সুপারকন্ডাক্টর এবং ক্রায়োকন্ডাক্টর

সুপারকন্ডাক্টর এবং ক্রায়োকন্ডাক্টর

পরিচিত 27টি বিশুদ্ধ ধাতু এবং এক হাজারেরও বেশি বিভিন্ন সংকর ধাতু এবং যৌগ যার মধ্যে একটি অতিপরিবাহী অবস্থায় একটি রূপান্তর সম্ভব। এর মধ্যে রয়েছে বিশুদ্ধ ধাতু, সংকর ধাতু, আন্তঃধাতু যৌগ এবং কিছু অস্তরক পদার্থ।

সুপারকন্ডাক্টর

তাপমাত্রা কমে গেলে ধাতুগুলির নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের হ্রাস পায় এবং খুব কম (ক্রায়োজেনিক) তাপমাত্রায়, ধাতুগুলির বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা পরম শূন্যের কাছাকাছি পৌঁছে যায়।

1911 সালে, হিমায়িত পারদের একটি রিংকে 4.2 কে তাপমাত্রায় শীতল করার সময়, ডাচ বিজ্ঞানী জি. কামেরলিং-অনেস দেখতে পান যে রিংগুলির বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের ক্ষমতা হঠাৎ করে একটি খুব ছোট মানতে নেমে গেছে যা পরিমাপ করা যায় না। বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের যেমন অন্তর্ধান, i.e. কোনো পদার্থে অসীম পরিবাহিতা দেখা দেওয়াকে বলা হয় সুপারকন্ডাক্টিভিটি।

পর্যাপ্ত নিম্ন তাপমাত্রার স্তরে ঠাণ্ডা হলে সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় যাওয়ার ক্ষমতা সম্পন্ন উপাদানগুলিকে সুপারকন্ডাক্টর বলা শুরু হয়।যে গুরুত্বপূর্ণ শীতল তাপমাত্রায় পদার্থের একটি অতিপরিবাহী অবস্থায় স্থানান্তরিত হয় তাকে সুপারকন্ডাক্টিং ট্রানজিশন টেম্পারেচার বা ক্রিটিক্যাল ট্রানজিশন টেম্পারেচার Tcr বলে।

একটি অতিপরিবাহী রূপান্তর বিপরীতমুখী। যখন তাপমাত্রা Tc পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন উপাদানটি তার স্বাভাবিক (অপরিবাহী) অবস্থায় ফিরে আসে।

সুপারকন্ডাক্টরগুলির একটি বৈশিষ্ট্য হল যে একবার একটি সুপারকন্ডাক্টিং সার্কিটে প্ররোচিত হলে, বৈদ্যুতিক প্রবাহ এই সার্কিট বরাবর দীর্ঘ সময়ের জন্য (বছর) তার শক্তির প্রশংসনীয় হ্রাস ছাড়াই সঞ্চালিত হবে এবং উপরন্তু, বাইরে থেকে শক্তির অতিরিক্ত সরবরাহ ছাড়াই। একটি স্থায়ী চুম্বকের মত, এই ধরনের একটি সার্কিট আশেপাশের স্থান তৈরি করে চৌম্বক ক্ষেত্র.

1933 সালে, জার্মান পদার্থবিদ V. Meissner এবং R. Oxenfeld প্রতিষ্ঠিত করেন যে সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় স্থানান্তরের সময় সুপারকন্ডাক্টরগুলি আদর্শ ডায়ম্যাগনেট হয়ে ওঠে। অতএব, বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র একটি অতিপরিবাহী শরীরে প্রবেশ করে না। যদি পদার্থের একটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় রূপান্তর একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে ঘটে, তাহলে ক্ষেত্রটি সুপারকন্ডাক্টর থেকে "ধাক্কা" হয়।

পরিচিত সুপারকন্ডাক্টরগুলির খুব কম সমালোচনামূলক রূপান্তর তাপমাত্রা Tc থাকে। অতএব, যে ডিভাইসগুলিতে তারা সুপারকন্ডাক্টর ব্যবহার করে সেগুলিকে অবশ্যই তরল হিলিয়াম শীতল অবস্থার অধীনে কাজ করতে হবে (স্বাভাবিক চাপে হিলিয়ামের তরলতা তাপমাত্রা প্রায় 4.2 DA SE)। এটি সুপারকন্ডাক্টিং উপকরণ উত্পাদন এবং অপারেটিং ব্যয়কে জটিল করে এবং বৃদ্ধি করে।

পারদ ছাড়াও, অন্যান্য বিশুদ্ধ ধাতু (রাসায়নিক উপাদান) এবং বিভিন্ন সংকর ধাতু এবং রাসায়নিক যৌগের মধ্যে অতিপরিবাহীতা অন্তর্নিহিত। যাইহোক, রূপা এবং তামার মতো বেশিরভাগ ধাতুতে, এই মুহুর্তে পৌঁছে যাওয়া নিম্ন তাপমাত্রা অতিপরিবাহী হয়ে ওঠে যদি শর্তটি ব্যর্থ হয়।

সুপারকন্ডাক্টিভিটির ঘটনাটি ব্যবহার করার সম্ভাবনাগুলি Tc-এর অতিপরিবাহী অবস্থায় স্থানান্তরের তাপমাত্রার মান এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের সমালোচনামূলক শক্তি দ্বারা নির্ধারিত হয়।

সুপারকন্ডাক্টিং উপকরণ নরম এবং হার্ড বিভক্ত. নরম সুপারকন্ডাক্টরগুলির মধ্যে নিওবিয়াম, ভ্যানাডিয়াম, টেলুরিয়াম বাদে বিশুদ্ধ ধাতু রয়েছে। নরম সুপারকন্ডাক্টরগুলির প্রধান অসুবিধা হল সমালোচনামূলক চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির কম মান।

বৈদ্যুতিক প্রকৌশলে, নরম সুপারকন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয় না, কারণ তাদের মধ্যে অতিপরিবাহী অবস্থা কম বর্তমান ঘনত্বে দুর্বল চৌম্বকীয় ক্ষেত্রে ইতিমধ্যেই অদৃশ্য হয়ে যায়।

সলিড সুপারকন্ডাক্টরগুলি বিকৃত স্ফটিক জালি সহ সংকর ধাতু অন্তর্ভুক্ত করে। তারা তুলনামূলকভাবে উচ্চ বর্তমান ঘনত্ব এবং শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রেও অতিপরিবাহীতা বজায় রাখে।

কঠিন সুপারকন্ডাক্টরগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি এই শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে আবিষ্কৃত হয়েছিল এবং এখন পর্যন্ত তাদের গবেষণা এবং প্রয়োগের সমস্যাটি আধুনিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা।

সলিড সুপারকন্ডাক্টরগুলির বেশ কয়েকটি ফাংশন রয়েছে:

• শীতল হওয়ার সময়, অতিপরিবাহী অবস্থায় স্থানান্তর হঠাৎ ঘটে না, যেমন নরম সুপারকন্ডাক্টর এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রার ব্যবধানে;

• কিছু কঠিন সুপারকন্ডাক্টরের না শুধুমাত্র তুলনামূলকভাবে উচ্চ মান সমালোচনামূলক রূপান্তর তাপমাত্রা Tc, কিন্তু তুলনামূলকভাবে উচ্চ মান সমালোচনামূলক চৌম্বকীয় আবেশন Vkr;

• চৌম্বকীয় আবেশন পরিবর্তনে, অতিপরিবাহী এবং স্বাভাবিকের মধ্যে মধ্যবর্তী অবস্থা লক্ষ্য করা যায়;

• তাদের মধ্য দিয়ে বিকল্প কারেন্ট যাওয়ার সময় শক্তি অপচয় করার প্রবণতা রয়েছে;

• উত্পাদনের প্রযুক্তিগত পদ্ধতি, উপাদান বিশুদ্ধতা এবং এর স্ফটিক কাঠামোর পরিপূর্ণতা থেকে সুপারকন্ডাক্টিভিটির আসক্তিযুক্ত বৈশিষ্ট্য।

প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য অনুসারে, কঠিন সুপারকন্ডাক্টরগুলি নিম্নলিখিত প্রকারে বিভক্ত:

• তুলনামূলকভাবে সহজে বিকৃত হয় যার তার এবং স্ট্রিপগুলি [নিওবিয়াম, নাইওবিয়াম-টাইটানিয়াম অ্যালয় (Nb-Ti), ভ্যানাডিয়াম-গ্যালিয়াম (V-Ga)];

• ভঙ্গুরতার কারণে বিকৃত করা কঠিন, যেখান থেকে পণ্যগুলি পাউডার ধাতুবিদ্যা পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত হয় (নিওবিয়াম স্ট্যানাইড Nb3Sn এর মতো আন্তঃধাতু পদার্থ)।

প্রায়শই সুপারকন্ডাক্টিং তারগুলি তামা বা অন্যান্য উচ্চ পরিবাহী উপাদান দিয়ে তৈরি একটি "স্থিতিশীল" খাপ দিয়ে আবৃত থাকে বিদ্যুৎ এবং ধাতুর তাপ, যা তাপমাত্রায় দুর্ঘটনাজনিত বৃদ্ধির সাথে সুপারকন্ডাক্টরের বেস উপাদানের ক্ষতি এড়াতে সম্ভব করে তোলে।

কিছু ক্ষেত্রে, যৌগিক সুপারকন্ডাক্টিং তারগুলি ব্যবহার করা হয়, যেখানে সুপারকন্ডাক্টিং উপাদানের প্রচুর সংখ্যক পাতলা ফিলামেন্ট তামা বা অন্যান্য অ-পরিবাহী পদার্থের একটি শক্ত আবরণে আবদ্ধ থাকে।

সুপারকন্ডাক্টিং ফিল্ম উপকরণগুলির বিশেষ বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

• কিছু ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ স্থানান্তর তাপমাত্রা Tcr উল্লেখযোগ্যভাবে Tcr বাল্ক উপকরণ অতিক্রম করে;

• সীমাবদ্ধ স্রোতের বড় মানগুলি সুপারকন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে যায়;

• অতিপরিবাহী অবস্থায় স্থানান্তরের কম তাপমাত্রা পরিসীমা।

তৈরি করার সময় সুপারকন্ডাক্টর ব্যবহার করা হয়: বৈদ্যুতিক মেশিন এবং ট্রান্সফরমারগুলি ছোট ভর এবং উচ্চ দক্ষতার ফ্যাক্টর সহ মাত্রা সহ; দীর্ঘ দূরত্বে পাওয়ার ট্রান্সমিশনের জন্য বড় তারের লাইন; বিশেষ করে কম টেনশন ওয়েভগাইড; শক্তি এবং মেমরি ডিভাইস চালায়; ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের চৌম্বক লেন্স; মুদ্রিত তারের সঙ্গে আবেশ কয়েল.

ফিল্ম সুপারকন্ডাক্টর উপর ভিত্তি করে স্টোরেজ ডিভাইসের একটি সংখ্যা তৈরি এবং অটোমেশন উপাদান এবং কম্পিউটিং প্রযুক্তি।

সুপারকন্ডাক্টর থেকে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক কয়েলগুলি চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির সর্বাধিক সম্ভাব্য মানগুলি অর্জন করা সম্ভব করে তোলে।

ক্রায়োপ্রোব

কিছু ধাতু নিম্ন (ক্রায়োজেনিক) তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের p এর খুব ছোট মান পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যা স্বাভাবিক তাপমাত্রায় বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের তুলনায় শত শত এবং হাজার গুণ কম। এই বৈশিষ্ট্যযুক্ত উপাদানগুলিকে ক্রায়োকন্ডাক্টর (হাইপারকন্ডাক্টর) বলা হয়।

দৈহিকভাবে, ক্রায়োকন্ডাক্টিভিটির ঘটনাটি সুপারকন্ডাক্টিভিটির প্রপঞ্চের অনুরূপ নয়। অপারেটিং তাপমাত্রায় ক্রায়োকন্ডাক্টরগুলিতে বর্তমান ঘনত্ব স্বাভাবিক তাপমাত্রায় তাদের বর্তমান ঘনত্বের চেয়ে হাজার হাজার গুণ বেশি, যা উচ্চ-কারেন্ট বৈদ্যুতিক ডিভাইসগুলিতে তাদের ব্যবহার নির্ধারণ করে যা নির্ভরযোগ্যতা এবং বিস্ফোরণের সুরক্ষার জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তার বিষয়।

বৈদ্যুতিক মেশিন, তার ইত্যাদিতে ক্রায়োকন্ডাক্টরের প্রয়োগ। সুপারকন্ডাক্টরগুলির উপর একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে।

তরল হিলিয়াম সুপারকন্ডাক্টিং ডিভাইসে ব্যবহার করা হলে, উচ্চতর স্ফুটনাঙ্ক এবং সস্তা রেফ্রিজারেন্ট - তরল হাইড্রোজেন বা এমনকি তরল নাইট্রোজেনের কারণে ক্রায়োকন্ডাক্টরগুলির অপারেশন নিশ্চিত করা হয়। এটি ডিভাইসটির উত্পাদন এবং পরিচালনার ব্যয়কে সহজ করে এবং হ্রাস করে। যাইহোক, তরল হাইড্রোজেন ব্যবহার করার সময় উদ্ভূত প্রযুক্তিগত অসুবিধাগুলি বিবেচনা করা প্রয়োজন, উপাদানগুলির একটি নির্দিষ্ট অনুপাতে, বায়ুর সাথে একটি বিস্ফোরক মিশ্রণ তৈরি করা।

ক্রিওপ্রসেসর হিসাবে তামা, অ্যালুমিনিয়াম, রূপা, সোনা ব্যবহার করে।

উত্স তথ্য: "ইলেক্ট্রোম্যাটেরিয়ালস" Zhuravleva L. V.