الفهرس 
Introduction And Literature SurveOnly 14 pages are availabe for public view
Abstract
الغرض الأساسي من هذه الرسالة هو دراسة الخواص الطيفية والفيزيائية لتيتانات الباريوم النانومترية المطمعة بكل من القصدير والعناصر الأرضية النادرة (BaTi1-xSnxO3: RE3+) للوصول إلى أفضل التركيبات من حيث الخواص العزلية والطيفية لهذه المواد مما يجعلها الأكثرتطبيقأ فى صناعة المكثفات وكذلك تطبيقات الليزر والتحول الفوقي.
تنقسم الرسالة الى أربعة فصول رئيسية بالإضافه إلى قوائم الجداول والمنحنيات والمراجع.
الفصل الأول:- يتناول مقدمة موسعة عن مركبات الBaTiO3 النقي والمطعم، الذي ينال إهتماما كبيرا في مجال البحث العلمي نظرا لتركيبه وكذلك الخواص العزلية والطيفية له. ويعطي ايضا ملخصا لأهم البحوث السابقة التي تناولت دراسة مركبات ال BaTiO3 النقي والمطعم من حيث التركيب وأيضا الخواص الطيفية والفيزيائية، وأنه تم استخدامه بدلا من ال PbTiO3 لأنه غير سام وصديق بالبيئة.
الفصل الثاني:- يتناول شرحأ موسعأ عن الدراسة النظرية والتي تشمل التركيب البلوري لمركبات تيتانات الباريوم ،طرق التحضير، الخواص العزلية والتطبيقات التكنولوجية الحديثة له. كما يحتوي هذا الفصل علي خلفية نظرية لخواص المركب الطيفية.
الفصل الثالث:- يتضمن شرح تفصيلى لتحضير العينات بطريقة السائل الجيلاتيني المعدلة والتقنيات المستخدمة فى توصيفها مثلXRD, TEM, FTIR, FESEM, EDX , كما يتناول هذا الفصل أيضا تفاصيل الطرق العملية المستخدمة لقياس الثوابت العزلية و الكهربية للعينات فى ظروف مختلفة للتردد الكهربى (من 10 هرتز الي ا ميجا هرتز) عند ثبوت درجة الحرارة، وايضأ قياس الثوابت العزلية للعينات في درجات حرارة مختلفة (- 100 الي 150درجة سيليزية) عند ثبوت التردد. وقد تم ايضا قياس الإستضاءة الضوئية للعينات بعد اثارتها بطول موجي يساوي 900 نانومتر.
الفصل الرابع:- يستعرض هذا الفصل النتائج والمناقشات وينقسم إلى جزئين وفيه يتم المناقشة بالتفصيل للنتائج الخاصة بالتركيب والخواص العزلية وكذلك الخواص الطيفية لمركب تيتانات الباريوم المحتوي علي 10% من القصدير كمادة اساسية ((host material في الجزئين.
- الجزء الأول ويشمل المركب (BTSO) BaTi0.9Sn0.1O3 فقد تم دراسة التركيب البلوري له بعد تلدينه (معالجته حراريأ) عند درجات الحرارة 800و 1000و 1050 درجة سيليزية لمدة 4 ساعات في الهواء.
- ومن نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) وجد أن (BTSO) عند الدرجات الثلاثة تكون في صورة بلورات رباعية الزوايا tetragonal phase)) في حجم النانومتر والتي تزيد نسبتها وزيادة الحجم البلوري مع زيادة درجة الحرارة. فعند 800 و 1000 درجة سيليزية ظهرت مركبات ثانوية غير مرغوب فيها من Ti11.31Sn3O10و SnO2 و BaCO3 ولكن مع زيادة درجة الحرارة الي 1050 درجة وجد اختفاء كلا من Ti11.31Sn3O10و BaCO3 ونقصان نسبة SnO2 والتي لم نتمكن من التخلص منها حتي مع زيادة وقت التلدين.
-وايضا أثبتت أن درجة الحرارة 1050 لمدة 4 ساعات في الهواء هي أفضل ظروف المعالجة الحرارية لهذه العينات ، والتي تم تثبيتها لهذه العينة و العينات المطعمة وإجراء كل التحاليل بعد المعالجة بها.
- أوضحت نتائج تحليل الأشعة تحت الحمراء (FTIR) تكون المركب وظهور مناطق مشيرة لوجود M-O والتي تؤكد إحلالSn4+ في المركب بدلا من Ti4+.
- من قياس الميكروسكوب الإكتروني النافذ ال TEM للمركب ظهرت بلورات رباعية الزوايا جيدة الوضوح في حجم النانومتر والتي تتفق مع نتائج ال XRD . وأيضا أكد الميكروسكوب الألكتروني الماسحFESEM نفس النتائج مع وجود تكتل نتيجة لدرجة حرارة التلدين العالية.
- بعد قياس الخواص العزلية للمركب ومدي تغيرها مع التردد عند ثبوت درجة الحرارة يتضح ما يلي :- نقصان ثابت العزل ´ε مع زيادة التردد وذلك نتيجة لنقصان الإستقطاب، فعند الترددات الصغيرة يكون الإستقطاب نتيجة مشاركة كل أنواع الإستقطاب وهم
(space charge, dipolar, ionic and electronic polarizations)
ومع زيادة التردد نوع او اكثر من هذه الانواع لا يكون لديه الوقت الكافي لتوجيه نفسه في اتجاه المجال وبالتالي يقل الإستقطاب.
- بعد دراسة كلا من ε″ , tan مع التردد وجد ان لهم نفس سلوك ´ε وذلك ايضا نتيجة لنقصان الإستقطاب.
- كما اسفرت نتائج حساب التوصيلية الكهربية للتيار المتردد((ac عن زيادتها مع زيادة التردد وذلك وفقا لقانون الطاقه Aωs ac α . وعند دراسة تغير ثابت العزل مع درجات الحرارة وجد تغير التركيب مع تغير دراجات الحرارة والإنتقال من شكل لاخر
(rhombohedral to orthorhombic- TR-O, orthorhombic to tetragonal- TO-T and tetragonal to cubic- TT-C)
هذا التغير يكون عند درجات الحرارة -60 (TR-O)و -8.5 (TO-T) و52oC (Tc) ، حيث ان Tc هي الإنتقال من فيرو اليكتريك (مستقطب) الي بارا اليكتريك (غير مستقطب)، وقد نقصت هذه الحرارة بعد التطعيم بالقصدير مقارنة بالأبحاث السابقة الخاصة ب .BaTiO3 وهذه النتائج هي جيدة ومتفقة مع الابحاث السابقة المذكورة في الفصل الاول.
- الجزء الثاني ويشمل BTSO المطعم بتركيزات مختلفه من النيوديموم (Nd3+ ions) 0.5 و 1و 2% (BTSO: N) المعالج حراريا عند درجة حرارة 1050 درجة سيليزية لمدة 4 ساعات في الهواء يتضح ما يلي :
* بعد إجراء تحليل ال XRD لهذه العينات ومن النتائج وجد أن أفضل العينات في التكوين هو تركيز 0.5 وبناءا علي ذلك تم اختياره لكي يتم اضافته مع الايتربيوم (Yb3+ ions) (BTSO: 0.5N/Y) بتركيزين مختلفين من الايتربيوم 0.75 و 1%. اثبتت النتائج أن جميع العينات تكونت في صورة بلورات رباعية الزوايا(tetragonal phase) في حجم النانومتر والتي يقل حجمها مع زيادة تركيز العناصر النادرة في المدي بين 42 الي 34.68 نانومتر، وذلك نظرا لأن أنصاف أقطار العناصر الأرضية النادرة ثلاثية التكافؤ أكبر من نصف قطر التيتانيوم رباعي التكافؤ[Nd=1.08 Å, Yb=.87Å and Ti=0.0605Å] والذي يسبب ضغط داخل الكريستال مما يؤدي الي نقصان الحجم.
* أكد ذلك قياس الميكروسكوب النافذTEM حيث ظهرت بوضوح بلورات رباعية الزوايا ايضا في حجم النانومتر والتي تحولت لكرات شديدة الكثافة عند التركزات الكبيرة للايتربيوم في صور الميكروسكوب الماسح FESEM.
* من تحليل الأشعة تحت الحمراء (FTIR) وجد تكون المركب وظهور مناطق مشيرة لوجود M-O والتي يحدث لها ازاحة الى الأطوال الموجية الأصغر مع تغييرتركيز ونوع العنصر النادر(Nd3+ and Yb3+)، حيث ان مكانها يتأثر بكلا من طول الرابطة وكذلك الكتلة.
* دراسة الخواص العزلية ومعاملات ثابت العزل ε´ والفقد tan و ″ε ومدي تغييرها مع الترددات وكذلك دراستها مع درجات الحرارة المختلفة. من الدراسة يتضح نقصان كلا من ´ε وtan و ″ε لكل العينات مع زيادة التردد نظرا لنقصان الإستقطاب عند ثبوت درجة الحرارة كما تم شرحة في الجزء الاول. و مع دراسة هذه الخواص بتغير درجة الحرارة وجد تغير التركيب البلوري مع درجة الحرارة فقط في حالة BTSO وكذلك التحول من فيرو اليكتريك الي بارا اليكتريك عند حرارة (Tc) لكل العينات ، وقد حدث ازاحة ل Tc من 52 ال 37 درجة سيليزية بعد التطعيم النيوديميوم وال Tc تساوي 6 درجة سيليزية بعد اضافة الإيتربيوم الي النيودميوم. وأيضا حدث زيادة لثابت العزل ´ε مع التطعيم، ففي حالة التطعيم النيوديميوم وصل الي 2.5 ضعف قيمة BTSO اما في حالة التطعيم المزدوج بكلا من النيوديميوم مع الإيتربيوم وصل الي 8 اضعاف قيمة BTSO مما يرشح هذه المواد المطعمة (ثنائية التطعيم) أن تكون الأفضل في صناعة المكثفات فضلا عن العينات الاخري.
* دراسة إحدى التطبيقات الطيفية لBTSO المطعم بالعناصر الأرضية النادرة كبواعث للأطياف في منطقة الضوء المرئي وجزء من الأشعه تحت الحمراء بعد اسثارتها بطول موجى 900 نانومتر ، والذى أعطى نتائج مذهلة نسجلها في هذه الرسالة لأول مرة لهذا المركب . اوضح قياس الإستضاءة الضوئية (التحول الفوقي) Up-conversion بعد الإثارة ان طيف الانبعاث الضوئي للنيوديميوم في منطقة الضوء المرئي وجزء من منطقة الإشعة تحت الحمراء، وعند التطعيم بالنيوديميوم مع الايتربيوم تقل شدة الإستضاءة الضوئية نتيجة انتقال الطاقة من النيوديميوم الي الايتربيوم والتي تطمحل بزيادة تركيز الايتربيوم.
والجدير بالذكر هنا ان التطعيم الثنائي بالعناصر الأرضية النادرة (Nd3+/Yb3+) كان له تأثير جيد علي زيادة الخواص العزلية للمركب قابلة أقل إنبعاث طيفي, بينما التطعيم بعنصر Nd3+ فقط قد أسفر عن خواص عزلية جيده أفضل من BTSO ولكنها أقل من الثنائية التطعيم والذي قابله انبعاث طيفي شديد في المنطقه الطيفيه المرئية وجزء من المنطقه تحت الحمراء. وبذلك يتضح الخواص اللاخطية والتكاملية لهذه المتراكبات المحضرة مما يجعلها مرشحة للتطبيق كوسط مادى فعال لإنتاج الليزر ذو الطول الموجي القليل وايضا إمكانية الحصول علي تطبيقات طيفية مذهلة باستخدامها في المجالات العلمية والتطبيقية.