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जियोवानी डी'अमोरे ने ढांकता हुआ और चुंबकीय सामग्री को चिह्नित करने के लिए प्रतिबाधा विश्लेषक और पेशेवर फिक्स्चर के उपयोग पर चर्चा की।
हम मोबाइल फोन मॉडल पीढ़ियों या सेमीकंडक्टर विनिर्माण प्रक्रिया नोड्स से तकनीकी प्रगति के बारे में सोचने के आदी हैं। ये सक्षम प्रौद्योगिकियों (जैसे सामग्री विज्ञान के क्षेत्र) में उपयोगी शॉर्टहैंड लेकिन अस्पष्ट प्रगति प्रदान करते हैं।
जिस किसी ने भी सीआरटी टीवी को अलग कर लिया है या पुरानी बिजली आपूर्ति चालू कर दी है, उसे एक बात पता होगी: आप 21वीं सदी के इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने के लिए 20वीं सदी के घटकों का उपयोग नहीं कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, सामग्री विज्ञान और नैनोटेक्नोलॉजी में तेजी से प्रगति ने उच्च-घनत्व, उच्च-प्रदर्शन प्रेरक और कैपेसिटर बनाने के लिए आवश्यक विशेषताओं के साथ नई सामग्री बनाई है।
इन सामग्रियों का उपयोग करने वाले उपकरणों के विकास के लिए ऑपरेटिंग आवृत्तियों और तापमान सीमाओं की एक सीमा पर विद्युत और चुंबकीय गुणों, जैसे पारगम्यता और पारगम्यता की सटीक माप की आवश्यकता होती है।
ढांकता हुआ सामग्री कैपेसिटर और इंसुलेटर जैसे इलेक्ट्रॉनिक घटकों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। किसी सामग्री के ढांकता हुआ स्थिरांक को इसकी संरचना और/या माइक्रोस्ट्रक्चर, विशेष रूप से सिरेमिक को नियंत्रित करके समायोजित किया जा सकता है।
उनके प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने के लिए घटक विकास चक्र के आरंभ में नई सामग्रियों के ढांकता हुआ गुणों को मापना बहुत महत्वपूर्ण है।
ढांकता हुआ सामग्रियों के विद्युत गुणों को उनकी जटिल पारगम्यता की विशेषता होती है, जिसमें वास्तविक और काल्पनिक भाग होते हैं।
ढांकता हुआ स्थिरांक का वास्तविक भाग, जिसे ढांकता हुआ स्थिरांक भी कहा जाता है, विद्युत क्षेत्र के अधीन होने पर किसी सामग्री की ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता को दर्शाता है। कम ढांकता हुआ स्थिरांक वाली सामग्रियों की तुलना में, उच्च ढांकता हुआ स्थिरांक वाली सामग्री प्रति इकाई आयतन में अधिक ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है। , जो उन्हें उच्च-घनत्व कैपेसिटर के लिए उपयोगी बनाता है।
कम ढांकता हुआ स्थिरांक वाली सामग्रियों का उपयोग सिग्नल ट्रांसमिशन सिस्टम में उपयोगी इंसुलेटर के रूप में किया जा सकता है, क्योंकि वे बड़ी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत नहीं कर सकते हैं, जिससे उनके द्वारा इंसुलेटेड किसी भी तार के माध्यम से सिग्नल प्रसार विलंब को कम किया जा सकता है।
जटिल पारगम्यता का काल्पनिक भाग विद्युत क्षेत्र में ढांकता हुआ सामग्री द्वारा नष्ट होने वाली ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है। इन नए ढांकता हुआ सामग्रियों से बने कैपेसिटर जैसे उपकरणों में बहुत अधिक ऊर्जा बर्बाद होने से बचने के लिए सावधानीपूर्वक प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
ढांकता हुआ स्थिरांक को मापने के विभिन्न तरीके हैं। समानांतर प्लेट विधि सामग्री को दो इलेक्ट्रोडों के बीच परीक्षण (एमयूटी) के तहत रखती है। चित्र 1 में दिखाए गए समीकरण का उपयोग सामग्री की प्रतिबाधा को मापने और इसे एक जटिल पारगम्यता में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, जो सामग्री की मोटाई और इलेक्ट्रोड के क्षेत्र और व्यास को संदर्भित करता है।
इस विधि का उपयोग मुख्य रूप से कम आवृत्ति माप के लिए किया जाता है। हालांकि सिद्धांत सरल है, माप त्रुटियों के कारण सटीक माप मुश्किल है, खासकर कम-नुकसान वाली सामग्री के लिए।
जटिल पारगम्यता आवृत्ति के साथ बदलती रहती है, इसलिए इसका मूल्यांकन ऑपरेटिंग आवृत्ति पर किया जाना चाहिए। उच्च आवृत्तियों पर, माप प्रणाली के कारण होने वाली त्रुटियां बढ़ जाएंगी, जिसके परिणामस्वरूप गलत माप होंगे।
ढांकता हुआ सामग्री परीक्षण स्थिरता (जैसे कीसाइट 16451बी) में तीन इलेक्ट्रोड होते हैं। उनमें से दो एक संधारित्र बनाते हैं, और तीसरा एक सुरक्षात्मक इलेक्ट्रोड प्रदान करता है। सुरक्षात्मक इलेक्ट्रोड आवश्यक है क्योंकि जब दो इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत क्षेत्र स्थापित होता है, तो का हिस्सा विद्युत क्षेत्र उनके बीच स्थापित MUT से प्रवाहित होगा (चित्र 2 देखें)।
इस फ्रिंज क्षेत्र के अस्तित्व से एमयूटी के ढांकता हुआ स्थिरांक की गलत माप हो सकती है। सुरक्षा इलेक्ट्रोड फ्रिंज क्षेत्र के माध्यम से बहने वाली धारा को अवशोषित करता है, जिससे माप सटीकता में सुधार होता है।
यदि आप किसी सामग्री के ढांकता हुआ गुणों को मापना चाहते हैं, तो यह महत्वपूर्ण है कि आप केवल सामग्री को मापें और कुछ नहीं। इस कारण से, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि सामग्री का नमूना उसके और उसके बीच किसी भी वायु अंतराल को खत्म करने के लिए बहुत सपाट हो। इलेक्ट्रोड.
इसे प्राप्त करने के दो तरीके हैं। पहला परीक्षण की जाने वाली सामग्री की सतह पर पतली फिल्म इलेक्ट्रोड लागू करना है। दूसरा इलेक्ट्रोड के बीच कैपेसिटेंस की तुलना करके जटिल पारगम्यता प्राप्त करना है, जिसे उपस्थिति और अनुपस्थिति में मापा जाता है। सामग्री का.
गार्ड इलेक्ट्रोड कम आवृत्तियों पर माप सटीकता में सुधार करने में मदद करता है, लेकिन यह उच्च आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है। कुछ परीक्षक कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रोड के साथ वैकल्पिक ढांकता हुआ सामग्री फिक्स्चर प्रदान करते हैं जो इस माप तकनीक की उपयोगी आवृत्ति रेंज का विस्तार कर सकते हैं। सॉफ्टवेयर भी कर सकते हैं फ्रिंजिंग कैपेसिटेंस के प्रभाव को खत्म करने में मदद करें।
फिक्स्चर और एनालाइज़र के कारण होने वाली अवशिष्ट त्रुटियों को ओपन सर्किट, शॉर्ट सर्किट और लोड क्षतिपूर्ति द्वारा कम किया जा सकता है। कुछ प्रतिबाधा विश्लेषकों ने इस क्षतिपूर्ति फ़ंक्शन को अंतर्निहित किया है, जो विस्तृत आवृत्ति रेंज पर सटीक माप करने में मदद करता है।
तापमान के साथ ढांकता हुआ सामग्री के गुण कैसे बदलते हैं इसका मूल्यांकन करने के लिए तापमान-नियंत्रित कमरे और गर्मी प्रतिरोधी केबलों के उपयोग की आवश्यकता होती है। कुछ विश्लेषक गर्म सेल और गर्मी प्रतिरोधी केबल किट को नियंत्रित करने के लिए सॉफ्टवेयर प्रदान करते हैं।
ढांकता हुआ सामग्री की तरह, फेराइट सामग्री में लगातार सुधार हो रहा है, और व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में प्रेरण घटकों और मैग्नेट के साथ-साथ ट्रांसफार्मर, चुंबकीय क्षेत्र अवशोषक और सप्रेसर्स के घटकों के रूप में उपयोग किया जाता है।
इन सामग्रियों की प्रमुख विशेषताओं में महत्वपूर्ण ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर उनकी पारगम्यता और हानि शामिल है। चुंबकीय सामग्री स्थिरता के साथ एक प्रतिबाधा विश्लेषक एक विस्तृत आवृत्ति रेंज पर सटीक और दोहराने योग्य माप प्रदान कर सकता है।
ढांकता हुआ सामग्री की तरह, चुंबकीय सामग्री की पारगम्यता वास्तविक और काल्पनिक भागों में व्यक्त एक जटिल विशेषता है। वास्तविक शब्द चुंबकीय प्रवाह का संचालन करने के लिए सामग्री की क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है, और काल्पनिक शब्द सामग्री में नुकसान का प्रतिनिधित्व करता है। उच्च चुंबकीय पारगम्यता वाली सामग्री हो सकती है चुंबकीय प्रणाली के आकार और वजन को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है। ट्रांसफार्मर जैसे अनुप्रयोगों में अधिकतम दक्षता के लिए चुंबकीय पारगम्यता के हानि घटक को कम किया जा सकता है, या परिरक्षण जैसे अनुप्रयोगों में अधिकतम किया जा सकता है।
जटिल पारगम्यता सामग्री द्वारा गठित प्रारंभ करनेवाला की प्रतिबाधा से निर्धारित होती है। ज्यादातर मामलों में, यह आवृत्ति के साथ बदलती रहती है, इसलिए इसे ऑपरेटिंग आवृत्ति पर चित्रित किया जाना चाहिए। उच्च आवृत्तियों पर, परजीवी प्रतिबाधा के कारण सटीक माप मुश्किल है स्थिरता। कम हानि वाली सामग्रियों के लिए, प्रतिबाधा का चरण कोण महत्वपूर्ण है, हालांकि चरण माप की सटीकता आमतौर पर अपर्याप्त होती है।
चुंबकीय पारगम्यता भी तापमान के साथ बदलती है, इसलिए माप प्रणाली को विस्तृत आवृत्ति रेंज पर तापमान विशेषताओं का सटीक मूल्यांकन करने में सक्षम होना चाहिए।
जटिल पारगम्यता चुंबकीय सामग्रियों की प्रतिबाधा को मापकर प्राप्त की जा सकती है। यह सामग्री के चारों ओर कुछ तारों को लपेटकर और तार के अंत के सापेक्ष प्रतिबाधा को मापकर किया जाता है। परिणाम इस बात पर निर्भर हो सकते हैं कि तार कैसे घाव करता है और परस्पर क्रिया कैसे होती है इसके आसपास के वातावरण के साथ चुंबकीय क्षेत्र का।
चुंबकीय सामग्री परीक्षण स्थिरता (चित्रा 3 देखें) एक एकल-मोड़ प्रारंभ करनेवाला प्रदान करता है जो एमयूटी के टोरॉयडल कॉइल को घेरता है। एकल-मोड़ अधिष्ठापन में कोई रिसाव प्रवाह नहीं होता है, इसलिए स्थिरता में चुंबकीय क्षेत्र की गणना विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत द्वारा की जा सकती है .
जब एक प्रतिबाधा/सामग्री विश्लेषक के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है, तो समाक्षीय स्थिरता और टोरॉयडल एमयूटी के सरल आकार का सटीक मूल्यांकन किया जा सकता है और 1kHz से 1GHz तक व्यापक आवृत्ति कवरेज प्राप्त कर सकता है।
माप प्रणाली के कारण होने वाली त्रुटि को माप से पहले समाप्त किया जा सकता है। प्रतिबाधा विश्लेषक के कारण होने वाली त्रुटि को तीन-अवधि के त्रुटि सुधार के माध्यम से कैलिब्रेट किया जा सकता है। उच्च आवृत्तियों पर, कम-नुकसान संधारित्र अंशांकन चरण कोण सटीकता में सुधार कर सकता है।
फिक्स्चर त्रुटि का एक अन्य स्रोत प्रदान कर सकता है, लेकिन किसी भी अवशिष्ट अधिष्ठापन की भरपाई एमयूटी के बिना फिक्स्चर को मापकर की जा सकती है।
ढांकता हुआ माप के साथ, चुंबकीय सामग्री की तापमान विशेषताओं का मूल्यांकन करने के लिए एक तापमान कक्ष और गर्मी प्रतिरोधी केबल की आवश्यकता होती है।
बेहतर मोबाइल फोन, अधिक उन्नत ड्राइवर सहायता प्रणालियाँ और तेज़ लैपटॉप सभी प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला में निरंतर प्रगति पर निर्भर हैं। हम सेमीकंडक्टर प्रक्रिया नोड्स की प्रगति को माप सकते हैं, लेकिन इन नई प्रक्रियाओं को सक्षम करने के लिए सहायक प्रौद्योगिकियों की एक श्रृंखला तेजी से विकसित हो रही है। उपयोग में लाना.
सामग्री विज्ञान और नैनो प्रौद्योगिकी में नवीनतम प्रगति ने पहले की तुलना में बेहतर ढांकता हुआ और चुंबकीय गुणों वाली सामग्री का उत्पादन करना संभव बना दिया है। हालांकि, इन प्रगति को मापना एक जटिल प्रक्रिया है, खासकर क्योंकि सामग्री और फिक्स्चर के बीच बातचीत की कोई आवश्यकता नहीं है। वे स्थापित हैं.
सुविचारित उपकरण और फिक्स्चर इनमें से कई समस्याओं को दूर कर सकते हैं और उन उपयोगकर्ताओं के लिए विश्वसनीय, दोहराने योग्य और कुशल ढांकता हुआ और चुंबकीय सामग्री संपत्ति माप ला सकते हैं जिनके पास इन क्षेत्रों में विशिष्ट विशेषज्ञता नहीं है। परिणाम पूरे क्षेत्र में उन्नत सामग्रियों की तेजी से तैनाती होना चाहिए इलेक्ट्रॉनिक पारिस्थितिकी तंत्र.
"इलेक्ट्रॉनिक वीकली" ने आज यूके में प्रतिभाशाली युवा इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरों को पेश करने पर ध्यान केंद्रित करने के लिए आरएस ग्रास रूट्स के साथ सहयोग किया है।
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