قسم الفيزياء يناقش رسالة ماجستير تبحث في تأثير ظروف التحضير على المركب فائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ)

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) رسالة الماجستير الموسومة (تأثير ظروف التحضير على المركب فائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ)) للطالب (فؤاد وحيد علي) التي انجزها باشراف التدريسي في القسم (أ.د. كريم علي جاسم).

ونوقشت على قاعة المرحوم (أ. سالم عبد الحميد) من قبل اعضاء لجنة المناقشة المدرجة اسمائهم في ما يلي:

– أ.د. عماد سعدي عبد الكريم             رئيساً

– أ.م.د.محمد عبد النبي ثجيل                          عضواً

– م.د.شذى هاشم مهدي                                عضواً

– أ.د.كريم علي جاسم                                  عضوا ومشرفاً

ويهدف البحث الى :

1. تحضير المركب السيراميكي الفائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ ) بطريقة تفاعل الحالة الصلبة (SSR  ) .

2. دراسة تأثير الضغط وزمن التلبيد ودرجة حرارة التلبيد على المركب السيراميكي الفائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ  )للحصول على أفضل درجة حرارة انتقالية ( Tc) لكل شرط من شروط التحضير .

3. إيجاد أفضل الظروف المثالى من حيث (الضغط ودرجة حرارة التلبيد وزمن التلبيد) لتحضير المركب الفائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ ).

4. وضع مقارنة لكل النماذج للحصول على أفضل انموذج تحت ظروف التحضير .

يتضمن هذا البحث دراسة تأثير ظروف التحضير على المركب فائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ  ) ،وان الهدف من هذه الدراسة هي إيجاد الظروف المثلى التي تشمل (أفضل ضغط مستخدم وأفضل زمن تلبيد وأفضل درجة حرارة للتلبيد ) لتشكيل الطور العالي للنظام الفائق التوصيل (Bi-2223) ،والهدف الأخر الحصول على اعلى درجة حرارة انتقالية (Tc)،ودراسة نسب محتوى الأوكسجين (δ) لجميع نماذج المركب.تم العمل على تحضير النماذج بطريقة تفاعل الحالة الصلبة وذلك باستخدام الأوزان المناسبة من مساحيق الأوزان العالية النقاوة للمركب (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ) ،ثم تتم عمليتا خلط وطحن المكونات (المساحيق) وخلطها على مرحلتين ، المرحلة الأولى بواسطة الهاون اليدوي لمدة (2hr)،والثانية باستخدام الخلاط الكهربائي لمدة (3hr).تم تشكيل النماذج المركب على شكل أقراص اسطوانية بواسطة قالب خاص بالكبس قطره (1.5cm) وسمك يتراوح بين (0.2-0.25cm) باستخدام جهاز الكبس الهيدروليكي .

    اعتمد العمل على ثلاثة محاور ،المحور الأول يتضمن دراسة تأثير الضغط على المركب وذلك باستخدام أربعة نماذج بضغوط مختلفة هي (6,7,8,9 ton/cm2) عند ثبوت زمن التلبيد 120hr))ودرجة حرارة التلبيد 800Cº)) وبمعدل تسخين(5̊c/min)،تم الفحص بجهاز (XRD) أظهرت النتائج أن النماذج لديها نظام بلوري معيني قائم مع ارتفاع في نسبة الطور العالي (Bi-2223) وأظهرت نسب من الطور الواطئ (Bi-2212) ، (Bi-2201) وبعض الشوائب ،تم أيجاد قيم درجات الحرارة الانتقالية لكل نموذج وكانت اعلى درجة حرارة انتقالية (Tc=110K)للنموذج عند الضغط (7 ton/cm2).

    تضمن المحور الثاني دراسة تأثير زمن التلبيد على المركب ،باستخدام ثلاثة نماذج مختلفة الأزمان هي (70hr,100hr,130hr) بثبوت الضغط (7 ton/cm2)ودرجة حرارة 800Cº)) ،وأظهرت نتائج فحوصات (XRD)ارتفاعا في نسبة الطور العالي وانخفاضا في نسب الطور الواطئ ونسب الشوائب ،كما تم الحصول على درجة حرارة انتقالية (Tc=108K) عند زمن التلبيد(130hr).

     تضمن المحور الثالث دراسة تأثير درجة حرارة التلبيد على المركب ،باستخدام ثلاثة نماذج بدرجات حرارة مختلفة (820Cº,840Cº,860Cº)وذلك بثبوت الضغط عند (7 ton/cm2) وزمن تلبيد (130hr)، أيضا تم الحصول على نتائج ارتفاع الطور العالي وانخفاض الأطوار الأخرى ،كما تم الحصول على درجة حرارة انتقالية (Tc=112K)للنموذج ذي درجة حرارة التلبيد (840Cº) .

     كما تضمن العمل دراسة نسب محتوى الأوكسجين (δ)لجميع النماذج وكانت تتراوح بين   (0.09-0.21).إما بالنسبة إلى قياسات الأشعة السينية فقد أظهرت إن جميع النماذج ولجميع المتغيرات (ضغط وزمن تلبيد ودرجة حرارة) ذات تركيب معيني قائم ((orthorhombic مع تغير في ثوابت الشبيكة . أما بالنسبة لفحوصات التصوير بالمجهر الضوئي للسطح الخارجي فقد أظهرت ان النتائج إن جميع العينات تمتاز بدرجة  من التجانس وقلة الشقوق الخارجية .

     بعد إجراء المقارنة على جميع النماذج تم الحصول على أفضل الظروف لتحضير المركب السيراميكي Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ)  )وكانت النتيجة هي ضغط(7 ton/cm2) وزمن تلبيد(130hr) ودرجة حرارة التلبيد (800Cº)وقد تم الحصول في هذه الظروف على اعلى قيمة لدرجة الحرارة الانتقالية (Tc)في هذا البحث والتي كانت (112K).

وفي مايلي التوصيات التي خلص اليها البحث :

1. استخدام ضغوطات تتراوح بين (6.25, 6.5, 6.75,7.0 ,7.25 ,7.5, 7.75,8 tan/cm2 ,) ومعرفة خصائص فائق التوصيل .

2. استخدام أزمان تلبيد اعلى من (130hr) ذلك من خلال الملاحظة ان هنالك زيادة وارتفاع في قيمة درجة الحرارة الانتقالية (Tc) عند زيادة زمن التلبيد.

3. دراسة درجة حرارة التلبيد بين (830C – 860C) وذلك لحصولنا على أفضل سلوك للتوصيل الفائق عند الدرجة (840C) .للاستخدام في منظومة أسلاك جهاز الرنين المغناطيسي الطبي .

4. دراسة الخصائص الميكانيكية للمركب الفائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ) وفق ظروف مختلفة لتكون هنالك قاعدة بيانات ، يستفيد الطلبة والباحثون والعامة  التطبيقات العلمية .

5. دراسة الخصائص العزلية والتوصيلية على وفق أفضل الظروف التي تم الحصول عليها لهذا المركب .

6. دراسة الخصائص الفيزيائية لهذا المركب (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ) (المتانة ،الصلادة ،العيوب والتشوهات ، المسامية ،المرونة ،وغيرها).

7. استخدام وصناعة أسلاك توصيل من المركب فائق التوصيل (Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ)ويستخدم في المجالات الصناعية والطبية ومنظومة الاتصالات والاجهزة اللاسلكية الحديثة.

---

---

Abstract

    This study includes the study of the effect of preparation conditions On superconducting composite( Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ) , And the aim of this study is to find the optimal conditions that include (best user pressure, best sintering time and best temperature for sintering) To form the higher phase of the superconducting system  (Bi-2223), The other objective is to obtain the highest transition temperature (Tc) And study the ratios of oxygen content(δ), For all models of the compound. The models were prepared in a solid state reaction using the appropriate weights of the high purity powder of the compound( Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ) The two components are then mixed and grinded (powders), The first stage by the manual mortar for a period of(2hr), The second using the electric mixer for a period(3hr), The models are formed in the form of cylindrical discs by a mold for pressing a drop(1.5cm) and Thickness (0.2cm) using a hydraulic press .                                                                                     

     The work is based on three axes. The first axis includes the study of the effect of pressure on the compound using four models with different pressures (6,7,8,9,ton/cm2) When the sintering time is established(120hr) and Sintering temperature( 800Cº) and heating temperature (5̊C/min), In the scanner (XRD) The results showed that the models had a hybrid crystalline system with a high phase ratio (Bi-2223), And the appearance of ratios of the slow phase(Bi-2212)(Bi-2201) And some impurities The temperature values for each model were found and were the highest transition temperatures (Tc=110K) Of the model when pressed                (7 ton/cm2).                                                                                           

    The second axis included the study of the effect of the time of sintering on the compound, using three different time models (70hr, 100hr, 130hr) In the pressure constant (7 ton / cm2) and the temperature of (800 ° C), the results of the XRD tests showed a high phase ratio, low phase ratios and impurity ratios, and a transition temperature (Tc = 108K) At the time of sintering (130 hr).

    The third axis included the study of the effect of the temperature of the sintering on the compound, using three models at different temperatures (820Cº, 840Cº, 860Cº) at(7 ton / cm2) and sintering time (130hr), The results of the high phase rise and the reduction of the other phases were also obtained, and a transition temperature  (Tc = 112K) was obtained for the model with the temperature of the sintering (840Cº).                      

  The study also included study of oxygen content ratios (δ) for all models and ranged from(0.09-0.21).                                              .                         

      As for X-ray measurements, it showed that all models and all variables (pressure, sintering and temperature) have an existing characteristic structure(orthorhombic) With a change in the constants. The results showed that all the samples showed a degree of homogeneity and the lack of external cracks.                                                                                 

   After comparing all models, the best conditions were obtained for the preparation of the ceramic compound( Bi2 Sr2 Ca2 Cu3 O10+δ) The result was pressure (7ton/cm2) Sintering time (130 hr) and sintering temperature (800Cº) , In these circumstances it was obtained Highest value of transition temperature (Tc) In this research they were  (Tc=112K).