Ce scintillator crystal shows higher absolute luminescence efficiency values (17,86 at 140kVp) than the corresponding of BGO crystal (3,40 at 140 kVp). LSO:Ce X-ray luminescence efficiency was found higher than the corresponding of BGO crystal in the whole range of energies used in our study. The higher value of DOG, 2430 gain units, showed at 140 kVp X-ray tube voltage for the LSO:Ce scintillator when the corresponding value at the same energy of the BGO is 1670 units. In the mammographic energy range the difference between the above measured values was smaller than the ones obtained in the radiographic energy region. This lead us to the assumption that LSO:Ce crystal can be efficiently used for X-ray energy imaging (under 100 kVp) as those used in CT applications. The intrinsic conversion efficiency was estimated to be significantly higher for LSO:Ce, which in addition is higher than more of the currently employed scintillators. The light emission spectrum of the LSO:Ce scintillator, peaking at about 420 nm, was found compatible to many currently employed optical photon detectors. Its very short scintillation decay time and its high detection efficiency, both in terms of QDE and EAE, they can be crucial for the applications of this scintillator in modern fast image producing X-ray computed tomography systems, especially those employed in combined PET/CT devices. 12/−−⋅⋅smRmWμ12/−−⋅⋅smRmWμ The comparison of the ALE and the XLE of the LSO:Ce single crystal scintillator with that of the efficient powder LSO:Ce scintillator shows that the LSO:Ce screens can be used: i) in modern scinti-mammography/ X-ray mammography systems in which one common fast scintillator in powder form may satisfy the requirements of both modalities and the strict requirements in spatial resolution and ii) in applications where single crystals have to be replaced by powder or ceramic scintillators in order to improve spatial resolution (eg. in ring type SPECT detectors and in combined SPECT/CT detectors). In addition, this comparison may be of interest since powder scintillators are of lower cost than the corresponding single crystals. / -

Σκοπός της παρούσης εργασίας είναι να παρουσιάσει τα ηλεκτρομαγνητικά, ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που δέχεται ο άνθρωπος στην καθημερινότητά του, είτε αυτά παράγονται από φυσικές πηγές όπως είναι ο ήλιος, είτε από τεχνητές πηγές όπως είναι οι ηλεκτρικές συσκευές, η κινητή τηλεφωνία, το ηλεκτρικό δίκτυο κ.ά. Επίσης, παρουσιάζονται οι τρόποι υπολογισμού της έκθεσης του ανθρώπου στα πεδία αυτά και τα πιθανά προβλήματα που παρουσιάζονται στην υγεία του ανθρώπου εξαιτίας της έκθεσης. / Nowadays, human is continually exposed to electromagnetic fields, which are produced by nature or artificial sources which has discovered himself. However, the issue that troubles people is whether their health is affected by these fields or not. In this question have been trying to get answers the scientists, international and governmental organizations by carrying out measurements and scientific researches in order to define the impacts of electromagnetic fields on human’s health and determine the exposition limits to these fields. The target of this work is to present the electromagnetic, electric and magnetic fields which human receives in his daily routine, whether are produced by natural sources like sun or artificial sources like household appliances, mobile phones, electricity etc. Furthermore, are being displayed ways of estimation of human’s exposure to these fields and probable repercussions in human’s health owing to this exposure. In chapter two, there is an extensive reference to basic rudiments of fields and their main sources. In addition, are being defined typical magnitudes which are used in specification of electromagnetic fields and human’s exposure to these. In chapter three, are displayed the basic facts of ionizing radiation and its impacts on human. It is mostly presented the main source of ionizing radiation which is ultraviolet radiation of sun and problems which are produced. In chapter four, there is an extensive reference to fields which are produced by household appliances used in people’s houses and how are affect their health. 7 In chapter five, are being presented the basic facts of conveyance and distribution main of Γ.Δ.Ζ and at the same time are defined the impacts which the fields produce when they are near inhabitable areas. In chapter six, are mentioned the problems which can cause mobile phones and generally mobile telephony network which exists in the country through the fields which they produce. In chapter seven, there is a reference to the several types of radar which are used and their results. Whereas, in the next chapter there is a reference to the use of electromagnetic fields in medicine and are being presented radiation doses which we receive through examinations and other problems which can cause. Furthermore, are being presented the exposure limits which take effect in our country and European Union and also the way of analysis of exposure to multiple sources. In chapter eleven, there is a reference to macroscopic and microscopic analysis of exposure to electromagnetic fields. In the last chapter, there are being presented the ways of measurement of human’s exposure to electromagnetic fields with frequency up to 300 GHz.

Στη παρούσα διατριβή μελετούμε την αλληλεπίδραση ατόμων αλκαλίων (νατρίου-Na και καλίου-K) με σύμφωνη πηγή ακτινοβολίας (laser). Συγκεκριμένα παρουσιάζουμε: i) Την επίδραση της καταστρεπτικής κβαντικής συμβολής (destructive quantum interference), η οποία εμφανίζεται στη διαδρομή-1, του ατομικού K υπό nsec διφωτονική διέγερση. Η καταστρεπτική κβαντική συμβολή οδηγεί στη γραμμική απόκριση των εσωτερικά παραγόμενων εντάσεων των ακτινοβολιών στις μεταβάσεις των παραγόμενων πεδίων της διαδρομής-1. Το φαινόμενο αυτό μελετάται για διάφορες τιμές των παραμέτρων: της μέγιστης έντασης της διεγείρουσας ακτινοβολίας του laser, του διφωτονικού αποσυντονισμού, της ατομικής πυκνότητας και του μήκους διάδοσης των ακτινοβολιών, όταν οι δύο από τις τρείς αυτές παραμέτρους παραμένουν σταθερές. Επίσης, μελετούμε τις προυποθέσεις του κορεσμού της διαδρομής-1 για ισχυρότερη ένταση του εξωτερικού πεδίου laser και κατόπιν δείχνουμε ότι η διαδρομή-2, εμφανίζεται, έχοντας πρώτα κορεσθεί η διαδρομή-1, στις μικρές ατομικές πυκνότητες. Επιπρόσθετα, παρουσιάζουμε τις προυποθέσεις επαγωγής ενός είδους ατομικής μνήμης (optical free induction memory) όταν ο παλμός laser υποστεί απότομη πτώση στο μέγιστο του (truncated pulse). ii) Τις συνθήκες εκείνες οι οποίες ευθύνονται για την εμφάνιση αξονικής ή/και κωνικής εκπομπής της διαδρομής-1, και διαδρομής-2, αντίστοιχα, για διάφορες ατομικές πυκνότητες, υπό fsec διφωτονική διέγερση του ατομικού K. iii) Την παραγωγή ακτινοβολιών από σύμφωνη παραμετρική μίξη (parametric four-wave mixing) ή και μερικώς σύμφωνο μηχανισμό όπως η ενισχυμένη αυθόρμητη εκπομπή (amplified spontaneous emission) ή υπέρ σκέδαση- Raman (stimulated hyper-Raman scattering), όταν το nsec πεδίο laser διεγείρει με δύο φωτόνια την μετάβαση 4S1/2-6S1/2, καθώς και την μετάβαση 4S1/2-7S1/2, αντίστοιχα. Εστιάζουμε κατά μείζονα λόγο τη μελέτη μας στη διαδρομή-2, στήν μονόδρομη (unidirectional) και στήν αμφίδρομη (bidirectional) διάδοση της ακτινοβολίας του πεδίου laser. iv) Την γέννεση της κωνικής τρίτης αρμονικής (conical third harmonic generation-THG) σε μεταλλικούς ατμούς Na και K υπό fsec διέγερση. Στη περίπτωση του Na (μέσο με κανονική διασπορά) βρίσκουμε ότι η χαρακτηριστική δακτυλοειδή δομή του κώνου της τρίτης αρμονικής οφείλεται στήν επίδραση κυρίως του τανυστικού όρου πέμπτης τάξης ο οποίος σχετίζεται με την μίξη έξι κυμάτων. Ακόμα, δείχνουμε, ότι στη περίπτωση του K (μέσο με αρνητική διασπορά) η εκπομπή μακρινού πεδίου (far field emission) της κωνικής τρίτης αρμονικής, παρουσιάζει ορισμένες διαφοροποιήσεις σε σχέση με αυτή του Na. Το όλο φαινόμενο αντιμετωπίζεται φαινομενολογικά. / In the doctorate dissertation is studied the effect of the wave mixing of laser light with the internally generated fields of the alkali vapors, such as the sodium (Na) and the potassium (K) respectively. Specifically it was studied: ι) The numerical simulation of the four-level system, when a two-photon nsec field excites the transition 4S1/2-6S1/2 of potassium atom. It is shown that the destructive quantum interference is responsible for the reduction of the non-linearity of path-1, in which, the parameters of the system, such as the two-photon detuning, the atomic density and the laser maximum intensity, play an important role. Moreover the saturation of the path-1 has as a consequence the passage of the energy to the atomic path-2, which activates later than the path-1, in low atomic density of atomic K. A truncated excitation pulse is able to induced phenomena of atomic memory in which the providing excitation intensity is able to be stored in the system. The optical free induction memory (OFIM) is observed in the truncated nsec excitation of the transition 4S1/2-6S1/2. This type of atomic memory is studied via the evolution of the density matrix element s12, for specific selection of the two-photon detuning. ii) The conditions which are responsible for the axial or/and conical emission of radiation of path-1 and of path-2, respectively under the fsec two-photon excitation respectively. iii) The production of coherent (parametric four-wave mixing) or/and partially coherent (amplified spontaneous emission or stimulated hyper-Raman scattering) radiation when the nsec laser field excites with two-photons the transition 4S1/2-6S1/2, and the transition 4S1/2-7S1/2, of atomic potassium respectively. It is also studied the emissions of the path-2 in the unidirectional and the bidirectional propagation (counter-propagation) of the laser field in the nsec 4S1/2-6S1/2 two-photon excitation. iv) The conical third harmonic generation (THG) in Na and K vapor under the fsec excitation. It is proved that the third harmonic generation of Na, (normally dispersive medium), in the laser wavelength range of 1770-2200 nm, is mainly a result of six-wave mixing. The fifth order tensor term dominates against the third order term, (which is connected with the four-wave mixing process), as it is shown theoretically. In the case of Κ vapor (negative dispersion medium), in the laser wavelength range of 1200-2180 nm, the observed conical emission appears similarities and dissimilarities with the Na one respectively. The THG generation of Κ interpreted in a phenomenological way.

Η διπλωματική εργασία περιλαμβάνει τη μελέτη αλλά και την προσομοίωση ευφυούς κεραίας για την υποστήριξη εξειδικευμένων επικοινωνιακών υπηρεσιών και χωρίζεται σε έξι κυρίως κεφάλαια. Το 1ο κεφάλαιο αναλύει τις τεχνικές παραμέτρους των συστοιχιών κεραίας που είναι απαραίτητες για τη μελέτη. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια σε βάθος ανάλυση του κυψελοειδούς συστήματος κινητής επικοινωνίας και διακρίνουμε την περίπτωση του στατικού φωτισμού και της κεραιοσυστοιχίας που περιστρέφεται αποτελούμενη από έξυπνες κεραίες. Στο 3ο και στο 4ο κεφάλαιο μέσω διαγραμμάτων ροής (flow charts) δείχνουμε όλες τις απαραίτητες ενέργειες και τα στοιχεία που πρέπει να λάβουμε υπ’ όψιν για το σχεδιασμό και την κατασκευή του αντίστοιχου κεραιοσυστήματος. Στο 5ο κεφάλαιο αναφέρουμε τρόπους κατασκευής μιας συστοιχίας για την κάθε περίπτωση και τα συστατικά μέρη από τα οποία πρέπει να αποτελείται. Τέλος, το 6ο κεφάλαιο περιλαμβάνει γενικά συμπεράσματα και μελλοντικές χρήσεις των ευφυών κεραιών. / This thesis includes the study and simulation of smart antenna in support of specialized communications services, and is divided into six main chapters. The first chapter analyzes the technical parameters of antenna arrays that are needed for the study. In the second chapter is an in-depth analysis of cellular mobile communication system and distinguish the case of static lighting and rotating antenna array consisting of smart antennas. In the 3rd and 4th chapter through flowcharts are shown all the necessary steps and details that must be taken into account for the design and construction of the corresponding antenna system. The 5th chapter addresses how manufacturing an array for each case and the components of which must be composed. Finally, the sixth chapter contains general conclusions and future uses of smart antennas.

Η ηλιακή ενέργεια στο σύνολό της είναι πρακτικά ανεξάντλητη, και είναι η κυριότερη μορφή ανανεώσιμης πηγής. Η ηλιακή ακτινοβολία παρέχει ένα τεράστιο ποσό ενέργειας στη Γη. Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία, γνωστά ως "φωτοβολταϊκά" ή "Φ/Β", αποτελούν μία προσέγγιση υψηλής τεχνολογίας για την άμεση μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Κατα τη διάρκεια αυτής της διπλωματικής εργασίας έγινε μια αναλυτική περιγραφή του τρόπου λειτουργίας τους και ιδιαίτερα υπό συνθήκες χαμηλής συγκέντρωσης. Πιο συγκεκριμένα, στο 1ο Κεφάλαιο γίνεται μια εισαγωγή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ιδιαίτερα στην ηλιακή. Παρουσιάζεται η εξέλιξη των Α.Π.Ε. στον ελλαδικό χώρο και οι αιτίες που έστρεψαν τον άνθρωπο σε νέες μορφές ενέργειας πέραν τον ορυκτών καυσίμων. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται αναφορά στη θεωρία της Ηλιακής Γεωμετρίας που συνδέεται με τις δυο κύριες κινήσεις της Γης, την ημερήσια περιστροφή της και την ετήσια γύρω από τον Ήλιο. Παρουσιάζονται θεωρητικά μοντέλα πρόβλεψης της ηλιακής ακτινοβολίας και σχέσεις υπολογισμού της σε επιφάνειες στο επίπεδο της Γης. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται μια σύντομη περιγραφή της λειτουργίας των φωτοβολταϊκών κυττάρων και των φυσικών ιδιοτήτων αυτών των ημιαγώγιμων διατάξεων. Επίσης γίνεται λόγος για τις υπάρχουσες τεχνολογίες φωτοβολταϊκών με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους και για διάφορα φαινόμενα που επηρεάζουν τη λειτουργία τους. Το Κεφάλαιο 4 είναι αφιερωμένο στα συγκεντρωτικά συστήματα και σε όλες τις υπάρχουσες γεωμετρίες που χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή και ιδιαίτερα στη γεωμετρία του V-Trough που χρησιμοποιήθηκε στο πειραματικό σκέλος. Επίσης γίνεται αναφορά για τα συστήματα παρακολούθησης του Ήλιου. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται διάφορες τεχνολογίες ψύξης που έχουν δημοσιευθεί σε επιστημονικές εργασίες και συνοδεύουν τα συγκεντρωτικά συστήματα, λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που επιφέρουν στα κύτταρα. Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται αναφορά στο πειραματικό κομμάτι της εργασίας με παρουσίαση των μετρητικών οργάνων και των αποτελεσμάτων των μετρήσεων που έγιναν στο συγκεντρωτικό σύστημα V-Trough, στο σταθερό φωτοβολταϊκό μονοκρυσταλλικού πυριτίου και στο φωτοβολταϊκό πλαίσιο μικρομορφικού πυριτίου (thin film). Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται υπολογιστικές μέθοδοι για την εκτίμηση της ακτινοβολίας και της παραγόμενης ενέργειας από το V-Trough και το σταθερό φωτοβολταϊκό πλαίσιο σε ετήσια βάση. Επίσης παρουσιάζεται μέθοδος υπολογισμού της βέλτιστης κλίσης για κεκλιμένες επιφάνειες και μέθοδος για την αποφυγή σκιάσεων αυτών των επιφανειών. Επίσης γίνεται εξομοίωση φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων με χρήση του προγράμματος PV*SOL. Το Κεφάλαιο 8 περιέχει τα συμπεράσματα ως προς τη χρήση του συγκεντρωτικού συστήματος, τις υπολογιστικές μεθόδους και τα υπόλοιπα θέματα που παρουσιάσθηκαν σε αυτή τη διπλωματική. / The solar energy is practically inexhaustible, and it is the main form of renewable source. The solar radiation provides the Earth with a huge amount of energy. The solar cells, known as photovoltaics, compose an approach of high technology for the direct conversion of light into electricity. During this thesis an analytic description of their operation was made and specifically under low concentration conditions. Particularly, in the 1st Chapter is made an introduction to the renewable sources and specifically in solar. Showing the evolution of R.E.S. in Greece and the reasons that turned humans into new forms of energy than the fossil fuels. Chapter 2 refers to the theory of solar geometry associated with the two main movements of Earth, the daily rotation and the yearly around the Sun. Presented theoretical models, predicting and calculating the solar radiation on surfaces at the Earth’s level. Chapter 3 presents a brief description of the operation of photovoltaic cells and the physical properties of these semiconductor devices. Also refers to the existing photovoltaic technologies with their advantages and disadvantages and to various effects that influence their operation. Chapter 4 is devoted to the concentrating systems and all existing geometries used at this time and especially the V-Trough geometry that used in the experiments. A reference also is made to solar tracking systems. Chapter 5 presents various cooling technologies that have been published in scientific papers and accompanying concentrating systems due to high temperatures that cause to cells. Chapter 6 refers to the experimental part of this thesis with presentation of the experimental devices and the results of measurements made in the concentrating system V-Trough, the stable monocrystilline silicon photovoltaic panel and the micromorph silicon thin film panel. Chapter 7 presents computational methods for the estimation of radiation and the energy produced by the V-Trough and stable photovoltaic panel on an annual basis. Also presents method of calculating the optimum tilt for inclined surfaces and a method of avoiding the shading on this surfaces. Also a simulation of photovoltaic plants is made by the PV*SOL software. Chapter 8 contains the general conclusions related with the experimental results, the theoretical calculations and all the other issues that presented in this thesis.

Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η χαρτογράφηση της δευτερογενούς ακτινοβολίας ακτινογραφικής λυχνίας μέσα στην αίθουσα εξέτασης, ενός συμβατικού ακτινολογικού μηχανήματος, συναρτήσει διαφόρων ακτινογραφικών παραμέτρων. Στόχος των μετρήσεων αυτών είναι ο υπολογισμός της σκεδαζόμενης ακτινοβολίας και της διαρρέουσας ακτινοβολίας σε διάφορες γωνίες από 0 μοίρες έως και 360 μοίρες, με βήμα 45 μοιρών, χρησιμοποιώντας έναν κυλινδρικό σκεδαστή νερού διαστάσεων: διάμετρος = 38 cm και ύψος 20 cm, σε διάφορες αποστάσεις από τον σκεδαστή (1.0 m, 1.5 m και 2.0 m), για διαφορετικό πάχος φίλτρου λυχνίας και διαφορετικά στοιχεία ακτινογράφησης. / Secondary radiation in classical radiography units in different angles (0-360 angles)and in different distances (1.0 m, 1.5 m and 2.0 m) around the X-Ray tube. The phnatom we use was cylindrical with water, the dimancional of the phantom was: d = 38 cm and h = 20 cm. Different thickness of tube filter and differnt kV,mA,mAs.

Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη δύο σημαντικών φαινομένων μεσοαστρική ύλης όπως είναι τα Πλανητικά Νεφελώμάτα (ΠΝ) και η ράβδος των σπειροειδών γαλαξιών. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν 44 ΠΝ στην περιοχή του Γαλαξιακού σφαιροειδούς (Boumis et al. 2003; 2006) και προσδιορίστηκαν οι φυσικοί παράμετροι τους, όπως είναι η ενεργός θερμοκρασία και η λαμπρότητα του κεντρικού αστεριού, η πυκνότητα και η θερμοκρασία των ηλεκτρονίων, η αφθονία των Ηe, N, O, S κτλ., χρησιμοποιώντας το μοντέλο φωτο-ιονισμού Cloudy (Akras et al. 2010a). Επίσης, μελετήθηκε η ράβδος των γαλαξιών, χρησιμοποιώντας το μοντέλο διάδοσης ακτινοβολίας CRETE, με σκοπό να ερευνηθεί πώς η ύπαρξη της ράβδου επηρεάζει την μορφολογία των γαλαξιών και την σκόνη τους. Ταυτόχρονα, προσδιορίστηκαν οι παράμετροι της ράβδου, όπως το μήκος, το ύψος, η γωνία κλίσης και η γωνία θέσης της για 4 ραβδωτούς σπειροειδείς γαλαξίες (NGC 4013, UGC 2048, IC 2531 και το Γαλαξία μας). Στο πρώτο μέρος της μελέτης, διαχωρίστηκαν τα ΠΝ ανάλογα με την μορφολογία τους σε σφαιρικά, ελλειπτικά και διπολικά και βρέθηκε ότι η αφθονία του Ηe και του Ν είναι μεγαλύτερη στην τελευταία κατηγορία σε σχέση με τις υπόλοιπες. Επιπλέον, η χρήση του στατιστικού εργαλείου PCA, έδειξε ότι τα κυκλικά και τα ελλειπτικά ΠΝ διαχωρίζονται από τα διπολικά, βάσει της τιμής του λόγου log(Ν/Ο), ο οποίος παίρνει αρνητικές και θετικές τιμές για τα διπολικά, ενώ μόνο αρνητικές τιμές στις υπόλοιπες κατηγορίες. Η κρίσιμη τιμή βρέθηκε ίση με -0.18 dex και αντιστοιχεί σε μάζα προγενέστερου αστεριού ίση με 2.6 (Akras & Boumis 2007). Στο δεύτερο μέρος, περιγράφηκε η ράβδος των γαλαξιών χρησιμοποιώντας την συναρτησιακή ελλειψοειδής υπερβολής. Μεταβάλλοντας την γωνία κλίσης του γαλαξία, η δομή σχήματος «Χ», η οποία παρατηρείται στις ράβδους, μπορεί να παρατηρηθεί μόνο για γωνίες μεγαλύτερες από 60ο. Επιπρόσθετα, στην περίπτωση του Γαλαξία μας, βρέθηκε ότι η γωνία θέσης της ράβδου είναι γύρω στις 25ο και το μήκος της 3.75 kpc (Akras et al. 2010b). Λαμβάνοντας υπόψη ότι η μέση τιμή του μήκους της ράβδου στους γαλαξίες είναι μεταξύ 3.0 και 4.0 kpc, προκύπτει ότι για τον NGC 4013 η γωνία θέσης του είναι μεταξύ 5 και 10 μοίρες, για τον UGC 2048 μεταξύ 40 και 50 μοίρες, για τον IC 2531 35 και 45 μοίρες ενώ τέλος για το Γαλαξία μας υπολογίζεται μεταξύ 20 και 30 μοίρες (Akras et al. 2010b). / The aim of this PhD thesis was the study of two very important interstellar medium phenomena like the Planetary Nebulae (PNe) and the stellar bar in spiral galaxies. In particular, we studied 44 PNe in the Galactic bulge region and we determined their physical parameters, like the effective temperature and luminosity of the central star, the electron temperature and density, the abundance of He, N, O, S etc., using the photo-ionization model “Cloudy” (Akras et al. 2010a). It was also pursued to study the stellar bar component using the 3D radiative transfer model CRETE, in order to investigate the effects of a stellar bar component to the morphology of the galaxy and its dust content. In addition, the parameters of the bar component such as the length, the height, the inclination angle and the position angle were determined for four spiral galaxies (NGC 4013, UGC 2048, IC 2531 and our Galaxy). In the first part of the thesis, the PNe were separated according to their morphology (spherical, elliptical and bipolar shape) and we found that the He and N abundances are greater in bipolar PNe. Moreover, by using the statistical tool PCA, it was found that the circular and the elliptical PNe are different from the bipolar, since the log(O/N) takes negative values in the first two and positive or negative values in the bipolar PNe. The critical value was found at -0.18 dex, which corresponds to a stellar mass of 2.6 (Akras & Boumis 2007). In the second part, we managed to accurately describe the morphology of the bar component by using the function of hyperbolic ellipse. For different inclination angles of the observed galaxies, it was found that the “X-shape" feature can be seen only in the case where the inclination angle is greater than 60 degrees. In the case of Milky Way, it was found that the position angle of the bar is approximately 25 degrees and the length equals to 3.75 kpc (Akras et al. 2010b). Considering that the mean length of the bar component is equal to 3.0-4.0 kpc, it was determined that the position angle of a) NGC 4013 takes values between 5 and 10 degrees, b) UGC 2048 takes values between 40 and 50 degrees, c) IC 2531 takes values between 35 and 45 degrees, and our Galaxy takes values between 20 and 30 degrees (Akras et al. 2010b).