أطروحة دكتوراه تدرس دراسة الخصائص التركيبية والحرارية والعزلية للمركبات Hg-Base) و (Pb-Base) المحضرة بطريقة تفاعل الحالة الصلبة

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة – ابن الهيثم ، أطروحة الدكتوراه الموسومة ( دراسة الخصائص التركيبية والحرارية والعزلية للمركبات Hg-Base)و(Pb-Base) المحضرة بطريقة تفاعل الحالة الصلبة ) للطالب ( فؤاد وحيد علي ) التي انجزها بإشراف التدريسي في القسم ( أ.د. كريم علي جاسم ) ونوقشت من قبل أعضاء لجنة المناقشة المبين أسماؤهم في ما يأتي :

أ.د. عدنان  رعد  احمد – رئيساً

أ.د. سعاد حامد العيبي – عضواً

أ.م.د. هناء شكر محمود – عضواً

أ.م.د. شذى هاشم مهدي – عضواً

أ.م.د. حسين علي جان ميران – عضواً

أ.د. كريم علي جاسم – عضوا و مشرفا

ويهدف البحث الى :

• دراسة الخصائص التركيبية للمركبات الفائقة التوصيل (Hg-Base) و(Pb-Base) ومعرفة نوع التركيب البلوري ودراسة الحجم البلوري (Crystallite size) باستخدام اربع طرائق مختلفةScherrer ,Williamson-Hall , Halder-Wagner and size-strain plot)) ومعرفة الطريقة المثلى لحساب الحجم البلوري لكل مركب .
• دراسة الخصائص الكهربائية وتحديد أعلى درجة حرارة انتقالية حرجة (Tc) لكل مركب من المركبات
• دراسة الخصائص الحرارية وحساب معامل التوصيل الحراري (K) لجميع العينات وتحديد ايهما افضل توصيلية حرارية .
• فحص الخواص العزلية وتحديد قيم ثابت العزل الحقيقي(έ) والخيالي(ἕ) وزاوية ظل الفقد العزلي (tanб) والتوصيلية الكهربائية المتناوبة(Ϭ_c) لجميع العينات، ومعرفة كيفية عملها عند الترددات الواطئة والترددات العالية .

   يتضمن هذا البحث دراسة الخصائص التركيبية والحرارية والعزلية للمركبات (Hg-Base) و(Pb-Base) بطريقة تفاعل الحالة الصلبة ،وقد تضمن العمل الحالي مجموعتين الاولى اساس قاعدتها الزئبق(Hg-Base) تشمل المركبات الثلاثة الفائقة التوصيل HgBa2Ca2Cu3O8+δ)), Hg Ba2CaCu2O6+δ)), Hg Ba2 Cu O4+δ))، والمجموعة الثانية اساس قاعدتها الرصاص (Pb-Base)وتشمل  Pb Ba₂ CuO_4+δ),(PbBa2Ca2Cu3O8+δ),(PbBa2CaCu2O6+δ))،

حضرت العينات بطريقة تفاعل الحالة الصلبة ، وجهزت العينات على هيئة اقراص قطرها  (1.6cm) وسمكها يتراوح بين (0.3cm)،تم تلبيد العينات تحت درجة حرارة (850°C) وزمن تلبيد (40hr) لمجموعة عينات (Hg-Base)، وزمن تلبيد (120hr) لعينات (Pb-Base) وبمعدل صعود (10°C/min)وذلك للحصول على عينات مركبات مترابطة وضمان عملية انتشار امثل للذرات ،بعد ذلك يتم تبريدها بالمعدل نفسه. اظهرت نتائج تحليل حيود الاشعة السينية XRD عبر قياس ثوابت الشبيكة البلورية (a,b,c) ان جميع العينات ذات الاساس Hg والعينات ذات الاساس Pb تمتلك تركيب بلوري رباعي (Tetragonal) ما عدا عينة المركب (PbBa₂CuO_4+δ) يمتلك تركيب من نوع معيني قائم (orthorhombic) وجد ان جميع العينات تحتوي على اطوار متعددة فكانت نسبة الطور العالي لنظام الزئبق عند العينة (HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ) بنسبة (79.11%) ،بينما كانت نسبة الطور العالي لنظام الرصاص عند العينة (PbBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ) بنسبة (81.20%) ، وبما ان طريقة التحضير هي نفسها (SSR)، وجد ان هنالك اختلاف لجميع المركبات في نسب الأطوار العالية والواطئة ونسب الشوائب ، وسبب تغيراً في معاملات الشبكية ( c,b,a ) ونسبة (c/a  ) والكثافة وحجم الخلية. وعند حساب درجة التبلور وجد ان اعلى قيمة لها عند المركب PbBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ ومقداره (74.54%).

    وتم حساب الحجم البلوري (Crystallite size) لجميع العينات باستخدام أربعة طرق مختلفة

 (Scherrer ,Williamson-Hall , Halder-Wagner and size-strain plot ) وجد ان الطريقة المثلى هي  (Halder-Wagner) حيث  تتراوح  نسب  معامل تحديد الدقة ( R²) من (0.90-0.99) وتعتبر هي الطريقة المثلى في حساب الحجم البلوري لهذه المركبات. ومن خلال دراسة الخصائص الكهربائية تم ايجاد درجة الحرارة الانتقالية الحرجة (Tc) والتي اظهرت ان جميع العينات هي فائقة التوصيل وذات سلوك معدني تبدأ عندها المقاومية الكهربائية بالانخفاض بتدرج قوي وتصبح صفرًا عند درجة الحرارة الحرجة وجدت اعلى درجة حرارة انتقالية حرجة عند المركب الفائق التوصيل (HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+δ) هي (Tc=128K) واقل درجة حرارة انتقالية عند المركب (PbBa₂CuO_4+δ) هي (Tc=95K) ،وتم دراسة الخصائص الحرارية باستخدام  طريقة قرص لي (s disk Method’Lee) وايجاد العلاقة بين التوصيلية الحرارية ودرجة الحرارة حيث وجد انها تتناقص تدريجيا مع زيادة درجة الحرارة ،كما تم حساب معامل التوصيل الحراري (K) لجميع العينات ويلاحظ زيادة قيم (K) تدريجيا للمركبات مع زيادة قيم (n=1,2,3..8).ومن خلال دراسة نتائج الخصائص العزلية اظهرت ان جميع العينات من المركبات المختلفة انها تملك اكبر قيم لثَابـت اّلعَـزل اّلحقيـقي عند التردد(H_z50) وهذا يتيح لها امكانَـية استخدامها في الكثير من اّلتَطبـيقات العملية عند الحالة الطبيعية ضمن الترددات الواطئة. كما يلاحظ ان مقدار التوصيلية المتناوبة تزداد بشكل واضح مع زيادة التردد للمجال الكهربائي المسلط عند جميع العينات باختلاف عينة واحدة عند المركب PbBa₂CuO_4+δ هنالك صعود بطيء  تدريجي  ثم استقرار التوصيلية المتناوبة وهذا السلوك مختلف تقريبا عن باقي العينات .

وخلص الطالب الى التوصيات الاتية :

• دراسة الخواص الميكانيكية والمغناطيسية للمركبات نظام الزئبق   (Hg-Base) ومركبات نظام الرصاص (Pb-Base)
• تحضير نماذج العينات بتقنية Milting Point.
• دراسة المقارنة بين الخواص للمركبات الملبدة في جو اعتيادي وبين مركبات ملبدة في جو من الأوكسجين ألنقي.
• دراسة الخصائص العزلية للمركبات (Hg-Base)و(Pb-Base) ضمن مديات التردد العالي بحدود (GHz).