Sintesi e caratterizzazione di ferriti per dispositivi a microonde via Spray-Drying

The aim of this project is to synthesize a garnet for microwave applications having the following characteristic: ² only single cubic phase ² densities major of 96% ² ferromagnetic linewidth, ¢H;< 100Oe ² uniform grain size's distribution, with grains up to30 ¹m. In this thesis is described a process that yield ferrite garnet powders of Gd0;4Y2;6Fe5O12 using a laboratory Spray Drier (LabPlant, Lab-Top spray dryer, mod. SD-04). The com- position was chosen tacking into account the in°uence of Gd+3 on microwave properties of garnet. The powders obtained by Spray Drier were characterize by scanning electron micro- scope (SEM mod. cambridge stereoscan 360), ICP spectroscopy (Jobin Yvon, mod. JY 24R), di®erential thermal analysis (Netzsch, mod. STA 409) and X-Ray di®raction (Phi- lips, X'Pert Pro). Sintered materials were prepared starting from powders calcined at 1200 C. The sinterability of these powders was followed by thermal dilatometry measu- rements (NETZSCH, 402E). The microstructure of sintered materials was examined by Scanning Electron Microscopy (SEM mod. Cambridge Stereoscan 360) and the densities of the sintered materials was measured by buoyancy technique in deionised water (Sar- torius mod. CP124S). We have also performed measurments of ferromagnetic linewidth using a resonance cavity (TE106).

Lo scopo di questo progetto di dottorato ¶e stato quello di sintetizzare una ferrite per applicazioni a microonde avente i seguenti requisiti: ² presenza della sola fase cubica ² valori di densit¶a superiori al 96% ² larghezza della linea ferromagnetica di risonanza ¢H < 100Oe ² distribuzione uniforme della dimensione dei grani, con grani inferiori a 30 ¹m. In questa tesi ¶e stato prodotto un garnet di ittrio e ferro parzialmente sostituito con gadolinio (Gd0;4Y2;6Fe5O12) utilizzando uno Spray Drier da laboratorio (LabPlant, Lab- Top spray dryer, mod. SD-04). La scelta della composizione ¶e stata e®ettuata tenendo conto dei diversi e®etti che la presenza del Gd+3 ha sulle propriet¶a elettromagnetiche del materiale. Le polveri ottenute per Spray Drier sono state caratterizzate utilizzando la microsco- pia a scansione elettronica (SEM mod. cambridge stereoscan 360), la spettroscopia ICP (Jobin Yvon, mod. JY 24R), l'analisi termica di®erenziale (Netzsch, mod. STA 409) e la di®rattometria a raggi X (Philips, X'Pert Pro). Le polveri sono successivamente state sinterizzate variando le condizioni di sinterizzazione in modo da riuscire ad ottenere mate- riali ad elevata densit¶a, con grani nell'ordine di 10 ¹m e dimensionalmente uniformi. Sono quindi state condotte misure del ¢H in cavit¶a risonante (TE106), analisi microstrutturale e misure di densit¶a utilizzando un picnometro ad acqua (Sartorius mod. CP124S).