IBN AL- HAITHAM J . FO R PURE & APPL. SC I VO L. 23 (1) 2010 Prepared Electrical Resistivity Been Pure TiOBa 3 Impurity M. Z. Mohmaed , A. A. Rmthan Departme nt of Physics , College of Educatin, Unive rsity of Anbar. Abstract 3TiOBa was p repared by mixing the comp onents of 3COBa and 2TiO by ratio [1:1] ، This p aper is devoted to st udy the effect of radition on the electrical p rop erties of 3TiOBa . Some of p repared samples were exp osed to fast neutrons  SMeV and  MeV14 . In addition ، Some samples were exp osed to gamma – ray with dosage  Rad8105.1  . The results showed that the exp osition of some samp les to fast neutrons  SMeV and  MeV14 lead to increase the electrical resistivity with the st udy of the effect of the addition of imp urity on electrical resistivity . The addition of two compounds  32OYb and  32OSm lead to decrease of electrical resistivity at a concentration of  %2.0 mol for both comp ounds ، while the increase of concentration at  %5.0 mol lead to increase electrical resistivity again . 2010) 1( 23مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد تحضیر ودراسة المقاومیة الكهربائیة TiOBaلمادة تیتانیت الباریوم النقیة والمشوبة 3 ن ، مصطفى زعین محمد أحمد عباس رمضا جامعة االنبار ،كلیة التربیة ،قسم الفیزیاء ةصالخال تناول البحث دراسة تـأثیر اإلشـعاع ، ) 1:1(بنسبة 2TiOو 3COBaبخلط مركبي 3BaTiOمادة تحضر ــــ فــــي ــــد عرضـ ـــریعة ذي تالخـــــواص الكهربائیــــة لهـــــذه المــــادة فقـ ــــى حزمــــة النیوترونـــــات الســ ـــرة إلـ ـــاذج المحضـ بعــــض النمــ الطاقـة SMeV و MeV14 بعـض النمـاذج إلـى أشـعة كامـا وبجرعـة قـدرها تكمـا عرضـ Rad 8105.1  وكانــت إن تعـریض النمـاذج لحزمــة النیوترونـات السـریعة ، أتيالنتـائج كمـا یــ SMeV و MeV14 أدى إلــى زیـادة المقاومیــة إن إضـافة مركبـي لـوحظولدراسـة تـأثیر إضـافة الشـوائب علـى المقاومیـة الكهربائیـة ،الكهربائیـة  32OYb و 32OSm أدى إلـى خفـض المقاومیـة الكهربائیـة عنــد تركیـز قـدره %2.0 mol لكـل منهمــا وعنـد زیـادة التركیـز إلــى %5.0 mol .أدى إلى زیادة المقاومیة الكهربائیة مرة أخرى المقدمة تیتانیـت فـي بـدایات القـرن العشـرین وفـي مقـدمتها مـادة تیتانیـت البـاریوم وذلـك التســاع لقـد بـدأ االهتمـام بمركبـات ال ونتیجــة یـدةعددول ن العدیـد مـن الدراسـات أجریــت لهـذه المركبـات فـي ا اذ ،مجـاالت اسـتخدامها فـي العدیـد مــن الصـناعات وهـي مـواد عازلـة عضـویة Ferroelectrics 1] [مادة تیتانیت الباریوم ضـمن المـواد الفیروكهربائیـة صنفتلهذه الدراسات ــیغة Perovskiteحــد مركبـــات مجموعــة البیروفســكایت أن مــادة تیتانیــت البـــاریوم تمثــل ا اذ] 2 [االســتقطاب ذي الصـ أو اتمثـل معـدنا ثنائیـ Aالن ،وهي إحدى المجامیع الثانویـة التـي تنتمـي إلـى صـنف المـواد الفیروكهربائیـة 3ABOالعامة .أو خماسي التكافؤ اتمثل معدنا رباعی Bو ،أحادي التكافؤ Hy(إن هـذا النـوع مـن المـواد العازلـة یبـدي تـأثیرات تخلفیـة st eresis Effect ( للعالقـة بـین االسـتقطاب والمجـال ـــزل لهـــــذه المـــــوا اذ. الكهربــــائي المســـــلط ـــي أوجـــــهإن تصـــــرف العــ ــابه فـ ــــدعد د مشـــ ـــي المـــــواد ةیـ ـــیة فــ لتصـــــرف المغناطیســ ) .Ferromagnetics(الفیرومغناطیسیة في جمیع المجاالت سواء كانت علـى لمعتكاد تست اذ،إن المواد العازلة تدخل في كثیر من المنظومات الكهربائیة من البحـوث للحصـول علـى مـواد عازلـة تمتـاز مستوى االلكترونیات الدقیقة أو في مجاالت الضغط العالي وقد أجریت الكثیر اذ،بخاصـیة عـزل تـتالئم ومتطلبـات التطـور االلكترونـي الهائـل الـذي یحـدث فـي مجـاالت الحاسـبة االلكترونیـة واالتصــاالت كــذلك ، )3(یتطلـب اسـتخدام المــواد العازلـة فـي التــرددات العالیـة وعنــد درجـات حراریـة مختلفــة وبحجـوم متناهیـة فــي الصـغر وفـي صـناعة أجـزاء خـزن المعلومـات فـي الحاسـبة ،فـي صـناعة المتسـعات لمعمـادة تیتانیـت البـاریوم فأنهـا تسـتالـى لنسـبة با Dielectric amp(وفي صناعة المضخمات العزلیة ،االلكترونیة lifiers(] 4 [ . 2010) 1( 23یة المجلدمجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیق ـــزل للمــــواد ـــتنادا إلــــى حقیقـــة إن ثابــــت العـ كـــذلك اســــتخدمت المــــواد الفیروكهربائیـــة فــــي تولیــــد الفولتیــــة العالیـــة اسـ Curie Temp(الفیروكهربائیة حساس عند درجة حرارة كیوري erature . ( تحسـب اذ،نیـت البـاریوم ودراسـة المقاومیـة الكهربائیـة لهـایتاتتناولت الدراسة الحالیة تحضیر النمـاذج النهائیـة لمـادة المقاومیــة VR لجســم منــتظم ذي مقطــع عرضــي ثابــت مســـاحته A علــى امتــداد الطــول L مــن خــالل العالقـــة :الریاضیة االتیة  1....... A L R VV  ان اذ V ان التوصیلیة أي10 ] [مقلوب التوصیلیة تمثل المقاومة النوعیة التي تختلف باختالف المادة وتساوي:  2............ 1 AR L V V    نف مـواد السـیرامیكیة تصـلمقاومیتها فمثًال معظم اللدائن وانجد ان هذه االنواع الثالث تكون متداخلة في مبانیها من حیث قیم او عنــدما ،م اضـافة نسـب مختلفـة مـن بعـض انـواع المعـادنتموصـلة جزئیـًا عنــدما یـ اها مـوادوصـفعازلـة ولكـن یمكـن امـواد وفــق علـى زیــادة درجـة الحــرارة او عنــدما تسـخن الــى درجـات حــرارة عالیـة اذ ان التوصــیلیة تـزداد اســیًا مـع،تعـرض للرطوبـة : [11] العالقة )3....(..........exp0           TK E B a ان اذ 0 : التوصیلیة عند درجة حرارة الصفر المطلق. BK : ثابت بولتزمان. aE : طاقة التنشیط. المواد وطرائق العمل ة الكهربائیـة التـي قســمت النمـاذج النهائیـة المخصصـة لدراسـة المقاومیـ تاسـتنادا إلـى نتـائج التجـارب األولیـة حضـر :ثالث مجامیع على . ) (1:1بنسبة مولیة 2TiOو 3COBaوهي خلیط لمركبي : المجموعة األولى مــع نقــص فــي مركــب ) (1:1وبنسـبة مولیــة 2TiOو 3COBaوهــي خلــیط لمركبــي : المجموعـة الثانیــة 3COBa بمقــدار x الــذي یمثــل النســبة المئویــة الوزنیــة للمــادة الشــائبة المضــافة وهــي مركــب  32OSm ي أتوكمــا یـــ 2TiO SmxxBalإن قیم اذ x افة بحدود المض %5.0,2.0,1.0 molx . ـــي : موعـــة الثالثــــة المج ـــیط لمركبـ ـــي خلـ ـــبة مولیــــة 2TiOو 3COBaوهـ مــــع نقــــص فــــي مركــــب ] 1:1[وبنسـ 3COBa بمقــدار x ة المضــافة وهـي مركـب الـذي یمثـل النسـبة المئویــة الوزنیـة للمـادة الشـائب  32OYb يأتوكمـا یــ 2TiO YbxxBal إن قیم اذ x المضافة بحدود %5.0,2.0,1.0 molx . 2010) 1( 23مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد تمام خلط المجامیع الـثالث ومـدة بعد إ hr48 ة فـي تحضـیر مـادة تیتانیـت البـاریوم النقیـة تیـالخطـوات األ تطبقـ :ي أتوالمشوبة وكما ی كــبس خلـــیط كــل مجموعـــة بعــد إضـــافة قطـــرات مــن محلـــول البــولي ایثلـــین كالیكــول : أوال Bec مـــادة رابطـــة  Binder بتسلیط ضغط قدره cmKN240 وبزمن min2 . بعد ذلك وضعت النماذج في الفرن الكهربائي ورفع درجة حرارتـه إلـى : ثانیا C500 وتثبیتـه عنـد هـذه الدرجـة ة الحـرارة إلـى درجـ تبعد ذلـك رفعـ [4]مدة نصف ساعة للتخلص من المادة الرابطة C1300 ومـدة hr9 بعـد : ثالثـا ومن ثم إعادة كبسها ) Agate mortar(إخراج النماذج من الفرن تم طحنها باستخدام هاون من العقیق .بالفقرة أوال هانفسأ لظروفاوب رن أنبـوبي مـزود بجهـاز سـیطرة للـتحكم ببرنـامج عملیـة النماذج بوضـعها بفـ) Sintering(بعد ذلك تم تلبید : رابعا تجري عملیة التلبید بمدى من الدرجات الحراریة من ،التلبید C14001250 وبمعدل تسـخین min5 C مـدداو مـن hr95.0  ثـم تتــرك األقـراص داخــل الفـرن لكــي تبـرد وبمعــدل تبریـد min5 C ن أفضــل كثافـة تــم أولقــد لـوحظ عند تلبید العینات بدرجة حرارة الحصول علیها هي C1300 دة مو hr9 . مـن مـادة تیتانیـت البـاریوم المشـوبة وغیـر لنمـاذج ) electrical resistivity(المقاومیة الكهربائیة تسیبعد ذلك ق ة والنماذج المعرضة لحزمة النیوترونات السـریعة وأشـعة كامـا وفـي مـدى درجـات حـرارة تتـراوح مـن المشوب K408308 ذلك باستخدام جهـاز meterRCLPM الـذي یـزود فولتیـة مسـتمرة 6303 voltageCD. قـدرها volt2 والمصـنع مـن شــركة Philips وان مــدى المقاومــات التــي یقیســها تتــراوح بـین  125 كــذلك تــم فــي هــذا القیــاس طــالء 1010 Silver(نمـوذج بســلكین موصــلین باسـتخدام معجــون الفضــة أنمــوذج بطبقـة رقیقــة مــن االلمنیـوم وربــط كــل أسـطحي كــل Past e ( الیصالهما مع قطبي الجهاز الجراء القیاساتوذلك . عملیات التشعیع Gamma-Rayكاما ةتشعیع النماذج باشع: أوال ـــم اســـتخدام احـــد المصـــادر النظائریــــة Isot( فـــي هـــذا الجانـــب تـ op ic source ( ألشــــعة كامـــا وهـــو نظیــــر الكوبلت 60CO الذي تحتویه خلیة كاما نوع )Gamma cell-220 ( عـة كندیـة الصـنع التـي تعطـي جر)dosage ( ـــــــدرها ــــ ــــ ــــ ــــ قـ hrRadM347.0 . ــــت ــــ ــــ ــــ ــــ ــــ ــــــر الكوبلـ ــــ ــــ ــــ ــــ إن نظیـــ 60CO ـــــا ــــ ــــ ــــ ــــ ــــــعة كامــــ ــــ ــــ ــــ ــــ ــــــث أشـــ ــــ ــــ ــــ ــــ یبعـــ )173.1,332.51(بطاقتین MeVMeV ، النماذج المخصصة ألشعة كاما لجرعة تكاملیة تعرض اذ )Integrated dosage ( قدرها RadM1025.1  . Fast neنیوترونات السریعة متعددة الطاقة التشعیع بال: ثانیا utron لقد تم تشعیع بعض النماذج من مادة تیتانیت الباریوم النقیة بالنیوترونات السریعة متعـددة الطاقـة وقـد اسـتخدم لهـذا لقـد تـم تعـریض ، 241BeAm] 6[برلیـوم -الغرض احد أنواع المصـادر النیوترونیـة النظائریـة وهـو مصـدر االمرشـیوم قدره Integrated fluxالنماذج لهذا المصدر بفیض تجمیعي cmn06.121012 . التشعیع بالنیوترونات السریعة أحادیة الطاقة : ثالثا MeV14 . زمــة النیوترونــات ذي طاقـة أحادیــة بعــض النمـاذج لح تلقـد عرضــ MeV14 monoenergetic) ( وذلــك طتها تولیــد نیوترونـات ســریعة اوهـو عبــارة عـن منظومــة یـتم بوسـ) . Neutron generator(باسـتخدام المولـد النیــوتروني  إن المولــد المسـتخدم مـن نـوع Sn1011أحادیـة الطاقـة وبحاصـل نیـوتروني قـدره 400T ومـن صـنع شــركة AID لذا شععت النماذج المخصصة لهذا الغرض بفیض قدره ،]7 [الفرنسیة cmn3.31010 . 2010) 1( 23مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد النتائج والمناقشة . ]10[المحضرة لحساب المقاومیة الكهربائیة للنماذج ) 1(لقد استخدمت المعادلة یبــین ،غیـر مشـععة و المشـععة 3BaTiOتغیـر المقاومیـة الكهربائیـة مـع درجــة الحـرارة لمـادة ) 1(الشـكل یمثـل إلـى حزمـة النیوترونـات السـریعة وبطاقـة 3BaTiOالشكل إن تعـریض مـادة MeVMeV وأشـعة كامـا أدى إلـى 14,5 لكن النیوترونات السریعة بطاقة ،ة المقاومیة الكهربائیة زیاد MeV5 أدت إلى زیادة المقاومیة الكهربائیة بدرجة اكبر مما دثتــه النیوترونـــات الســـریعة بطاقـــة أح MeV14 وهـــذا یعــود إلـــى الفـــرق فـــي الفـــیض النیــوتروني التـــي تعرضـــت لـــه تلـــك الطاقة يتم تعریض العینات ذ اذ،العینات MeV5 إلى فیض نیوتروني اكبر بكثیر مـن تلـك التـي تعرضـت لـه العینـات الطاقـة وذ MeV14 . إن زیـادة المقاومیــة الكهربائیـة بعـد التشــعیع قـد یفسـر علــى أسـاس أن اإلشـعاع یــؤدي إلـى تكــوین Cry(عیـوب بلوریـة st al defects ( لقـنص حـامالت الشــحنة اسـطحیة وعمیقــة التـي تعمـل مراكــز )Carrier- Capture Centers ( زیادة المقاومیة الكهربائیة ونتائج هذه القیم مبینة في الجدول من ثم و)1( . 3232إن إضــافة مركبـــي ) 3(و )2(نالحــظ مــن الشـــكلین , OSmOYb ومیـــة لــم یغیـــر مــن نمـــط تغیــر المقا فیبــین تغیــر المقاومیـــة الكهربائیــة مــع التراكیـــز ) 4(أمـــا الشــكل .الكهربائیــة مــع درجــة الحـــرارة وبمختلــف التراكیــز المضــافة 3232المضافة من مركبي , OSmOYb 3إلى مادةBaTiO وفي درجة حرارة 0308 K یتضـح مـن هـذا الشـكل إن 3232 مركبـي , OSmOYb إن إضـافة المـركبین أدى إلـى هبـوط المقاومیــة اذها بشـكل كبیــر جـدا نفسـیتصـرفان بالكیفیـة الكهربائیة لتصل إلى أدنى قیمة لها عند التركیز mol%2.0 وعند زیادة التركیز فوق ذلـك فـان المقاومیـة الكهربائیـة تعـود .للزیادة مرة أخرى الســلوك یمكــن تفســیره علــى إن إضــافة تراكیــز واطئــة اهــذ إن mol%2.0 مــن المــركبین تــؤدي إلــى حــدوث أمـا زیـادة التركیـز فـوق ذلـك سـیؤدي إلـى هبـوط كبیـر فـي .نقص في األوكسجین ممـا یـؤدي إلـى خفـض المقاومیـة الكهربائیـة ) فجــوات ( ة أخــرى أو بمعنـى آخـر فــان غـاز األوكســجین معنـاه إلــى زیـادة المقاومیـة الكهربائیــة مـر مــن ثـمالحجـم الحبیبـي و 3232ووجـود هــذه الفجــوات یقلـل الكثافــة ویزیــد المسـامیة لــذا فــان وجـود إضــافة مــن , OSmOYb )ســوف ) نـوى صــغیرة أمـا عنـد التراكیـز العالیـة اكبـر مـن. سـیؤدي إلـى قلـة المقاومیـة مـن ثـمتستقر بالفجوات و 2.0 سـیؤدي إلـى حـدوث عیـوب ) .1(زیادة المقاومیة ونتائج هذه القیم مبینة في الجدول من ثمبلوریة تعمل مراكز لقنص حامالت الشحنة و االستنتاجات ان آلیة الضرر الذي احدثته النیوترونات السـریعة واشـعة كامـا فـي مـادة تیتایـت البـاریوم تتمثـل بحـدوث تلـف : اوًال كیب البلوري لهذه المادة والناتج مـن عملیـة تصـادم جسـیمات هـذه االشـعاعات مـع حبیبـات المـادة ممـا ادى الـى زیـادة في التر ـــــن ــــ ــــة مــــ ــــ ــــ ــــة الكهربائیـ ــــ ــــ المقاومیـ cmohm.1020.6 8 ـــى ــــ ــــ الــ cmohm.1017 8 و cmohm.1048.8 8 و  cmohm.1089.9 8 ة على التوالي عند درجة حرار k308 . 32ان اضـافة مركبــي : ثانیـًا OYb 32وOSm یـؤدي الــى نقـص المقاومیـة الكهربائیــة الـى ان تصــل الـى ادنــى قیمة لها cmohm.1078.0 8 و cmohm.1089.0 8 على التوالي عند تركیز mol%2.0 وعند زیـادة التركیـز فــوق ذلــك تعــود المقاومیــة للزیــادة الــى ان تصــل الــى cmohm.1047.15 8 و cmohm.1099.12 8 علــى الـــوالي عند تركیز mol%5.0 عند درجة حرارة k308 . 2010) 1( 23المجلد مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة السلوك یمكن تفسیره على ان اضافة تراكیز واطئة هذا ان mol%2.0 من المركبین تؤدي إلى حدوث نقص في سیؤدي إلى هبوط كبیر في الحجم فأما زیادة التركیز فوق ذلك .األوكسجین مما یؤدي إلى خفض المقاومیة الكهربائیة . إلى زیادة المقاومیة الكهربائیة من ثمالحبیبي و Re ferences 1- Galasso , F.S. (1969) "International Series of monographs in solid st ate p hy sics" vol.5 p ergamon p ress .. 2- Dekker , A.J. (1957) "Solid state p hy sics" p rentice-Hall , Ins . الخـواص الكهربائیــة والمغناطیســیة " )1985(ني، فهــر غالــباع فرحــان والحیـاگـــو الجبـوري ، ).جامعة الموصل(وزارة التعلیم العالي والبحث العلمي " للمواد 3- 4- Karen L. Kavanag . (2000 )Can. J. Phy s., Vol. 78 . 5. M ark, H.F. and Gay lord ,N.G. (1971) "Ency clop edia of p olymer science and engineering" 2nd Ed.Vol.5 :531 6.Senor, D.(1987)"ElectricalProp ertiesmaterials", Academic press, New York. 7. Sy amaprasad,U .; Galgali ,R.K. and M ohanty ,B.C. (1988) " Capacitor Ceramic in p ure and Dop ed Ba0.71Sr0.29 TiO3 " Orrisa , India , Vol.7 (5,6 ) 8. Tsoulfanidis, N. (1983) "M easurement and Detection of Radition . Hemisp here p ublishing Co-Washington. عند درجة حرارة 3BaTiOقیم المقاومیة الكهربائیة مع تركیز الشوائب المضافة لمادة : )1(جدول k308 . Resesistivity (ohm.cm) 323 OSmBaTiO  Resesistivity (ohm.cm) 323 OYbBaTiO  Concentration  %mol 81019.2  81037.3  0.1 81089.0  81078.0  0.2 81099.12  81047.15  0.5 2010) 1( 23مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد المشععة وغیر المشععة 3BaTiOدرجة الحرارة لمادة ل المقاومیة الكهربائیة كدالة :) 1(الشكل 32المشوبة بمركب 3BaTiOدرجة الحرارة لمادة ل دالهكالمقاومیة الكهربائیة :) 2(الشكل OYb . 2010) 1( 23مجلة ابن الھیثم للعلوم الصرفة والتطبیقیة المجلد . 32OSmالمشوبة بمركب 3BaTiOكداله لدرجه الحرارهالمقاومیة الكهربائیة :) 3(الشكل عند درجة حرارة 3BaTiOتغیر المقاومیة الكهربائیة مع تركیز الشوائب المضافة لمادة :)4(الشكل k308 .