The microwave measurements of the dielectric properties of ceramics at high temperature

Abstract AR

لقد حصل قسم الطالبات في جامعة الملك عبد العزيز على فرصة جيدة للقيام ببحوث ما بعد البكالوريوس داخل المملكة من خلال برنامج الإشراف المشترك بين جامعة الملك عبد العزيز و الجامعات البريطانية.

و لقد كان هذا البرنامج ملائما للحصول على درجة الدكتوراه دون الذهاب إلى الخارج و على وجه الخصوص لمحاضرات كلية العلوم، حيث يقمن المحاضرات بإنشاء معاملهم بأنفسهم مع الإشراف من قبل المشرفين البريطانيين.

لقد أثبتت الأبحاث و التجارب العلمية أن مواد السيراميك هي من أهم المواد العازلة للحرارة و للكهرباء مع إمكانية استخدامها داخل أجهزة الميكروويفز حيث تشغل مساحة صغيرة جدا و تعتبر مادة العصر و الثورة الصناعية و أن تصنيع هذه المواد باستخدام طاقة الميكروويفز ينتج موادا ليس لها مثيل في زمن قصير جدا فالمادة التي تصنع بواسطة الحرارة العادية في 24 ساعة تصنع بواسطة الميكروويفز في 10 دقائق فقط.

إن طاقة الميكوويفز تختلف عن جميع الطاقات الاعتيادية الأخرى فهي تعمل داخل المادة نفسها أي تخترق سطح المادة و تتحول من طاقة تحسب بالوت إلى حرارة تقدر بالدرجات المئوية داخل المادة نسفها أي أن الحرارة التي تنتج داخل المادة تعتمد على خواص المادة الكهربية فالمادة تتعامل مع أشعة باردة أي أن أشعة الميكروويفز ليست أشعة ساخنة بل هي أشعة عند درجات الحرارة المحيطة بها.

و لقد وجد أن الحاجز الذي يعيق استخدام الميكروويفز لتصنيع مواد السيراميك هو عدم القدرة في التحكم في درجات الحرارة الناتجة فهي تبدأ بداية عادية و فجأة و بدون مقدمات ترتفع الحرارة ارتفاعا كبيرا يؤدي إلى إلحاق الضرر بالمادة و في بعض الأحيان يؤدي إلى تدمير المادة تدميرا تاما.

إن قياس العازل الكهربي لكل مادة على حدة عند درجات حرارة متدرجة لمعرفة درجة الحرارة التي يكون عندها العازل الكهربي ثابتا و التي يكون عندها متغيرا يساعد في عملية التصنيع بشكل مباشر بمعنى أن التحكم في تصنيع أي مادة من مواد السيراميك بواسطة الميكروويفز لا يمكن أن يتم بدون قياس العازل الكهربي لكل مادة على حدة.

إن قياس العازل الكهربي عند درجات الحرارة العادية متوفر و سهل جدا و لكن الصعوبة تأتي عند القياس عند درجات حرارة عالية و في مدى ترددات الميكروويفز.

و للعمل في هذا المجال كان لا بد من بناء جهاز للقيام بهذه المهمة و تأتي الصعوبة بناء هذا الجهاز هو أنه لا يوجد حهاز معين يستطيع قياس العازل الكهربي عند درجات الحرارة العالية في مدى ترددات الميكروويفز و على من يريد أن يعمل في هذا المجال عليه تركيب الجهاز من مكونات مختلفة مكونة من عدة أجزاء استودرت من شركات مختلفة و كان أصعب جزء بعد تجميع هذه المكونات هو ربط هذه المكونات بعضها ببعض بواسطة عمل برنامج للحاسب الآلي بحيث يجعلها تعمل أتوماتيكيا كأنها وحدة واحدة أي أنه يأخذ القياسات عند درجات الحرارة و الترددات المطلوبة ثم يحسب النتائج و يضعها في جداول و يحلل تلك النتائج بواسطة رسم العلاقات بين الثوابت و المتغيرات كل ذلك في نفس اللحظة، و كان هذا العمل جزءا من القسم العملي للرسالة، و بفضل من الله و توفيقه ثم بفضل مساعدة القائمين على برنامج الإشراف المشترك أصبح لدى جامعة الملك عبد العزيز ثالث جهاز في العالم لقياس العازل الكهربي لمواد السيراميك حيث لا يوجد له مثيل سوى في كندا و جامعة نوتنجهام ببريطانيا بل أنه يتفوق عليهم من حيث الدقة و القياس عند درجات حرارة و ترددات أعلى.