पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव आणि तंत्रज्ञानामध्ये त्याचा वापर

1880 मध्ये, जॅक आणि पियरे क्युरी या बंधूंनी शोधून काढले की जेव्हा काही नैसर्गिक क्रिस्टल्स संकुचित किंवा ताणले जातात तेव्हा क्रिस्टल्सच्या कडांवर विद्युत शुल्क निर्माण होते. बंधूंनी या घटनेला "पीझोइलेक्ट्रिकिटी" (ग्रीक शब्द "पीझो" म्हणजे "दाबणे") म्हटले आणि त्यांनी स्वतः अशा क्रिस्टल्सला पायझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल्स म्हटले.

जसे हे दिसून आले की, टूमलाइन क्रिस्टल्स, क्वार्ट्ज आणि इतर नैसर्गिक क्रिस्टल्स तसेच अनेक कृत्रिमरित्या वाढलेल्या क्रिस्टल्सचा पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव असतो. अशा क्रिस्टल्स नियमितपणे आधीच ज्ञात पिझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल्सच्या सूचीमध्ये जोडल्या जातात.

जेव्हा अशा पायझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलला इच्छित दिशेने ताणले किंवा संकुचित केले जाते, तेव्हा त्याच्या काही पृष्ठभागांवर लहान संभाव्य फरकासह विरुद्ध विद्युत शुल्क दिसून येते.

जर आपण या चेहऱ्यांवर एकमेकांशी जोडलेले इलेक्ट्रोड्स ठेवले, तर क्रिस्टलच्या कॉम्प्रेशन किंवा स्ट्रेचिंगच्या क्षणी, इलेक्ट्रोड्सद्वारे तयार केलेल्या सर्किटमध्ये एक लहान विद्युत आवेग दिसून येईल.हे पीझोइलेक्ट्रिक प्रभावाचे प्रकटीकरण असेल... सतत दाबाने, असा आवेग होणार नाही.

या क्रिस्टल्सच्या अंगभूत गुणधर्मांमुळे अचूक आणि संवेदनशील उपकरणे तयार करणे शक्य होते.

पिझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल अत्यंत लवचिक आहे. जेव्हा शक्ती विकृत होते, तेव्हा क्रिस्टल जडत्वाशिवाय त्याच्या मूळ आकारात आणि आकारात परत येतो. पुन्हा प्रयत्न करणे किंवा जे आधीपासून लागू केले गेले आहे ते बदलणे फायदेशीर आहे आणि ते त्वरित नवीन वर्तमान प्रेरणासह प्रतिसाद देईल. अत्यंत कमकुवत यांत्रिक कंपनांपर्यंत पोहोचण्यासाठी हा सर्वोत्तम रेकॉर्डर आहे. व्हायब्रेटिंग क्रिस्टलच्या सर्किटमधील विद्युतप्रवाह लहान आहे आणि क्युरी बंधूंनी पिझोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा शोध लावला तेव्हा ही अडचण होती.

आधुनिक तंत्रज्ञानामध्ये, हा अडथळा नाही, कारण विद्युत प्रवाह लाखो वेळा वाढविला जाऊ शकतो. आता हे ज्ञात आहे की विशिष्ट क्रिस्टल्समध्ये अत्यंत महत्त्वपूर्ण पीझोइलेक्ट्रिक प्रभाव असतो. आणि त्यांच्याकडून प्राप्त होणारा विद्युत् प्रवाह लांब अंतरावरील तारांवर प्रसारित केला जाऊ शकतो, अगदी पूर्व प्रवर्धनाशिवाय.

धातू उत्पादनांमधील दोष शोधण्यासाठी अल्ट्रासोनिक दोष शोधण्यासाठी पिझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल्सचा वापर केला गेला आहे. रेडिओ फ्रिक्वेन्सी स्थिरीकरणासाठी इलेक्ट्रोमेकॅनिकल कन्व्हर्टरमध्ये, मल्टी-चॅनेल टेलिफोन कम्युनिकेशनच्या फिल्टरमध्ये जेव्हा एकाच वायरवर अनेक संभाषणे आयोजित केली जातात, दबाव आणि लाभ सेन्सर, अडॅप्टरमध्ये, येथे प्रचंड कंपनसंख्या असलेल्या (ध्वनिलहरी) सोल्डरिंग — बर्‍याच तांत्रिक क्षेत्रांमध्ये, पायझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल्सने त्यांचे स्थिर स्थान घेतले आहे.

पायझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल्सचा एक महत्त्वाचा गुणधर्म म्हणजे रिव्हर्स पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव देखील होता... जर क्रिस्टलच्या काही पृष्ठभागांवर विरुद्ध चिन्हांचे शुल्क लागू केले गेले, तर या प्रकरणात क्रिस्टल्स स्वतःच विकृत होतील.जर एखाद्या क्रिस्टलवर ऑडिओ फ्रिक्वेन्सीची विद्युत स्पंदने लागू केली गेली, तर ती त्याच वारंवारतेने कंपन करण्यास सुरवात करेल आणि आसपासच्या हवेत ध्वनी लहरी उत्तेजित होतील. त्यामुळे एकच क्रिस्टल मायक्रोफोन आणि स्पीकर दोन्ही म्हणून काम करू शकतो.

पीझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल्सचे आणखी एक वैशिष्ट्य त्यांना आधुनिक रेडिओ तंत्रज्ञानाचा अविभाज्य भाग बनवते. यांत्रिक कंपनांची नैसर्गिक वारंवारता धारण करून, जेव्हा लागू केलेल्या पर्यायी व्होल्टेजची वारंवारता त्याच्याशी जुळते तेव्हा क्रिस्टल विशेषतः जोरदारपणे कंपन करू लागतो.

हे इलेक्ट्रोमेकॅनिकल रेझोनान्सचे प्रकटीकरण आहे, ज्याच्या आधारावर पायझोइलेक्ट्रिक स्टेबिलायझर्स तयार केले जातात, ज्यामुळे सतत दोलनांच्या जनरेटरमध्ये स्थिर वारंवारता राखली जाते.

ते यांत्रिक कंपनांना त्याच प्रकारे प्रतिसाद देतात ज्यांची वारंवारता पीझोइलेक्ट्रिक क्रिस्टलच्या नैसर्गिक कंपन वारंवारतेशी जुळते. हे आपल्याला ध्वनिक उपकरणे तयार करण्यास अनुमती देते जे सर्व ध्वनींमधून निवडतात जे केवळ एका किंवा दुसर्‍या उद्देशासाठी आवश्यक असतात.

पिझोइलेक्ट्रिक उपकरणांसाठी संपूर्ण क्रिस्टल्स घेतले जात नाहीत. क्रिस्टल्स त्यांच्या क्रिस्टलोग्राफिक अक्षांच्या संदर्भात काटेकोरपणे केंद्रित स्तरांमध्ये कापले जातात, हे स्तर आयताकृती किंवा गोलाकार प्लेट्समध्ये बनवले जातात, ज्या नंतर विशिष्ट आकारात पॉलिश केल्या जातात. प्लेट्सची जाडी काळजीपूर्वक राखली जाते कारण दोलनांची रेझोनंट वारंवारता त्यावर अवलंबून असते. दोन रुंद पृष्ठभागांवर धातूच्या थरांनी जोडलेल्या एक किंवा अधिक प्लेट्सना पायझोइलेक्ट्रिक घटक म्हणतात.