मिरर गैल्वेनोमीटर

एक दर्पण गैल्वेनोमीटर एक एमीटर है जो इंगित करता है कि उसने एक दर्पण के साथ एक प्रकाश किरण को विक्षेपित करके एक विद्युत प्रवाह को महसूस किया है। पैमाने पर प्रक्षेपित प्रकाश की किरण एक लंबे द्रव्यमान रहित सूचक के रूप में कार्य करती है। 1826 में, जोहान क्रिश्चियन पोगेंडॉर्फ ने विद्युत धाराओं का पता लगाने के लिए दर्पण गैल्वेनोमीटर विकसित किया। कुछ मॉडलों में उत्पन्न प्रकाश के स्थान के बाद उपकरण को स्पॉट गैल्वेनोमीटर के रूप में भी जाना जाता है।

विश्वसनीय, स्थिर इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्धक के उपलब्ध होने से पहले मिरर गैल्वेनोमीटर का वैज्ञानिक उपकरणों में बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाता था। टेलीग्राफी के लिए उपयोग किए जाने वाले सीस्मोमीटर (भूकम्पमापी) और पनडुब्बी केबलों के लिए रिकॉर्डिंग उपकरण के रूप में सबसे साधारण उपयोग थे।

आधुनिक समय में, मिरर गैल्वेनोमीटर शब्द का उपयोग उन उपकरणों के लिए भी किया जाता है जो एक गैल्वेनोमीटर सेट-अप के माध्यम से दर्पण को घुमाकर लेज़र बीम को स्थानांतरित करते हैं, सर्वो-जैसे नियंत्रण पाश के साथ, प्रायः गैल्वो को संक्षिप्त किया जाता है।

केल्विन का गैल्वेनोमीटर
दर्पण गैल्वेनोमीटर में विलियम थॉमसन द्वारा काफी सुधार किया गया था, जो बाद में लॉर्ड केल्विन बन गए। उन्होंने दर्पण गैल्वेनोमीटर शब्द गढ़ा और 1858 में उपकरण का पेटेंट कराया। थॉमसन का इरादा उपकरण को बहुत लंबे पनडुब्बी टेलीग्राफ केबलों पर कमजोर सिग्नल धाराओं को पढ़ने का था। यह उपकरण इससे पहले के किसी भी उपकरण की तुलना में कहीं अधिक संवेदनशील था, जिससे इसके निर्माण और जलमग्नता के दौरान एक केबल के कोर में थोड़ी सी भी खराबी का पता लगाने में सहायता मिली थी।

1857 में ट्रान्साटलांटिक टेलीग्राफ केबल बिछाने के असफल प्रयास में भाग लेने के बाद थॉमसन ने फैसला किया कि उन्हें एक अत्यंत संवेदनशील उपकरण की आवश्यकता है। उन्होंने अगले वर्ष एक नए अभियान की प्रतीक्षा करते हुए उपकरण पर काम किया। उन्होंने पहली बार 1849 में तंत्रिका संकेतों की गति को मापने के लिए हरमन वॉन हेल्महोल्ट्ज़ द्वारा उपयोग किए गए गैल्वेनोमीटर में सुधार करने पर ध्यान दिया। हेल्महोल्ट्ज़ के गैल्वेनोमीटर में चलती सुई के लिए एक दर्पण लगा हुआ था, जिसका उपयोग प्रकाश की किरण को विपरीत दीवार पर प्रोजेक्ट करने के लिए किया जाता था, इस प्रकार सिग्नल को बहुत अधिक बढ़ाया जाता था। थॉमसन का इरादा गतिमान भागों के द्रव्यमान को कम करके इसे और अधिक संवेदनशील बनाने का था, लेकिन प्रेरणा की एक चमक में, अपने मोनोकल से परावर्तित प्रकाश को अपनी गर्दन के चारों ओर लटकाते हुए देखते हुए, उन्होंने महसूस किया कि वह सुई और उसके बढ़ते हुए को पूरी तरह से दूर कर सकते हैं। इसके बजाय उन्होंने शीशे के एक छोटे से टुकड़े का उपयोग किया, जिसमें चुंबकीय स्टील का एक छोटा सा टुकड़ा पीठ पर चिपका हुआ था। यह फिक्स्ड सेंसिंग कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र में एक धागे द्वारा निलंबित कर दिया गया था। इस विचार को आज़माने की हड़बड़ी में, थॉमसन ने पहले अपने कुत्ते के बालों का उपयोग किया, लेकिन बाद में अपनी भतीजी एग्नेस की पोशाक से रेशम के धागे का उपयोग किया।

निम्नलिखित थॉमसन के उपकरण के एक समकालीन खाते से लिया गया है:

दर्पण गैल्वेनोमीटर में रेशम से ढके तांबे के तार की लंबी महीन कुंडली होती है। उस कुंडल के बीचोबीच, एक छोटे से वायु कक्ष के भीतर, एक छोटा गोल दर्पण सोता रेशम के एक ही रेशे से लटका हुआ है, जिसके पीछे चार छोटे चुम्बक लगे हुए हैं। प्रकाश की एक किरण एक दीपक से दर्पण पर फेंकी जाती है, और इसके द्वारा एक सफेद स्क्रीन पर परावर्तित होती है या कुछ फीट दूर होती है, जहां यह प्रकाश का एक उज्ज्वल स्थान बनाती है। जब उपकरण पर कोई करंट नहीं होता है, तो प्रकाश का स्थान स्क्रीन पर शून्य स्थिति पर स्थिर रहता है; लेकिन जैसे ही करंट कॉइल के लंबे तार से गुजरता है, निलंबित मैग्नेट क्षैतिज रूप से अपनी पूर्व स्थिति से मुड़ जाते हैं, दर्पण उनके साथ झुका होता है, और प्रकाश की किरण स्क्रीन के साथ एक तरफ या दूसरी तरफ विक्षेपित हो जाती है, तदनुसार वर्तमान की प्रकृति के लिए। यदि एक सकारात्मक विद्युत धारा शून्य के दाईं ओर एक विक्षेपण देती है, तो एक ऋणात्मक धारा शून्य के बाईं ओर एक विक्षेपण देगी, और इसके विपरीत।

दर्पण के आस-पास के छोटे कक्ष में हवा इच्छानुसार संकुचित होती है, ताकि एक कुशन की तरह कार्य किया जा सके और दर्पण की गति को धीमा कर दिया जा सके। इस प्रकार सुई को प्रत्येक विक्षेपण पर आलस्य से झूलने से रोका जाता है, और अलग-अलग संकेतों को अचानक प्रदान किया जाता है। एक रिसीविंग स्टेशन पर, केबल से आने वाली धारा को जमीन में भेजे जाने से पहले केवल कॉइल के माध्यम से पारित किया जाना है, और स्क्रीन पर घूमने वाला प्रकाश स्थान क्लर्क को अपनी सभी विविधताओं का ईमानदारी से प्रतिनिधित्व करता है, जो देख रहा है, इनकी व्याख्या करता है, और शब्द-दर-शब्द संदेश की दुहाई देता है। दर्पण और चुम्बकों का छोटा वजन जो इस उपकरण के गतिमान हिस्से का निर्माण करता है, और वह सीमा जिससे दर्पण की सूक्ष्म गति को प्रकाश की परावर्तित किरण द्वारा स्क्रीन पर आवर्धित किया जा सकता है, जो एक लंबे अस्पृश्य हाथ या सूचक के रूप में कार्य करता है, दर्पण गैल्वेनोमीटर को वर्तमान के प्रति आश्चर्यजनक रूप से संवेदनशील बनाता है, खासकर जब प्राप्त उपकरणों के अन्य रूपों के साथ तुलना की जाती है। एक अटलांटिक केबल के माध्यम से यूनाइटेड किंगडम से संयुक्त राज्य अमेरिका में संदेश भेजे जा सकते हैं और फिर से दूसरे के माध्यम से वापस जा सकते हैं, और वहां दर्पण गैल्वेनोमीटर पर प्राप्त विद्युत प्रवाह का उपयोग किया जा रहा है जो कि एक महिला की चांदी की थिम्बल से बनी खिलौना बैटरी से होता है, एक दाना जस्ता की, और अम्लीकृत पानी की एक बूंद।

इस अत्यधिक नाजुकता का व्यावहारिक लाभ यह है कि वर्तमान की सिग्नल तरंगें एक-दूसरे का इतनी बारीकी से अनुसरण कर सकती हैं कि लगभग पूरी तरह से विलीन हो जाती हैं, केवल एक बहुत ही मामूली वृद्धि और उनके शिखरों का गिरना, जैसे बहती हुई धारा की सतह पर लहरें, और अभी तक प्रकाश धब्बे प्रत्येक को जवाब देंगे। वर्तमान का मुख्य प्रवाह निश्चित रूप से स्पॉट के शून्य को स्थानांतरित कर देगा, लेकिन स्थान के इस परिवर्तन के ऊपर और ऊपर स्पॉट वर्तमान के क्षणिक उतार-चढ़ाव का पालन करेगा जो संदेश के व्यक्तिगत संकेतों का निर्माण करता है। शून्य के इस स्थानांतरण और तेजी से सिग्नलिंग द्वारा उत्पादित वर्तमान में बहुत मामूली वृद्धि और गिरावट के साथ, सामान्य लैंडलाइन उपकरण लंबे केबलों पर काम करने के लिए काफी अनुपयोगी हैं।

चल कुंडली गैल्वेनोमीटर
मूविंग कॉइल गैल्वेनोमीटर को लगभग 1880 में मार्सेल डेप्रेज़ और जैक्स-आर्सेन डी'आर्सोनवल द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित किया गया था। डिप्रेज़ के गैल्वेनोमीटर को उच्च धाराओं के लिए विकसित किया गया था, जबकि डी'आर्सनवल ने इसे कमजोर धाराओं को मापने के लिए डिज़ाइन किया था। केल्विन के गैल्वेनोमीटर के विपरीत, इस प्रकार के गैल्वेनोमीटर में, चुंबक स्थिर होता है और कॉइल को चुंबक के अंतराल में निलंबित कर दिया जाता है। कॉइल फ्रेम से जुड़ा दर्पण इसके साथ घूमता है। उपकरण का यह रूप अधिक संवेदनशील और सटीक हो सकता है और इसने अधिकांश अनुप्रयोगों में केल्विन के गैल्वेनोमीटर को बदल दिया। मूविंग कॉइल गैल्वेनोमीटर परिवेश चुंबकीय क्षेत्रों के लिए व्यावहारिक रूप से प्रतिरक्षा है। एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता चुंबकीय क्षेत्र में अपने आंदोलनों द्वारा कुंडल में प्रेरित धाराओं के कारण विद्युत चुम्बकीय बलों द्वारा उत्पन्न आत्म-भिगोना है। ये कुंडली के कोणीय वेग के समानुपाती होते हैं।

आधुनिक उपयोग
आधुनिक समय में, लेजर बीम को स्थानांतरित करने और दर्शकों के चारों ओर कोहरे में रंगीन ज्यामितीय पैटर्न बनाने के लिए लेजर लाइट शो में उच्च गति वाले दर्पण गैल्वेनोमीटर कार्यरत हैं। इस तरह के हाई-स्पीड मिरर गैल्वेनोमीटर अर्धचालक उपकरण निर्माण में लेजर नक़्क़ाशी वाले हाथ के औजारों, कंटेनरों और भागों से लेकर बैच-कोडिंग अर्धचालक वेफर तक हर चीज़ के लिए लेज़र मार्किंग सिस्टम के लिए उद्योग में अपरिहार्य साबित हुए हैं। लेजर स्पॉट की स्थिति को नियंत्रित करने के लिए CO2 नियंत्रण अवरक्त शक्ति लेजर मार्कर पर कार्टेशियन समन्वय प्रणाली। लेज़र एब्लेशन, लेज़र बीम मशीनिंग और वेफर डाइसिंग सभी औद्योगिक क्षेत्र हैं जहाँ हाई-स्पीड मिरर गैल्वेनोमीटर मिल सकते हैं। यह गतिमान कुंडल गैल्वेनोमीटर मुख्य रूप से 10−9 ए क्रम की बहुत कमजोर या निम्न धाराओं को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

गैल्वेनोमीटर की संचलन की पूरी रेंज में कुंडली के आर-पार चुंबकीय क्षेत्र को रेखीयकृत करने के लिए, नरम लोहे के सिलेंडर के डी'आर्सोनवल डिजाइन को बिना छुए कुंडली के अंदर रखा जाता है। यह समांतर रैखिक क्षेत्र के बजाय एक सुसंगत रेडियल क्षेत्र देता है।

यह भी देखें

 * स्ट्रिंग गैल्वेनोमीटर

बाहरी संबंध

 * Mirror Galvanometer - Interactive Java Tutorial National High Magnetic Field Laboratory