Levitasyon uygulamaları için ybco tek kristal süperiletkenlerin üretimi ve karakterizasyonu
The fabrication and characterization of ybco single crystals for levitation applications
Yazar: SAİT BARIŞ GÜNER
Danışman: DOÇ. DR. MURAT TOMAKİN ; PROF. DR. ŞÜKRÜ ÇELİK
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fizik = Physics ; Kaldırma kuvveti = Lift force ; Katıhal fiziği = Solid state physics ; Süper iletken bileşikler = Superconductor compounds ; Süper iletkenler = Superconductors ; Süper iletkenlik = Superconductivity ; Tek kristaller = Single crystals ; YBCO = YBCO

Özet:
Bu çalışmada Üstten-Çekirdeklenmiş-Eritme-Büyütme (TSMG) yöntemiyle (% 75 Y123 ve % 25 Y211) + % 0,5 CeO2 (YBCO) süperiletkenleri 13, 20, 32 ve 40 mm çaplarında üretildi. 40 mm çapındaki tek kristal YBCO süperiletkeni Türkiye'de üretilen en büyük tek kristaldir. 20 mm çapındaki Y20 örneğinin düşük sıcaklıklarda (T = 37, 47, 57, 67 ve 77 K) dikey kuvvet (Fz) – dikey hareket (z), yatay kuvvet (Fx) – yatay hareket (x), dikey kuvvet (Fz) – zaman (t) ve dikey kuvvet (Fz) – sıcaklık (T)  ölçümleri alansız soğutma (ZFC) ve alanlı soğutma (FC) rejimi altında yapıldı. Y20 örneğinin farklı bölgelerinden kesitler elde etmek için simetrik olarak kesildi. Çekirdeğin merkezinden 5 mm altındaki kesitin kritik sıcaklık değerinin, çekirdeğin merkezinden 3 mm ve sağından 4.5 mm uzaklıktaki kesitin kritik sıcaklık değerinden 0,2 K daha düşük olduğu görüldü. Çekirdeğin sağından 4.5 mm uzaklıktaki kesitin en yüksek kritik akım yoğunluğuna sahip olduğu bulundu. Kritik akım yoğunluğunun numune sıcaklığı düştükçe arttığı gözlendi. YBCO tek kristal süperiketkeniyle aynı katkı oranlarında farklı çoklu kristal yapıda (çekirdekler arası mesafeleri (d) ve çekirdeklerin yapısı) YBCO süperiletkenleri TSMG yöntemiyle üretildi. Üretilen örneklerin çekirdekleri; (100) // (100) olarak yerleştirilenlerin d = 0, 1, 4, 12 ve 16 mm ve (100) // (010) olarak yerleştirilenlerin d = 0, 4 ve 12 mm olarak seçildi. Üretilen örneklerin 83, 80 ve 77 K'de ZFC ve FC rejimi altında Fz – z ölçümleri yapıldı ve d arttıkça manyetik kaldırma kuvvetinin düştüğü görüldü. (100) // (100) yapıda olan örneklerin üst ve alt yüzeylerinden manyetik alan tuzaklaması ölçüldü ve d değeri arttıkça artık eriyik fazların artması manyetik alan tuzaklamasının azaldığı görüldü.

Abstract:
In this study, (% 75 Y123 ve % 25 Y211) + % 0,.5 CeO2 (YBCO) superconductors with the diameters of 13, 20, 32 and 40 mm were fabricated by Top-Seeded-Melt-Gwroth (TSMG) method. The single crystal YBCO superconductor with a diameter of 40 mm is the largest single crystal produced in Turkey. Vertical force (Fz) - vertical movement (z), lateral force (Fx) - lateral movement (x), vertical force (x) at low temperatures (T = 37, 47, 57, 67 and 77 K) Fz - time (t) and vertical force (Fz) - temperature (T) measurements of YBCO single grain with a diameter of 20 mm were made under ZFC and FC regime. Y20 sample was cut symmetrically to obtain specimen at different positions. It was seen that the critical transition temperature value of the specimen 5 mm below from center of seed is 0,2 K lower than that of the specimen of below 3 mm and 4.5 mm right direction of seed. It was found that specimen 4.5 mm right direction of seed has the highest critical current density. It was observed that the critical current density increased as temperature of the sample decreased. Multi-seeded YBCO superconductors (with different seed distances (d) and structures) was fabricated as same as YBCO single grain compound by TSMG. The seed structure of fabricated multi-seeded samples were chosen d = 0, 1, 4, 12 and 16 mm for (100) // (100) alignment and d = 0, 4 and 12 mm for (100) // (010) alignment. Fz - z measurements of these samples were performed at 83, 80 and 77 K under the ZFC and FC regime and d value increases as magnetic levitation force decreases. Trapped field measurements on the top and bottom surfaces of the (100) // (100) aligned samples were measured and as the value of d increases, the increase of the melt phase is seen to decrease the magnetic field trapping.