बार्कहाउज़ेन प्रभाव

For धनात्मक प्रतिक्रिया लूप में स्थिर दोलनों की घटना, see बार्कहाउज़ेन स्थिरता मानदंड.

बार्कहाउज़ेन के मूल उपकरण की प्रतिकृति, जिसमें लोहे की पट्टी होती है जिसके चारों ओर (केंद्र में) तार का कुंडल होता है और कुंडल वैक्यूम ट्यूब एम्पलीफायर (बाएं) के माध्यम से ईयरफोन से जुड़ा होता है (दिखाया नहीं गया)। जब घोड़े की नाल के चुंबक (दाएं) को घुमाया जाता है, तो लोहे के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र दिशा से दूसरी दिशा में बदल जाता है, और इयरफ़ोन में बार्कहाउज़ेन की कर्कश ध्वनि सुनाई देती है।

लौहचुंबकीय पदार्थो में चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता (H) के कार्य के रूप में चुंबकत्व (J) या प्रवाह घनत्व (B) वक्र है। इनसेट में बार्कहाउज़ेन की छलांग दिखाई गई है।

बार्कहाउज़ेन ध्वनि की उत्पत्ति: जैसे ही डोमेन दीवार चलती है, यह क्रिस्टल लैटिस में दोष पर पकड़ लेती है, फिर इसे पार कर जाती है, जिससे चुंबकीय क्षेत्र में अचानक परिवर्तन होता है।

बार्कहाउज़ेन प्रभाव फेरोमैग्नेट के चुंबकीय आउटपुट में ध्वनि को दिया गया नाम है जब उस पर प्रयुक्त चुंबकीय बल परिवर्तित हो जाता है। 1919 में जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक बार्कहाउज़ेन द्वारा खोजा गया, यह चुंबकीय डोमेन के आकार में तीव्रता से परिवर्तन (इसी तरह लौहचुंबकीय पदार्थो में चुंबकीय रूप से उन्मुख परमाणु) के कारण होता है।

ध्वनिकी और चुंबकत्व में बार्कहाउज़ेन के कार्य ने उस खोज की उत्पति दी, जो की 1906 में पियरे-अर्नेस्ट वीज़ द्वारा प्रस्तावित लौहचुंबकत्व के चुंबकीय डोमेन सिद्धांत का समर्थन करने वाले प्रायोगिक साक्ष्य का मुख्य टुकड़ा बन गया था। बार्कहाउज़ेन प्रभाव फेरोमैग्नेटिक डोमेन, या संरेखित परमाणु मैग्नेट (स्पिन (भौतिकी) के सूक्ष्म समूहों) के आकार और अभिविन्यास में अचानक परिवर्तनों की श्रृंखला है, जो आकर्षण संस्कार या डीमैग्नेटाइजेशन की निरंतर प्रक्रिया के समय होता है। बार्कहाउज़ेन प्रभाव ने लौहचुंबकीय डोमेन के अस्तित्व के लिए प्रत्यक्ष प्रमाण प्रस्तुत किया, जिसे पहले सैद्धांतिक रूप से प्रतिपादित किया गया था। हेनरिक बार्कहाउज़ेन ने पाया कि लोहे जैसे लौहचुंबकीय पदार्थ के टुकड़े पर लगाए गए चुंबकीय क्षेत्र की धीमी, सुचारू वृद्धि के कारण यह , निरंतर नहीं किन्तु सूक्ष्म चरणों में चुंबकीय हो जाता है।

बार्कहाउज़ेन ध्वनि

इस प्रकार से जब लौहचुंबकीय पदार्थो के टुकड़े के माध्यम से बाहरी चुंबकीयकरण क्षेत्र को बदल दिया जाता है, उदाहरण के लिए चुंबक को लोहे की छड़ की ओर या उससे दूर ले जाकर, पदार्थो का चुंबकत्व असंतुलित परिवर्तनों की श्रृंखला में बदलता है, जिससे लोहे के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह में उछाल होता है. इनका पता एम्पलीफायर और ध्वनि-विस्तारक यंत्र से जुड़े बार के चारों ओर तार की कुंडली घुमाकर लगाया जा सकता है। पदार्थो के चुंबकीयकरण में अचानक परिवर्तन से कुंडल में वर्तमान पल्स उत्पन्न होते हैं, जो प्रवर्धित होने पर लाउडस्पीकर में ध्वनि उत्पन्न करते हैं। यह कर्कश ध्वनि उत्पन्न करता है, जिसकी तुलना कैंडी को खोलने, राइस क्रिस्पिज़, या लॉग फायर की ध्वनि से की गई है। यह ध्वनि, जिसे सबसे पहले जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक बार्कहाउसेन ने खोजा था, बार्कहाउसेन ध्वनि कहा जाता है। डिटेक्टिंग कॉइल में रखी पदार्थो पर केवल यांत्रिक तनाव (जैसे झुकना) प्रयुक्त करके समान प्रभाव देखा जा सकता है।

ये चुंबकीयकरण उछाल लौहचुंबकीय डोमेन के आकार या घूर्णन में अलग-अलग परिवर्तनों के कारण होते हैं। चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन के जवाब में क्रिस्टल जालक के अन्दर चलने वाली डोमेन दीवारों द्वारा, निकटतम डोमेन में स्पिन के साथ संरेखित करने के लिए दीवार के पास द्विध्रुवों की स्पिन परिवर्तन की प्रक्रिया द्वारा डोमेन का आकार परिवर्तित होता है। आदर्श क्रिस्टल जालक में यह सतत प्रक्रिया हो सकती है, किन्तु वास्तविक क्रिस्टल में जालक में स्थानीय दोष, जैसे अशुद्धता परमाणु या संरचना में अव्यवस्थाएं स्पिन के परिवर्तन में अस्थायी बाधाएं उत्पन्न करती हैं, जिससे डोमेन दीवार दोष लटक जाती है। जब चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन दोष पर स्थानीय ऊर्जा बाधा को दूर करने के लिए पर्याप्त सशक्त हो जाता है, तो यह परमाणुओं के समूह को ही बार में अपने स्पिन को फ्लिप करने का कारण बनता है, क्योंकि डोमेन दीवार दोष को पार कर जाती है। चुंबकत्व में यह अचानक परिवर्तन बार के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह में क्षणिक परिवर्तन का कारण बनता है, जिसे कॉइल द्वारा ईयरफोन में क्लिक के रूप में उठाया जाता है।

इन दोषों के माध्यम से घूमने वाली डोमेन दीवारों के कारण होने वाली ऊर्जा हानि लौहचुंबकीय पदार्थो के हिस्टैरिसीस वक्र के लिए उत्तरदायी है। किन्तु उच्च चुंबकीय बलशीलता वाली लौहचुम्बकीय पदार्थो में अधिकांशतः ये दोष अधिक होते हैं, इसलिए वे किसी दिए गए चुंबकीय प्रवाह परिवर्तन के लिए अधिक बार्कहाउज़ेन ध्वनि उत्पन्न करते हैं, जबकि सिलिकॉन स्टील ट्रांसफार्मर लेमिनेशन जैसी निम्न बलवाचकता वाली पदार्थो को दोषों को नष्ट करने के लिए संसाधित किया जाता है, इसलिए वे निम्न बार्कहाउज़ेन ध्वनि उत्पन्न करते हैं।

व्यावहारिक उपयोग

लौहचुंबकीय पदार्थो के गैर-हानिकारक परीक्षण के लिए सेट-अप: हरा - चुंबकीय घोड़े का अंसबंध, लाल - आगमनात्मक सेंसर, ग्रे - परीक्षण के अधीन नमूना है।

इस प्रकार से किसी दी गई पदार्थो के लिए बार्कहाउज़ेन ध्वनि की मात्रा अशुद्धियों, क्रिस्टल अव्यवस्थाओं आदि की मात्रा से जुड़ी होती है और ऐसी पदार्थो के यांत्रिक गुणों का उचित संकेत हो सकती है। इसलिए, बार्कहाउज़ेन ध्वनि का उपयोग चक्रीय यांत्रिक तनाव (जैसे पाइपलाइन परिवहन में) या उच्च-ऊर्जा कणों (जैसे परमाणु रिएक्टर) या पदार्थो जैसे चुंबकीय पदार्थो में यांत्रिक गुणों के क्षरण के गैर-विनाशकारी मूल्यांकन की विधि के रूप में किया जा सकता है। और उच्च शक्ति वाले स्टील जो पीसने से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। ऐसे उद्देश्य के लिए सरल गैर-विनाशकारी सेट-अप का योजनाबद्ध आरेख दाईं ओर दिखाया गया है।

बार्कहाउज़ेन ध्वनि विभिन्न नैनोफैब्रिकेशन प्रक्रियाओं जैसे प्रतिक्रियाशील आयन उत्कीर्णन या आयन मिलिंग मशीन का उपयोग करने के कारण सूक्ष्म फिल्म संरचना में शारीरिक क्षति का संकेत भी दे सकता है।

विएगैंड प्रभाव बार्कहाउज़ेन प्रभाव का स्थूल विस्तार है, क्योंकि विएगैंड तार के विशेष उपचार के कारण तार बड़े चुंबकीय डोमेन के रूप में स्थूल रूप से कार्य करता है। विगैंड सेंसर के बाहरी शेल में कई छोटे उच्च-सक्रियता डोमेन एक हिमस्खलन में बदल जाते हैं, जिससे विएगैंड प्रभाव का तीव्र चुंबकीय क्षेत्र परिवर्तन उत्पन्न होता है।

बाहरी संबंध

• Barkhausen Effect Video demonstrating the effect
• Barkhausen Noise grinding burn and heat treat defect monitoring Archived 2014-03-22 at the Wayback Machine
• What is Barkhausen noise