स्थायी चुंबक चुंबकीय क्षेत्र परिरक्षण, वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र परिरक्षण

अंतरिक्ष के एक निश्चित क्षेत्र में वैकल्पिक धाराओं के साथ स्थायी चुंबक या कम आवृत्ति वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र की चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को कम करने के लिए, उपयोग करें चुंबकीय परिरक्षण... एक विद्युत क्षेत्र की तुलना में, जो अनुप्रयोग द्वारा काफी आसानी से परिरक्षित है फैराडे कोशिकाएं, चुंबकीय क्षेत्र को पूरी तरह से स्क्रीन नहीं किया जा सकता है, इसे केवल एक निश्चित स्थान पर कुछ हद तक कमजोर किया जा सकता है।

व्यवहार में, वैज्ञानिक अनुसंधान के प्रयोजनों के लिए, चिकित्सा में, भूविज्ञान में, अंतरिक्ष और परमाणु ऊर्जा से संबंधित कुछ तकनीकी क्षेत्रों में, बहुत कमजोर चुंबकीय क्षेत्र अक्सर परिरक्षित होते हैं, प्रवेश जो शायद ही कभी 1 एनटी से अधिक हो।

हम व्यापक आवृत्ति रेंज पर स्थायी चुंबकीय क्षेत्र और परिवर्तनीय चुंबकीय क्षेत्र दोनों के बारे में बात कर रहे हैं। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण, उदाहरण के लिए, औसतन 50 μT से अधिक नहीं होता है; इस तरह के क्षेत्र, उच्च आवृत्ति शोर के साथ, चुंबकीय परिरक्षण द्वारा क्षीण करना आसान है।

जब पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग (स्थायी मैग्नेट, ट्रांसफार्मर, हाई करंट सर्किट) में आवारा चुंबकीय क्षेत्रों को परिरक्षण करने की बात आती है, तो यह अक्सर चुंबकीय क्षेत्र के एक महत्वपूर्ण हिस्से को पूरी तरह से खत्म करने की कोशिश करने के बजाय स्थानीयकृत करने के लिए पर्याप्त होता है। फेरोमैग्नेटिक शील्ड — परिरक्षण के लिए स्थायी और कम आवृत्ति चुंबकीय क्षेत्र

चुंबकीय क्षेत्र की रक्षा करने का पहला और आसान तरीका है एक सिलेंडर, शीट या गोले के रूप में फेरोमैग्नेटिक शील्ड (निकाय) का उपयोग। ऐसे खोल की सामग्री होनी चाहिए उच्च चुंबकीय पारगम्यता और कम जबरदस्ती बल.

जब इस तरह की ढाल को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो ढाल के फेरोमैग्नेट में चुंबकीय प्रेरण स्वयं परिरक्षित क्षेत्र के अंदर की तुलना में अधिक मजबूत हो जाता है, जहां प्रेरण समान रूप से कम होगा।

आइए एक खोखले सिलेंडर के रूप में एक स्क्रीन के उदाहरण पर विचार करें।

आंकड़ा दिखाता है कि फेरोमैग्नेटिक स्क्रीन की दीवार को भेदने वाले बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की इंडक्शन लाइनें इसके अंदर और सीधे सिलेंडर गुहा में मोटी होती हैं, इसलिए इंडक्शन लाइनें अधिक दुर्लभ होंगी। यानी सिलेंडर के अंदर मैग्नेटिक फील्ड कम से कम रहेगा। आवश्यक प्रभाव के उच्च-गुणवत्ता वाले प्रदर्शन के लिए, उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाले फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि परमालॉइड या म्यू-मेटल.

वैसे, केवल स्क्रीन की दीवार को मोटा करना इसकी गुणवत्ता में सुधार करने का सबसे अच्छा तरीका नहीं है।ढाल बनाने वाली परतों के बीच अंतराल के साथ बहुपरत फेरोमैग्नेटिक शील्ड अधिक प्रभावी हैं, जहां परिरक्षण गुणांक व्यक्तिगत परतों के लिए परिरक्षण गुणांक के उत्पाद के बराबर होगा - एक बहुपरत ढाल की परिरक्षण गुणवत्ता के प्रभाव से बेहतर होगी ऊपरी परतों के योग के बराबर मोटाई वाली एक सतत परत।

बहुस्तरीय फेरोमैग्नेटिक स्क्रीन के लिए धन्यवाद, विभिन्न अध्ययनों के लिए चुंबकीय रूप से परिरक्षित कमरे बनाना संभव है। फेरोमैग्नेट्स के इस मामले में ऐसी स्क्रीन की बाहरी परतें बनाई जाती हैं, जो प्रेरण के उच्च मूल्यों पर संतृप्त होती हैं, जबकि उनकी आंतरिक परतें म्यू मेटल, परमालॉइड, मेटग्लास आदि की होती हैं। - फेरोमैग्नेट्स से जो चुंबकीय प्रेरण के निचले मूल्यों पर संतृप्त होते हैं।

कॉपर शील्ड - बारी-बारी से चुंबकीय क्षेत्र को ढालने के लिए

यदि एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र को ढाल देना आवश्यक है, तो उच्च विद्युत चालकता वाली सामग्री का उपयोग किया जाता है, जैसे शहद.

इस मामले में, बदलते बाहरी चुंबकीय क्षेत्र प्रवाहकीय स्क्रीन में प्रेरण धाराओं को प्रेरित करेंगे, जो संरक्षित मात्रा के स्थान को कवर करेगा, और स्क्रीन में इन प्रेरण धाराओं के चुंबकीय क्षेत्र की दिशा बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के विपरीत होगी। , जिससे सुरक्षा की व्यवस्था इस प्रकार की जाती है। इसलिए, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की आंशिक भरपाई की जाएगी।

इसके अलावा, धाराओं की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, परिरक्षण गुणांक उतना ही अधिक होगा। तदनुसार, कम आवृत्तियों के लिए और इससे भी अधिक निरंतर चुंबकीय क्षेत्रों के लिए, फेरोमैग्नेटिक स्क्रीन सबसे उपयुक्त हैं।

छलनी गुणांक K, वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र f की आवृत्ति, स्क्रीन L के आकार, चलनी सामग्री की चालकता और इसकी मोटाई d के आधार पर, लगभग सूत्र द्वारा पाया जा सकता है:

सुपरकंडक्टिंग स्क्रीन का अनुप्रयोग

जैसा कि आप जानते हैं, एक सुपरकंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र को पूरी तरह से खुद से दूर स्थानांतरित करने में सक्षम होता है। इस घटना के रूप में जाना जाता है मीस्नर प्रभाव… के अनुसार लेंज का नियम, चुंबकीय क्षेत्र में कोई परिवर्तन सुपरकंडक्टर में प्रेरण धाराएं उत्पन्न करता है, जो अपने चुंबकीय क्षेत्र के साथ सुपरकंडक्टर में चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के लिए क्षतिपूर्ति करता है।

यदि हम इसकी तुलना एक साधारण कंडक्टर से करते हैं, तो एक सुपरकंडक्टर में इंडक्शन करंट कमजोर नहीं होता है और इसलिए अनंत (सैद्धांतिक रूप से) लंबे समय तक एक क्षतिपूर्ति चुंबकीय प्रभाव डालने में सक्षम होता है।

विधि के नुकसान को इसकी उच्च लागत माना जा सकता है, स्क्रीन के अंदर एक अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति जो सामग्री के सुपरकंडक्टिंग राज्य में संक्रमण से पहले थी, साथ ही तापमान के लिए सुपरकंडक्टर की संवेदनशीलता भी थी। इस मामले में, सुपरकंडक्टर्स के लिए महत्वपूर्ण चुंबकीय प्रेरण दसियों टेस्ला तक पहुंच सकता है।

सक्रिय मुआवजे के साथ परिरक्षण विधि

बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को कम करने के लिए, एक अतिरिक्त चुंबकीय क्षेत्र परिमाण के बराबर लेकिन बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के विपरीत जिससे एक निश्चित क्षेत्र को परिरक्षित किया जाना है, विशेष रूप से बनाया जा सकता है।

यह कार्यान्वयन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है विशेष क्षतिपूर्ति कॉइल्स (हेल्महोल्ट्ज़ कॉइल्स) - समान समाक्षीय रूप से व्यवस्थित धारावाही कुंडलियों की एक जोड़ी जो कुंडल त्रिज्या की दूरी से अलग होती है। ऐसे कॉइल के बीच काफी समान चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त होता है।

किसी दिए गए क्षेत्र की संपूर्ण मात्रा के लिए क्षतिपूर्ति प्राप्त करने के लिए, आपको कम से कम छह ऐसे कॉइल (तीन जोड़े) की आवश्यकता होती है, जो एक विशिष्ट कार्य के अनुसार रखे जाते हैं।

ऐसी मुआवजा प्रणाली के लिए विशिष्ट अनुप्रयोग विद्युत नेटवर्क (50 हर्ट्ज) द्वारा उत्पन्न कम आवृत्ति की गड़बड़ी के साथ-साथ पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के परिरक्षण के खिलाफ सुरक्षा हैं।

आमतौर पर, इस प्रकार के सिस्टम चुंबकीय क्षेत्र सेंसर के साथ मिलकर काम करते हैं। चुंबकीय ढालों के विपरीत, जो ढाल से बंधे पूरे वॉल्यूम में शोर के साथ-साथ चुंबकीय क्षेत्र को कम करता है, क्षतिपूर्ति कॉइल का उपयोग करके सक्रिय सुरक्षा केवल स्थानीय क्षेत्र में चुंबकीय गड़बड़ी को खत्म करने की अनुमति देती है, जिसके लिए इसे ट्यून किया जाता है।

एंटी-मैग्नेटिक इंटरफेरेंस सिस्टम के डिजाइन के बावजूद, उनमें से प्रत्येक को कंपन-रोधी सुरक्षा की आवश्यकता होती है, क्योंकि स्क्रीन और सेंसर के कंपन कंपन स्क्रीन से ही अतिरिक्त चुंबकीय हस्तक्षेप उत्पन्न करने में योगदान करते हैं।