Skip to main content
SUPERVISOR
Parviz Kameli,Hadi Salamati mashhad
پرویز کاملی (استاد راهنما) هادی سلامتی مشهد (استاد مشاور)
 
STUDENT
FATEMEH KHADEMI
فاطمه خادمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Preparation and investigation of structural and magnetic properties of Eu substituted barium ferrite
In this thesis, barium ferrite nano particles were prepared by sol-gel method. Their structural and magnetic properties of samples have been investigated using thermogravimetric analysis (TG-DTA), X-ray powder diffractometer (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), Field emission scanning electron microscopy (FESEM), ac susceptometer, Vibrating sample magnetometer (VSM) and vector network analyzer. At the first part, barium ferrite with PVA prepared. In order to prepare of this ferrite, the stoichiometric amount of iron nitrate (Fe(NO 3 ) 3 ), barium nitrate (Ba(NO 3 ) 2 ), polyvinyl alcohol (PVA) (C 2 H 4 O) n , citric acid (C 6 H 8 O 7 .H 2 O) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (C 10 H 16 N 2 O 8 ) was used. TG-DTA curves indicated that the M-type hexagonal phase formation temperature decreases by the PVA addition. The XRD patterns showed that the pure hexagonal phase formed at 800 The XRD patterns with Rietveld analysis indicate the formation of single hexagonal phase and P6 3 /mmc space group. The crystallite size of samples was estimated to be about 40-70 nm by Williamson-Hall equation. These values are smaller than the crystallite size of the samples without PVA. Large particle agglomerations (with mean diameter of particles smaller than ) were observed in FESEM images. FTIR results confirmed the ferrite phase formation. In second part, the effect of Eu substitution on the structural and magnetic properties of Ba 1-x Eu x Fe 10.5 O 16.75 (x=0.0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.25) samples was investigated. The XRD patterns with Rietveld analysis indicate the formation of single hexagonal phase and P6 3 /mmc space group at 1100 . Substituted samples have smaller crystallite size than pure one, which demonstrate the grain growth inhibitor role of Eu. SEM images indicated no differences among particle size of samples. It is found that there are large particle agglomerations, too. There are not any bound displacement and europium bound in FTIR spectra of substituted samples. It is observed that real part of magnetic susceptibility has no change with increasing ac field and frequency at room temperature. Susceptibility of samples with x doesn’t vary remarkably, too. The maximum enhancement in coercivity and minimum saturation magnetization was observed in the sample Ba 0.75 Eu 0.25 Fe 10.5 O 16.75 . The hysteresis loops indicate that doping enhances coercivity and decreases saturation magnetization. The measurements of reflection loss were done at X and Ku band frequency. We obtained higher reflection loss for x= 0.0 sample in the X-band and the ferrite with composition of x= 0.1 provides the best electromagnetic absorbing properties at Ku-band frequency. Thus substitution is useful to improve reflection loss at Ku-band frequency while substitution isn’t applicable to enhance the reflection loss at X-band frequency.
در این تحقیق، به ساخت فریت باریم به روش سل ژل و بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی آن پرداخته شده است. در بخش اول، برای تهیه ی فریت باریم علاوه بر مواد اولیه از پلی وینیل الکل ( PVA ) نیز استفاده شد. برای ساخت نمونه، مقادیر استوکیومتری از نیترات آهن، نیترات باریم، PVA، اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) و اسید سیتریک استفاده شده است. آنالیز TG-DTA کاهش دمای تشکیل فاز با افزودن PVA را نشان می دهد. نمودارهای XRD نشان می دهند که فاز خالص، در حد دقت دستگاه اندازه گیری، در دمای پخت حدود o C 100 پایین تر از نمونه ی بدون PVA شکل گرفته است. برای بررسی اثر دما بر نمونه های تهیه شده با PVA، این نمونه را در دماهای o C 1100، 900، 800، 700 تکلیس شده اند. طیف پراش پرتو ایکس به همراه تحلیل ریتولد، تشکیل فاز خالص شش گوشی با گروه فضایی P6 3 /mmc را نشان می دهد. اندازه ی بلورک های نمونه های تهیه شده با PVA کوچک تر از نمونه های بدون PVA می باشد. طیف FT-IR تغییری در پیوندهای نمونه های تهیه شده با PVA نشان نمی دهد. در بخش دوم، فریت باریم جانشانی شده با عنصر یوروپیوم با فرمول مولکولی Ba 1-x Eu x Fe 10.5 O 16.75 تهیه شده اند. برای ساخت نمونه ها مقادیر استوکیومتری از نیترات آهن، نیترات باریم، اکسید یوروپیوم، اسید سیتریک و EDTA استفاده شد. طیف های پراش پرتو ایکس نمونه ها، تشکیل فاز خالص در دمای o C 1100 را نشان می دهند. با استفاده از اندازه ی دانه ها و ذرات به دست آمده از XRD و SEM به تک حوزه بودن نمونه ها پی می بریم. با مقایسه ی اندازه ی بلورک های نمونه های آلایش یافته با نمونه ی خالص نقش بازدارندگی عنصر یوروپیوم از رشد دانه ها نتیجه می شود. مقایسه ی طیف های FT-IRنمونه های جانشانی شده با نمونه ی خالص، تغییر قابل توجهی را نشان نمی دهد. منحنی مغناطش بر حسب میدان اعمالی نشان می دهد که بیشترین مغناطش اشباع و کمترین مقدار میدان وادارندگی به ازای 25/0=x به دست می آید. نتایج منحنی های پسماند بیانگر این است که آلایش سبب افزایش میدان وادارندگی و کاهش مغناطش اشباع می شود. اتلاف بازتاب تمام نمونه ها در باندهای فرکانسی X و Ku اندازه گیری شدند. روند تغییرات جذب مایکروویو به صورت نامنظم است، به طوری که بیشترین مقدار اتلاف بازتاب در باند فرکانسی X برای مقدار 0/0=x و در باند Ku به ازای 1/0=x حاصل شد. واژه های کلیدی : فریت باریم، سل ژل،PVA ، یوروپیوم، جانشانی، خواص مغناطیسی، جذب مایکروویو

ارتقاء امنیت وب با وف بومی