পাইরোইলেকট্রিসিটি-আবিষ্কার, শারীরিক ভিত্তি এবং অ্যাপ্লিকেশন

আবিষ্কারের ইতিহাস

কিংবদন্তি আছে যে পাইরোইলেকট্রিসিটির প্রথম রেকর্ডগুলি প্রাচীন গ্রীক দার্শনিক এবং উদ্ভিদবিদ থিওফ্রাস্টাস 314 খ্রিস্টপূর্বাব্দে তৈরি করেছিলেন। এই রেকর্ড অনুসারে, থিওফ্রাস্টাস একবার লক্ষ্য করেছিলেন যে খনিজ ট্যুরমালাইনের স্ফটিক, উত্তপ্ত হলে ছাই এবং খড়ের টুকরোকে আকর্ষণ করতে শুরু করে। অনেক পরে, 1707 সালে, জার্মান খোদাইকারী জোহান শ্মিট দ্বারা পাইরোইলেকট্রিসিটির ঘটনাটি পুনরায় আবিষ্কৃত হয়।

আরেকটি সংস্করণ রয়েছে, যার মতে পাইরোইলেকট্রিসিটির আবিষ্কারটি বিখ্যাত প্রাচীন গ্রীক দার্শনিক এবং পর্যটক থ্যালেস অফ মিলেটাসকে দায়ী করা হয়েছে, যিনি এই সংস্করণ অনুসারে খ্রিস্টপূর্ব 6 ষ্ঠ শতাব্দীর শুরুতে আবিষ্কারটি করেছিলেন। N. E. পূর্ব দেশগুলিতে ভ্রমণ করে, থ্যালেস খনিজ এবং জ্যোতির্বিদ্যার উপর নোট তৈরি করেছিলেন।

খড় এবং নীচের দিকে আকৃষ্ট করার জন্য ঘষা অ্যাম্বারের ক্ষমতা তদন্ত করে, তিনি ঘর্ষণ দ্বারা বিদ্যুতায়নের ঘটনাটিকে বৈজ্ঞানিকভাবে ব্যাখ্যা করতে সক্ষম হন। প্লেটো পরবর্তীতে টাইমেউসের সংলাপে এই গল্পটি বর্ণনা করবেন।প্লেটোর পরে, ইতিমধ্যে 10 শতকে, পার্সিয়ান দার্শনিক আল-বিরুনি তার কাজ "খনিজবিদ্যা" তে গারনেট স্ফটিকগুলির অনুরূপ বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করেছিলেন।

ক্রিস্টালের পাইরোইলেকট্রিসিটি এবং অন্যান্য অনুরূপ বৈদ্যুতিক ঘটনার মধ্যে সংযোগ 1757 সালে প্রমাণিত এবং বিকশিত হবে, যখন ফ্রাঞ্জ এপিনাস এবং জোহান উইল্ক নির্দিষ্ট পদার্থের মেরুকরণ অধ্যয়ন শুরু করেছিলেন যখন তারা একে অপরের বিরুদ্ধে ঘষে।

127 বছর পর, জার্মান পদার্থবিদ অগাস্ট কুন্ড্ট একটি প্রাণবন্ত পরীক্ষা দেখাবেন যেখানে তিনি একটি ট্যুরমালাইন স্ফটিক গরম করবেন এবং লাল সীসা এবং সালফার পাউডারের মিশ্রণের সাথে একটি চালুনির মাধ্যমে এটি ঢেলে দেবেন। সালফার ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে এবং লাল সীসা নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হবে, যার ফলে ট্যুরমালাইন ক্রিস্টালের একপাশে লাল-কমলা লাল সীসার রঙ হবে এবং অন্য দিকটি একটি উজ্জ্বল হলুদ-ধূসর রঙে আচ্ছাদিত হবে। অগাস্ট কুন্ড তারপর ট্যুরমালাইনকে ঠান্ডা করে, স্ফটিকের "পোলারিটি" পরিবর্তিত হয় এবং রঙগুলি স্থান পরিবর্তন করে। শ্রোতারা আনন্দিত হয়েছিল।

ঘটনার সারমর্ম হল যে যখন ট্যুরমালাইন ক্রিস্টালের তাপমাত্রা মাত্র 1 ডিগ্রী পরিবর্তিত হয়, তখন স্ফটিকের মধ্যে প্রায় 400 ভোল্ট প্রতি সেন্টিমিটারের একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র উপস্থিত হয়। নোট করুন যে ট্যুরমালাইন, সমস্ত পাইরোইলেক্ট্রিকসের মতো, উভয়ই পাইজোইলেকট্রিক (যাইহোক, সমস্ত পাইজোইলেক্ট্রিকগুলি পাইরোইলেক্ট্রিক নয়)।

শারীরিক ভিত্তি

শারীরিকভাবে, পাইরোইলেকট্রিসিটির ঘটনাটি তাদের তাপমাত্রার পরিবর্তনের কারণে স্ফটিকগুলিতে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের উপস্থিতি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। তাপমাত্রার পরিবর্তন সরাসরি গরম, ঘর্ষণ বা বিকিরণ দ্বারা ঘটতে পারে। এই স্ফটিকগুলি বাহ্যিক প্রভাবের অনুপস্থিতিতে স্বতঃস্ফূর্ত (স্বতঃস্ফূর্ত) মেরুকরণ সহ ডাইলেকট্রিক্স অন্তর্ভুক্ত করে।

স্বতঃস্ফূর্ত মেরুকরণ সাধারণত লক্ষ্য করা যায় না কারণ এটি যে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে তা মুক্ত চার্জের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা অফসেট হয় যা চারপাশের বায়ু এবং স্ফটিকের বাল্ক দ্বারা স্ফটিকের উপর প্রয়োগ করা হয়। যখন স্ফটিকের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হয়, তখন এর স্বতঃস্ফূর্ত মেরুকরণের মাত্রাও পরিবর্তিত হয়, যা একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের চেহারার দিকে পরিচালিত করে, যা বিনামূল্যে চার্জের সাথে ক্ষতিপূরণ হওয়ার আগে পরিলক্ষিত হয়।

পাইরোইলেক্ট্রিকের স্বতঃস্ফূর্ত মেরুকরণের পরিবর্তন শুধুমাত্র তাদের তাপমাত্রার পরিবর্তনের মাধ্যমে নয়, যান্ত্রিক বিকৃতির মাধ্যমেও শুরু করা যেতে পারে। এই কারণেই সমস্ত পাইরোইলেক্ট্রিকগুলিও পাইজোইলেকট্রিক, কিন্তু সমস্ত পাইজোইলেকট্রিকগুলি পাইরোইলেক্ট্রিক নয়৷ স্বতঃস্ফূর্ত মেরুকরণ, অর্থাৎ, স্ফটিকের অভ্যন্তরে ঋণাত্মক এবং ধনাত্মক চার্জগুলির মাধ্যাকর্ষণ কেন্দ্রগুলির অমিল, স্ফটিকের নিম্ন প্রাকৃতিক প্রতিসাম্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়৷

পাইরোইলেকট্রিসিটির প্রয়োগ

আজ, পাইরোইলেক্ট্রিকগুলি বিকিরণ রিসিভার এবং ডিটেক্টর, থার্মোমিটার ইত্যাদির অংশ হিসাবে বিভিন্ন উদ্দেশ্যে সেন্সিং ডিভাইস হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এই সমস্ত ডিভাইসগুলি পাইরোইলেকট্রিক্সের একটি মূল বৈশিষ্ট্যকে কাজে লাগায়- নমুনার উপর কাজ করে এমন যেকোন ধরণের বিকিরণ নমুনার তাপমাত্রায় পরিবর্তন ঘটায় এবং এর মেরুকরণে একটি অনুরূপ পরিবর্তন ঘটায়। যদি এই ক্ষেত্রে নমুনার পৃষ্ঠটি পরিবাহী ইলেক্ট্রোড দ্বারা আবৃত থাকে এবং এই ইলেক্ট্রোডগুলি পরিমাপ বর্তনীতে তারের দ্বারা সংযুক্ত থাকে, তাহলে এই সার্কিটের মধ্য দিয়ে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবাহিত হবে।

এবং যদি পাইরোইলেকট্রিক কনভার্টারের ইনপুটে কোনও ধরণের বিকিরণের প্রবাহ থাকে, যা পাইরোইলেকট্রিকের তাপমাত্রায় ওঠানামা করে (পর্যায়ক্রম প্রাপ্ত হয়, উদাহরণস্বরূপ, বিকিরণের তীব্রতার কৃত্রিম মডুলেশন দ্বারা), তবে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ হয় আউটপুটে প্রাপ্ত, যা একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সির সাথে পরিবর্তিত হয়।

পাইরোইলেকট্রিক রেডিয়েশন ডিটেক্টরের সুবিধার মধ্যে রয়েছে: সনাক্ত করা বিকিরণের ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ সংবেদনশীলতা, উচ্চ গতি, তাপ স্থিতিশীলতার একটি অসীম বিস্তৃত পরিসর। ইনফ্রারেড অঞ্চলে পাইরোইলেকট্রিক রিসিভারের ব্যবহার বিশেষভাবে আশাব্যঞ্জক।

তারা আসলে স্বল্প-শক্তির তাপীয় শক্তি প্রবাহ সনাক্তকরণ, ছোট লেজারের ডালের শক্তি এবং আকৃতি পরিমাপ এবং অত্যন্ত সংবেদনশীল অ-যোগাযোগ এবং যোগাযোগের তাপমাত্রা পরিমাপ (মাইক্রোডিগ্রি নির্ভুলতার সাথে) সমস্যার সমাধান করে।

আজ, তাপ শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে সরাসরি রূপান্তর করতে পাইরোইলেক্ট্রিক ব্যবহার করার সম্ভাবনাটি গুরুত্ব সহকারে আলোচনা করা হয়েছে: দীপ্তিমান শক্তির একটি বিকল্প প্রবাহ একটি পাইরোইলেক্ট্রিক উপাদানের বাহ্যিক সার্কিটে একটি বিকল্প কারেন্ট তৈরি করে। এবং যদিও এই জাতীয় ডিভাইসের কার্যকারিতা বিদ্যমান শক্তি রূপান্তর পদ্ধতির তুলনায় কম, তবুও কিছু বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য এই রূপান্তর পদ্ধতিটি বেশ গ্রহণযোগ্য।

ইনফ্রারেড ইমেজিং সিস্টেমে বিকিরণের স্থানিক বন্টন (নাইট ভিশন, ইত্যাদি) কল্পনা করার জন্য পাইরোইলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করার ইতিমধ্যে ব্যবহৃত সম্ভাবনা বিশেষভাবে প্রতিশ্রুতিশীল। পাইরোইলেক্ট্রিক ভিডিকন তৈরি করা হয়েছে — পাইরোইলেকট্রিক টার্গেট সহ তাপ-প্রেরণকারী টেলিভিশন টিউব।

একটি উষ্ণ বস্তুর চিত্র একটি লক্ষ্যবস্তুর উপর প্রক্ষিপ্ত হয়, এতে চার্জের সংশ্লিষ্ট ত্রাণ তৈরি হয়, যা একটি স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন রশ্মি দ্বারা পড়া হয়। ইলেকট্রন বীম কারেন্ট দ্বারা সৃষ্ট বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ রশ্মির উজ্জ্বলতা নিয়ন্ত্রণ করে যা স্ক্রিনে বস্তুর চিত্র আঁকে।