ND:YVO4 diyot pompalamalı lazer ile radyasyona tabi tutulan mgb2 külçe süperiletkenlerin yapısal ve manyetik özelliklerinin karakterizasyonu
Structural and magnetic characterisations of mgb2 bulk superconductors irradiated by nd:YVO4 diode pump laser
Yazar: ÖZGE ERDEM
Danışman: PROF. DR. EKREM YANMAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Lazer radyasyonu = Laser radiation ; Lazerler = Lasers ; Süper iletken bileşikler = Superconductor compounds ; Süper iletkenler = Superconductors ; Süper iletkenlik = Superconductivity

Özet:
Bu çalışmada, 200°C'de sıcak presleme ve devamında kapalı tüp içinde gerçekleştirilen tek adımda sinterleme yöntemi ile disk şeklinde MgB2 örnekler üretildi. Sinterleme işlemi 650°C ve 850°C'lik iki farklı sıcaklıkta 3'er saat süreyle gerçekleştirildi. Üretilen MgB2 örneklerin yapısal, elektriksel ve manyetik özellikleri üzerine lazer ışık radyasyonunun etkisini araştırmak için, MgB2 örnekler Nd:YVO4 diyot pompalamalı lazer ile radyasyona tabi tutuldu. 850°C'de üretilen örneklerin alt ve üst yüzeylerinde Nd:YVO4 lazer ile farklı derinliklerde ve farklı yoğunluklarda nokta şekilli erimiş bölgeler oluşturuldu. Ayrıca, 650°C ve 850°C'lik iki farklı sıcaklıkta üretilen MgB2 örneklerin birer yüzeyi, sürekli modda çalışan Nd:YVO4 lazer ile tarandı. Radyasyona tabi tutulan örneklerin yapısal (XRD, optik mikroskop, eş odaklı lazer taramalı mikroskop, FESEM), elektriksel (R-T) ve manyetik (M-T, M-H) karakterizasyonları yapılarak, radyasyonun MgB2 örneklerin süperiletkenlik performansı üzerine etkisi araştırıldı. Lazer ışık radyasyonunun tane boyutunu arttırdığı ve gözenekliliği azalttığı bulundu. Örnek yüzeylerinde oluşturulan erimiş bölge derinliği ve yoğunluğunun belli bir değeri için kritik akım yoğunluğu ve çivileme kuvvetinin arttığı görüldü. Ayrıca, radyasyon sonucu örneklerin çivileme mekanizmasının değiştiği de tespit edildi. Bu sonuçlardan, erimiş bölgelerde oluşan kusurların yapı içinde çivileme merkezi olarak davrandığı anlaşıldı. Radyasyon etkisinin farklı sıcaklıklarda sinterlenen örnekler için, örneklerin ilk faz yapısı, tane büyüklüğü ve yoğunluk gibi özelliklerine bağlı olduğu belirlendi.

Abstract:
In this study, disk shaped MgB2 samples were produced by hot pressing at 200°C and followed by sintering in a closed tube at two different temperatures of 650°C and 850°C for 3 h. The sintered samples were irradiated by Nd:YVO4 diode pumped laser to investigate the effect of laser beam irradiation on the structural, electrical and magnetic properties of the MgB2 samples. The dot shaped melted regions with different depths and densities were formed by Nd:YVO4 laser on the upper and lower surfaces of the samples produced at 850°C. Also, one of the surfaces of the MgB2 samples produced at 650°C and 850°C were scanned by Nd:YVO4 laser working in continuous mode. The effect of irradiation on the superconducting performance of the MgB2 samples was carried out via structural (XRD, optical microscope, confocal microscope, FESEM), electrical (R-T) and magnetic (M-T, M-H) measurements. It was found that the irradiation increased the grain size and decreased the porosity. It was observed that the critical current density and pinning force increased for a certain depth and density of the melted regions. Also, it was observed that the pinning mechanism of the samples changed after irradiation. It was concluded from these results that the defects formed on the melted regions serves as the pinning centres in the MgB2 structure. It was determined that the effect of the irradiation depends on the properties of the samples sintered at different temperatures, such as initial phase composition, grain size and density.