ஃபெரைட் (காந்தம்)

ஃபெரைட் காந்தங்கள் குவியல்

ஃபெரைட்டுகள் (Ferrites) என்பவை ரசாயன சேர்மங்கள், தங்களுடைய முதன்மை பாகங்களாக இரும்பு(III)ஆக்ஸைட் Fe₂O₃ உடன் பீங்கானைக் கொண்டிருப்பவை. இவற்றில் பலவும் காந்த மூலப்பொருட்கள் என்பதோடு இவை மின்மாற்றிகள் மற்றும் பல்வேறு மற்ற உயர் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் நிரந்தர காந்தங்களும் ஃபெரைட் கருக்களும் ஆகும்.

பல ஃபெரைட்டுகளும் AB₂O₄ என்ற சூத்திரத்தோடு தண்டுக்களாக இருக்கின்றன, A மற்றும் B என்பவை வழக்கமாக இரும்பை உள்ளிட்டிருக்கும் பல்வேறு உலோக எதிரயனிகளைக் குறிக்கின்றன. ஸ்பைனல் ஃபெரைட்டுகள் வழக்கமாக எதிர்மாறான ஸ்பைனல் கட்டமைப்பாக இருக்கின்ற A எதிரயனிகள் நான்முக துளைகளின் எட்டில் ஒரு பாகத்தை ஆக்கிரமித்துக்கொள்ள B எதிரயனிகள் எண்முக துளைகளின் பாதியை ஆக்கிரமித்துக்கொள்வதோடு கனச்சதுர இறுக்கமாக மூடப்பட்ட (எஃப்சிசி) ஆக்ஸைடுகளைக் (O²⁻) கொண்டிருக்கும் துகள் கருக்களாக இருக்கின்றன.

"ZnFe" எனப்படும் காந்த மூலப்பொருளானது Fe³⁺ எண்முக தளங்களையும் நான்முகத் தளங்களில் பாதியையும் ஆக்கிரமித்துக்கொள்வதோடு ZnFe₂O₄ என்ற சூத்திரத்தைக் கொண்டதாக இருக்கிறது. இந்த தண்டில் மீதமுள்ள நான்முக தளங்கள் Zn²⁺ ஆல் ஆக்கிரமிக்கப்பட்டிருக்கின்றன.

சில ஃபெரைட்டுகள் அறுங்கோண துகள் கட்டமைப்பைக் கொண்டிருக்கின்றன, உதாரணத்திற்கு பேரியம் ஃபெரைட் BaO:6Fe₂O₃ அல்லது BaFe₁₂O₁₉.

உடைமைப்பொருள்கள்

ஃபெரைட்டுகள் வழக்கமாக ஹெமாடேட் (Fe₂O₃) அல்லது மேக்னடைட் (Fe₃O₄) மற்றும் பிற மூலப்பொருள்களின் ஆக்ஸைடுகள் போன்ற இரும்பு ஆக்ஸைடிலிருந்து பெறப்படும் தொடர்புறுத்தாத ஃபெரிகாந்த பீங்கான் சேர்மங்களாக இருக்கின்றன. பெரும்பாலான மற்ற பீங்கான்களைப் போன்று ஃபெரைட்டுகள் கெட்டியானவையும் எளிதில் உடையக்ககூடியதாகவும் இருக்கின்றன. காந்த உடைமைப்பொருள்கள் வகையில், ஃபெரைட்டுகள் எப்போதும் அவற்றின் காந்தவிசையின் அதிக அல்லது உயர் காந்த நீக்குதிறனுக்கு ஏற்ப முறையே "மென்மையானது" மற்றும் "கடினமானது" என்று வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

மென் ஃபெரைட்டுகள்

மின்மாற்றி அல்லது மின்காந்த கருக்களில் பயன்படுத்தப்படும் ஃபெரைட்டுகள் நிக்கல், துத்தநாகம், மற்றும்/அல்லது மாங்கனீசு சேர்மங்களைக் கொண்டவையாக இருக்கின்றன. அவை குறைவான காந்த நீக்குதிறனைக் கொண்டிருக்கின்றன என்பதோடு மென் ஃபெரைட்டுகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. குறைவான காந்த நீக்குதிறன் என்றால் மூலப்பொருளின் காந்தமாக்கும் திறன் அதிக ஆற்றலை (பின்னிடைவு இழப்புகள்) சிதறடிக்காமல் திசையை சுலபமாக பின்திரும்பச் செய்யக்கூடியது, அதேசமயம் மூலப்பொருள் உயர் தடுப்புத்திறன் ஆற்றல் இழப்பின் மற்றொரு மூலமான மையக்கருவில் உள்ள சுழல் ஓட்டத்தை தடுக்கிறது. உயர் அலைவரிசைகளில் அவற்றின் ஒப்பீட்டுரீதியான குறைந்த இழப்புக்களின் காரணமாக அவை நிலைமாற்றி-முறைமை மின்சார அளிப்புகள் (எஸ்எம்பிஎஸ்) போன்ற பயன்பாடுகளில் ஆர்எஃப் மின்மாற்றிகள் மற்றும் மின்தூண்டிகளின் மையக்கருக்களில் பரவலான அளவிற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மிகப் பொதுவான மென் ஃபெரைட்டுகள் மாங்கனீஸ்-துத்தநாகம் (MnZn, Mn_aZn_(1-a)Fe₂O₄ என்ற சூத்திரத்தோடு) மற்றும் நிக்கல்-துத்தநாகம் (NiZn, Ni_aZn_(1-a)Fe₂O₄ என்ற சூத்திரத்தோடு) என்பவையாக இருக்கின்றன. NiZn ஃபெரைட்டுகள் MnZn ஃபெரைட்டுகளைக் காட்டிலும் உயர் தடுப்புத்திறனைக் காட்டுகின்றன, எனவே இவை 1 மெகாஹெர்ட்ஸிற்கும் அதிகமான அலைவரிசைகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானவையாக இருக்கின்றன. MnZn ஒப்பீட்டுரீதியில் உயர் புகுவிடுதன்மை மற்றும் செறிவூட்டல் தூண்டலைக் கொண்டதாக இருக்கிறது.

கடின ஃபெரைட்டுகள்

இதற்கு முரணாக, நிரந்தர ஃபெரைட் காந்தங்கள் கடின ஃபெரைட்டுகளால் உருவாக்கப்பட்டிருக்கின்றன, இவை காந்தமேற்றத்திற்குப் பின்னர் உயர் காந்த நீக்கு திறன் மற்றும் உயர் மீள்காந்தத் திறனைக் கொண்டிருக்கின்றன. இவை இரும்பு மற்றும் பேரியம் அல்லது ஸ்ட்ரோண்டியம் ஆக்ஸைடுகளால் உருவாக்கப்பட்டவையாக இருக்கின்றன. காந்தவிசையால் செறிவூட்டப்பெற்ற நிலையில் அவை காந்த இளக்கியை நன்றாக கடத்துகின்றன என்பதோடு உயர் காந்த புகுவிடுதன்மையைக் கொண்டிருக்கின்றன. இது இரும்பைக் காட்டிலும் வலுவான காந்தத் தளத்தை சேமிப்பதற்கான பீங்கான் காந்தங்களை இயலச்செய்கிறது. அவை மலிவானவை என்பதோடு குளிர்பதனப்பெட்டி காந்தங்கள் போன்ற வீட்டு உபயோகப் பொருட்களிலும் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அதிகபட்ச காந்தத் தளம் B ஏறக்குறைய 0.35 டெஸ்லா என்பதோடு காந்தத் தள வலிமை H ஏறத்தாழ ஒரு மீட்டருக்கு 30 முதல் 160 கிலோஆம்பியர் சுற்றுக்கள் வரை இருக்கிறது (400 முதல் 2000 வரையிலான ஓர்ஸ்டெட்டுகள்). (ஹில் 2006)

தயாரிப்பு

ஃபெரைட்டுகள் கெட்டியாக அழுத்தப்பட்ட தூளாக்கப்பட்ட முன்பொருள்களின் நெருக்கமான கலவையை வெப்பப்படுத்துவதன் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன. வெப்பப்படுத்தும் நிகழ்முறையின்போது கார்பனேட்களின் சுண்ணகமாக்கம் ஏற்படுகிறது:

MCO₃ → MO + CO₂

பேரியம் மற்றும் ஸ்ட்ரோண்டியத்தின் ஆக்ஸைடுகள் அவற்றின் கார்பனேட்களாக வகைமாதிரியாக வழங்கப்படுகின்றன, BaCO₃ அல்லது SrCO₃. முடிவாகக் கிடைக்கும் ஆக்ஸைடுகளின் கலவை வெப்பப்படுத்தலுக்கு உள்ளாகிறது. வெப்பப்படுத்தல் என்பது பீங்கான் பாண்டத்தை சூடேற்றுவது போன்ற உயர் வெப்பநிலை நிகழ்முறையாகும்.

அதன்பின்னர், குளிர்விக்கப்பட்ட தயாரிப்பு 2 µmக்கும் சிறிய துகள்களாக அரைக்கப்படுகிறது, அதாவது ஒரு ஒற்றை வெய்ஸ் டொமைனை உள்ளிட்டிருக்கும் ஒவ்வொரு துகளுக்கும் போதுமான அளவிற்கு. அடுத்ததாக இந்தத் தூள் வடிவமாக அழுத்தப்பட்டு, உலர்விக்கப்பட்டு மீண்டும் வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வடிவமாக்கலானது துகள்களின் முன்னுரிமையளிக்கப்பட்ட சார்புநிலையை அடைவதற்கு வெளிப்புற காந்தத் தளத்தில் செய்யப்படலாம் (அனிஸோடிராபி).

சிறிய மற்றும் வடிவகணித வகையில் சுலபமான வடிவங்கள் உலர் அழுத்தலின் மூலம் உருவாக்கப்படலாம். இருப்பினும், இதுபோன்ற நிகழ்முறையில் சிறிய துகள்கள் தடிப்புறலாம் என்பதோடு ஈர அழுத்தல் நிகழ்முறையோடு ஒப்பிடுகையில் மோசமான காந்த உடைமைப்பொருளுக்கு காரணமாக அமையலாம். மீண்டும் அரைக்காமல் நேரடியாக சுண்ணமாக்கம் மற்றும் வெப்பப்படுத்தல் சாத்தியமே என்றாலும் இது மோசமான காந்த உடைமைப்பொருளுக்கு இட்டுச்செல்லும்.

மின்காந்தங்கள் முன்-வெப்பப்படுத்தப்பட்டவை என்பதோடு (முன்-எதிர்வினை), அரைக்கப்பட்டு அழுத்தப்பட்டவை. இருப்பினும், வெப்பப்படுத்தல் ஒரு குறிப்பிட்ட சூழலில் செய்யப்படுகிறது, உதாரணத்திற்கு ஆக்ஸிஜன் பற்றாக்குறை உள்ளவிடத்தில். ரசாயனக் கலப்பு மற்றும் குறிப்பாக கட்டமைப்பானது முன்பொருள் மற்றும் வெப்பப்படுத்தப்பட்ட தயாரிப்பு ஆகியவற்றிற்கு இடையில் வலுவாக வேறுபடுகிறது.

வெப்பப்படுத்தலின்போது உலையில் தயாரிப்பின் வலுவான குவிவிற்கு உதவவும், பாகங்கள் ஒன்றோடொன்று ஒட்டிக்கொள்வதைத் தடுக்கவும் பல தயாரிப்பாளர்களும் பீங்கான் துகள் பிரிப்புத் தாள்களைப் பயன்படுத்தி பாண்டங்களைப் பிரிக்கின்றனர். இந்தத் தாள்கள் அலுமினியா, சிர்கோனியா மற்றும் மாக்னீசியா போன்ற பல்வேறு மூலப்பொருள்களில் கிடைக்கின்றன. இவை நேர்த்தியான ஊடகம் மற்றும் செப்பமுறாத துகள் வடிவங்களில் கிடைக்கின்றன. இந்த மூலப்பொருள் மற்றும் துகள் அளவை வெப்பப்படுத்தப்படும் பாண்டத்தோடு ஒப்பிடுவதன் மூலம் மேற்புற சேதம் மற்றும் தூய்மைக்கேடு ஆகியவை உலையின் சுமையை அதிகரிக்கையில் குறைக்கப்படுகின்றன.

பயன்கள்

ஃபெரைட் கருக்கள், ஃபெரைட் மிகவும் குறைவான சுழல் ஓட்ட இழப்புகளுக்கு இட்டுச்செல்வதன் உயர் மின் தடுப்பு உள்ள இடங்களிலான மின்னணுத் தூண்டிகள், மின்மாற்றிகள் மற்றும் மின்காந்தங்கள் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சாதனத்திலிருந்து வெளியேறவோ அல்லது நுழையவோ செய்கின்ற உயர் அலைவரிசை மின் ஓசையைத் (ரேடியோ அலைவரிசை இடையீடு) தடுப்பதற்கு ஃபெரைட் குமிழி எனப்படும் கணிப்பொறி கம்பியில் உள்ள வீக்கமாக இவை பொதுவாக காணப்படுகின்றன.

முந்தைய கணிப்பொறி நினைவகங்கள் மையக்கரு நினைவகத்தின் வரிசைகளுக்குள்ளாக ஒன்றுசேர்க்கப்படும் கடின ஃபெரைட் கருக்களின் மீதமுள்ள காந்தத் தளங்களில் தரவை சேமிக்கின்றன. ஃபெரைட் துகள்கள் காந்தப் பதிவு நாடாக்களின் பூச்சுக்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதுபோன்ற ஒருவகை மூலப்பொருள் இரும்பு (III) ஆக்ஸைட்.

ஃபெரைட் துகள்கள் ரேடார்-உணர் மூலப்பொருள்களின் பாகங்களாகவோ அல்லது மேல்பூச்சுக்களாக ஸ்டெல்த் விமானங்களிலோ பயன்படுத்தப்படுகின்றன என்பதோடு மின்காந்த ஒத்தியல்பு அளவீடுகளுக்காக பயன்படுத்தப்படும் அறைகளில் செலவுமிக்க உறிஞ்சல் டைல்ஸ் வரிசைகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒலிபெருக்கிகளில் இருப்பவை உள்ளிட்ட மிகவும் பொதுவான ரேடியோ காந்தங்கள் ஃபெரைட் காந்தங்களே. ஃபெரைட் காந்தங்கள் இந்தப் பயன்பாடுகளில் அலினிசோ காந்தங்களை பெருமளவிற்கு பதிலீடு செய்கின்றன.

இதனுடைய விலை மற்றும் உயர் வெளிப்பாட்டுத் திறனின் காரணமாக இது மின்காந்த உபகரண ஈர்ப்பிற்கான பொதுவான காந்தப் பொருளாக இருக்கின்றது. இருப்பினும், இதுபோன்ற ஈர்ப்பிகள் பிற ஈர்ப்பிகளில் காணப்படுவதுபோன்ற சில ஒலியலை பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதில்லை, அல்நிகோ உலோகக் கலவைகள் அல்லது மிகவும் நுண்மையான காந்தங்களைப் பயன்படுத்துவது போன்று.

வெளிப்புற இணைப்புகள்

• சர்வதேச காந்தவியல் கூட்டமைப்பு
• கணிப்பொறி கம்பிகளின் முனையில் உள்ள அதிர்வு எது?

ஆதாரங்கள்

• எம்எம்பிஏ 0100-00, நிரந்தர காந்தப் பொருள்களுக்கான தரநிலை விவரக்குறிப்புகள்
• மீல்டிக், விக்டர் எலக்ட்ரானிக் காம்பனண்ட்ஸ்: செலக்சன் அண்ட் அப்ளிகேஷன் கைட்லைன்ஸ் , 1997 விலே பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-471-18972-3
• ஓட், ஹென்றி நாய்ஸ் ரிடக்சன் டெக்னிக் இன் எலக்ட்ரானிக் சிஸ்டம்ஸ் 1988 விலே பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-471-85068-3
• லூக், ஜெரால்ட் மற்றும் பிறர் ஜெனரல் ரேடியோடெலிபோன் ஆபரேட்டர் லைசென்ஸ் பிளஸ் ரேடார் எண்டார்ஸ்மெண்ட் 2004, மாஸ்டர் பப். பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-945053-14-2
• Bartlett, Bruce and others Practical Recording Techniques 2005 Focal Press [[[பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்]] 0-240-80685-9]
• ஸ்கல்லர், ஜார்ஜ் இ. ஃபெரைட் பிராஸஸிங் & எஃபெக்ட்ஸ் ஆன் மெட்டீரியல் பெர்ஃபாமன்ஸ்