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1.चुंबक विकास और परीक्षण की प्रमुख सुविधाएं:
I.चुंबक के विकास के लिए उपलब्ध सामान्य मशीनरी जैसा कि चित्र-1 में दिखाया |
चित्र 1: त्वरक चुंबक के विकास के लिए सामान्य मशीनरी
AMTD में उपलब्ध सामान्य मशीनरी में एक खराद, रेडियल ड्रिलिंग मशीन, वर्टिकल बैंड आरा, कतरने की मशीन, स्लाटिंग मशीन, हैंड प्रेस, ड्रिलिंग सह मिलिंग मशीन, पोर्टेबल हैंड ग्राइंडर, कई निरीक्षण उपकरण / गैजेट्स आदि शामिल हैं।
II. चुंबक कुंडलियों के विकास के लिए सुविधाएं:
(a) द्विध्रुवीय चुंबक कॉइल्स वाइंडिंग मशीन
चुंबक की कुंडलियों के विकास के लिए सुविधाएं: द्विध्रुवीय चुंबक कुंडलियों के लिए वाइंडिंग मशीन: मशीन का उपयोग द्विध्रुवीय चुंबक के लिए सिंगल / डबल पैनकेक कॉइल की वाइंडिंग के लिए किया गया है। इस मशीन को वाइंडिंग जुड़नार के घूर्णन के लिए, कम गति वाली गियर मोटर, कंडक्टर पर इंसुलेशन को लपेटने के लिए ऑटो टैपिंग हेड, कंडक्टर स्ट्रेटनिंग तथा टेंशनिंग यूनिट आदि से लैस किया गया है। द्विध्रुवीय चुंबक कॉइल्स वाइंडिंग मशीन का विवरण चित्र-2 में दिखाया गया है। चित्र -3 निर्वात के तहत इपॉक्सी राल के साथ वाइंडिंग की गयी द्विध्रुवीय चुंबक कुण्डली को दर्शाता है।
चित्र 2: द्विध्रुवीय चुंबक कॉइल्स वाइंडिंग मशीन
चित्र 3 : एपॉक्सी-राल में एनकैप्सुलेट द्विध्रुवीय चुंबक कॉइल्स
(b) क्वाड्रूपोल और सेक्स्टुपोल चुंबकों की कुंडलियों के लिए वाइंडिंग मशीन:
इस अर्ध-स्वचालित मशीन का उपयोग विभिन्न परतों में निर्दिष्ट वाइंडिंग के साथ रेस-ट्रैक प्रकार की कुंडलियों की वाइंडिंग के लिए किया गया है। क्वाड्रूपोल और सेक्स्टुपोल वाइंडिंग मशीन का विवरण चित्र-4 में दिखाया गया है। चित्र-5 इपोक्सी-राल एनकैप्सुलेशन प्लांट और कॉइल, एपॉक्सी राल में एनकैप्सुलेट सेक्स्टुपोल और क्वाड्रूपोल चुंबक के कुंडलियों को दर्शाया गया है।
चित्र 4: क्वाड्रूपोल और सेक्स्टुपोल चुंबक कॉइल के लिए अर्ध-स्वचालित वाइंडिंग मशीन। (मुख्य मोटर एच.पी.: 2, विंडिंग गति: 1 - 5 आरपीएम, ऑटो टैपिंग हेड और पिच समायोजन)
चित्र 5: एपॉक्सी-राल एनकैप्सुलेशन प्लांट (बाएं), क्वाड्रूपोल और सेक्स्टुपोल चुंबक के एन्कोप्सुलेटेड कॉइल्स का श्रृंखला उत्पादन (दायाँ)
(c) चुंबक कॉइल निरीक्षण सुविधाएं:
विनिर्मित चुंबक कुंडलियों के परीक्षण के लिए कई परीक्षण उपकरण (चित्र 6) विकसित किए गए हैं। (i) कुण्डली के प्रतिरोध और प्रेरण को मापने के लिए उपकरण; (ii) 1000 V तक के कॉइल इंसुलेशन की जाँच के लिए इंटर-टर्न कॉइल इंसुलेशन टेस्ट सेट-अप। इसके अलावा, जल द्वारा द्वारा ठंडा की जाने वाली चुंबक कुण्डलियों के रिसाव परीक्षण के लिए एक हाइड्रोलिक-न्यूमेटिक टेस्ट सेट-अप (चित्र 7) विकसित किया गया है।
चित्र 6: चुंबक कॉइल के लिए विद्युत परीक्षण गैजेट(i) प्रतिरोध और प्रेरण माप (ii) इंटर-टर्न कॉइल इंसुलेशन टेस्ट
चित्र 7: वॉटर कूल्ड चुंबक कॉइल के लिए हाइड्रोलिक-न्यूमेटिक परीक्षण सेट-अप
III. अल्प चालकता जल (LCW) संयंत्र:
AMTD में उच्च विद्युत धारा घनत्व वाले चुंबक परीक्षण के दौरान ठंडा करने के लिए 700 kW, 650 LPM और 10 बार दाब वाला अल्प चालकता-युक्त जल प्रोसेसिंग प्लांट स्थापित किया गया है। चित्र 8 LCW संयंत्र के बाहरी दृश्य को दर्शाता है और चित्र 9 अंदर की प्रक्रिया मशीनरी दिखाता है।
चित्र 8: AMTD में स्थापित LCW संयंत्र
चित्र 9: LCW संयंत्र
AMTD में सामग्री हैंडलिंग सुविधाएँ:
विभिन्न चुम्बकों को उनके विकास के दौरान संभालने के लिए कई सामग्री हैंडलिंग उपकरण (MHE) लगाए गए हैं। इनमें 1-2 MT जिब क्रेन, मोनो रेल क्रेन, 5-10 MT ईओटी क्रेन और 50 MT ईओटी क्रेन शामिल हैं। 50 MT (11.5 मीटर स्पैन) ईओटी क्रेन RRCAT में अब तक स्थापित सबसे उच्च क्षमता वाली क्रेन है । चित्र-10 बड़े आकार के विद्युत चुम्बकों को संभालने के लिए MTLab में स्थापित 50 MT ईओटी क्रेन को दर्शाता है।
चित्र-10: एमटी लैब में स्थापित 50 MT ईओटी क्रेन
चुंबकीय क्षेत्र के मापन की सुविधाएँ:
(1) हाल प्रोब (Hall probe) पर आधारित 3-डी मैग्नाफ्लक्स फील्ड मैपिंग मशीन:
इसे मुख्य रूप से द्विध्रुवीय चुम्बकों के चुंबकीय क्षेत्र के माप के लिए विकसित किया गया है। तीन परस्पर लम्बवत अक्षों (X, Y & Z) में सिस्टम की स्ट्रोक लंबाई क्रमशः 3m x 0.8m x 0.6m है। तीनों अक्षों में स्थितीय यथार्थता ± 0.01 मिमी / 1000 मिमी है। एक जॉयस्टिक लटकन के माध्यम से मैनुअल और क्रमादेशित रूप में ऑटो-मोड में संचालित करने के प्रावधान के साथ पूर्ण प्रणाली कम्यूटर नियंत्रित है। चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण के लिए स्थिति और संबंधित चुंबकीय क्षेत्र के मान एक साथ प्राप्त किए जाते हैं। चित्र-11 में 3-डी मैग्नाफ्लक्स फ़ील्ड मैपिंग मशीन को दिखाया गया है।
चित्र-11: द्विध्रुवीय चुम्बक के लिए 3-डी मैग्नाफ्लक्स फील्ड मैपिंग मशीन
(2) रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली:
मेसर्स डैनफिसिक, डेनमार्क द्वारा आपूर्ति की गई यह मशीन बड़ी एपर्चर रोटेटिंग कॉइल माप प्रणाली (हार्मोनिक बेंच मॉडल 692), 7 टन तक के मल्टीपोल चुंबकों (क्वाड्रुपोल, सेक्स्टुपोल चुम्बक आदि) में हार्मोनिक्स की माप के लिए स्थापित की गई है। । इस बेंच में एकीकृत मुख्य हार्मोनिक्स में ±3x10-4 माप सटीकता है और प्रमुख कुंडल त्रिज्या पर मुख्य घटक के साथ मल्टीपल घटकों के एकीकृत क्षेत्रों के बीच ±3x10-4 अनुपात है। चित्र-12 में रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली को एक बड़े एपर्चर (dia : 310 मिमी) क्वाड्रुपोल चुंबक के साथ दिखाया गया है।
चित्र-12 चतुर्ध्रुवी चुंबक के साथ रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली
(3) स्वदेशी रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली:
रोटेटिंग कॉइल आधारित इस चुंबकीय माप प्रणाली को मल्टीपोल मैग्नेट केअभिलक्षणन के लिए घर में विकसित किया गया है। चित्र-13 में स्वदेशी रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली तथा इसमें शामिल उपकरणों को दिखाया गया है जिनमें एक घूमने वाली कुंडली, कॉइल असेंबली को घुमाने के लिए DC मोटर, असेंबली एनकोडर और फ्लक्स माप के लिए एक डिजिटल इंटीग्रेटर (PDI-5025 ) लगे हैं। स्वदेशी रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली में मापे गए क्वाड्रुपोल उच्चतर क्रम मल्टीपोल घटकों के परिणाम, मैसर्स डैनफिसिक की माप प्रणाली से प्राप्त परिणामों के साथ अच्छे मेल खाते हैं।
चित्र-13: स्वदेशी रोटेटिंग कॉइल मल्टीपोल माप प्रणाली, क्वाड्रुपोल चुंबक के साथ
(4) स्वदेशी स्ट्रेच वायर माप प्रणाली:
डीसी चुंबकीय क्षेत्र के अंदर एक एक तने हुए तार को ले जाकर चुंबकीय फ्लक्स की माप के लिए यह प्रणाली घर में विकसित की गई है। इस प्रणाली में एक लंबा तार लूप, मोटरों द्वारा नियंत्रित स्थानांतरण प्रणाली और फ्लक्स माप के लिए एक डिजिटल इंटीग्रेटर शामिल हैं। इस का उपयोग किसी परिनालिका (सोलेनोइड) चुंबक के चुंबकीय अक्ष को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। चुंबकीय केंद्र के लिए अक्ष के माप की RMS पुनरावृत्ति ~ 0.2 मिमी और अक्ष के कोणीय अभिविन्यास के लिए ~ 0.3 mrad पाए गए हैं जो आम तौर पर कम ऊर्जा के रैखिक त्वरकों के लिए इस्तेमाल किए गए सोलेनोइड के लिए निर्दिष्ट सीमा के पूर्णतः भीतर हैं ।
चित्र -14: सोलनॉइड के चुंबकीय अक्ष के मापन के लिए तना हुए तार माप सेटअप (बाएं); सोलेनोइड के एपर्चर से गुजरते हुए तने हुए तार का बड़ा दृश्य (दायाँ)
(5)स्थाई चुम्बकों के मैग्नेटाइजेशन के लिए 5 टेस्ला स्पंदित मैग्नेटाइज़र:
5T स्पंदित मैग्नेटाइज़र प्रणाली को बड़े आकार के सिरेमिक और NdFeB मैग्नेट (90 मिमी व्यास) के मैग्नेटाइजेशन के लिए विकसित किया गया है। यह एक कैपेसिटर डिस्चार्ज टाइप मैग्नेटाइज़र है जो सोलेनोइड में लगभग 5T के शिखर चुंबकीय क्षेत्र की एकल दिशात्मक स्पंद उत्पन्न करता है।
चित्र-15: 5 टेस्ला स्पंदित मैग्नेटाइज़र
(6) उच्च ऊर्जा विरल मृदा (rare earth) चुम्बकों के अभिलक्षणन के लिए एम-एच लूप ट्रेसर प्रणाली:
कैपेसिटर डिस्चार्ज विधि का उपयोग करके एक एम-एच लूप ट्रेसर विकसित किया गया है जो सोलेनोइड में लगभग 5 टेस्ला के शिखर मूल्य के चुंबकीय क्षेत्र का एकदिश साइनसोइडल स्पंद उत्पन्न करता है। इस प्रणाली का उपयोग NdFeB और स्ट्रोंटियम फेराइट मैग्नेट (25 मिमी व्यास) के अभिलक्षणन के लिए किया जाता है। स्थायी चुम्बक के अभिलक्षणन के लिए, पदार्थ को दूसरे चतुर्थांश में लाने से पहले हार्ड संतृप्त क्षेत्र लगाया जाता है।
चित्र-16: एम-एच लूप ट्रेसर
(7)नरम चुंबकीय पदार्थों के DC लक्षण-वर्णन के लिए डीसी पारगम्यतामापी: 0.05 Hz पर
नरम चुंबकीय पदार्थों के DC B-H लूप को प्लॉट करने के लिए एक डीसी पारगम्यतामापी (DC permeameter) प्रणाली विकसित की गई है। यह प्रणाली 0.3 टेस्ला / सेकंड के बराबर dB/dt को स्थिर रखती है, जो निग्रहिता (coercivity) माप की त्रुटि को कम करती है।
प्रणाली की विशेषताएं:
(i) dB / dt को स्थिर रखती है जो कम प्रतिरोधकता और उच्च पारगम्यता परीक्षण नमूने में प्रेरित भंवर धाराओं के कारण त्रुटि को कम करता है।
(ii) इंटेग्रेटिंग सर्किट की 20 सेकंड से अधिक समय में बहुत कम ड्रिफ्ट
चित्र-17: DC permeameter
(8) कमजोर चुंबकीय पदार्थों के अभिलक्षणन के लिए माप सेटअप:
कमजोर चुंबकीय नमूनों की चुंबकीय संवेदनशीलता की माप के लिए एक सेटअप विकसित किया गया है। यह नमूने में मैग्नेटाइजेशन के माप पर आधारित है, जिसे कम्पेंसेटेड सेंसिंग कॉइल और सोलनॉइड द्वारा मापा जाता है ।
चित्र-18: कमजोर चुंबकीय पदार्थों के लक्षण वर्णन के लिए माप सेटअप
(9) RF स्वीपिंग तकनीक का उपयोग करते हुए FMR मापन सेटअप:
FMR अनुनाद रेखा की चौड़ाई को मापने के लिए एक माप सेटअप विकसित किया गया है, जो कि विच्छेदन प्रकार की समाक्षीय TL का उपयोग करता है। विच्छेदन प्रकार की समाक्षीय TL को स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है जो RF चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत होता है। जब RF चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति FMR आवृत्ति के साथ मेल खाती है, तो अनुनाद उत्पन्न होता है जो RF शक्ति का अधिकतम अवशोषण करता है, जिसे परावर्तित पैरामीटर S11 द्वारा मापा जाता है।
चित्र-19: FMR मापन सेटअप
(10) वाइड बैंड कॉम्प्लेक्स पारगम्यता मापन सेटअप:
यह माप ट्रांसमिशन लाइन तकनीक (ट्रांसमिशन / रिफ्लेक्शन पैरामीटर ) पर आधारित है, इसलिए इसका उपयोग व्यापक आवृत्ति रेंज के लिए किया जा सकता है।
चित्र-20: वाइड बैंड कॉम्प्लेक्स पारगम्यता मापन सेटअप
(11) फेराइट विकास सुविधाएं:
फेराइट के विकास के लिए पीएमएफटी लैब में निम्नलिखित सुविधाएं उपलब्ध हैं:
| Planetary ball mills. | Presses. |
| Furnaces (sintering and hydrogen annealing furnaces). | Microwave digestion system. |
| Lapping and polishing machine. | Precision slicing machine. |
| Surface grinding machine. | Thermal spray alumina coating system. |
(12) स्थायी चुंबक ब्लॉकों की गुणधर्म के लिए हेल्म्होलत्ज़ कुंडली माप प्रणाली
सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश इंसर्शन उपकरण अंडरुलेटर्स हैं। समैरियम कोबाल्ट और नियोडिमियम आयरन बोरॉन जैसे स्थायी चुंबक ब्लॉकों का उपयोग करके अंडरुलेटर्स का निर्माण किया जाता है। एक अंडरुलेटर के चुंबकीय क्षेत्र की गुणवत्ता प्रत्येक स्थायी चुंबक ब्लॉक के चुंबकीय गुणों की भिन्नता पर निर्भर करती है। इसलिए प्रत्येक ब्लॉक के चुंबकीय गुणों को ठीक से मापा जाना चाहिए और तदनुसार डिवाइस के चुम्कीय क्षेत्र इंटीग्रल और फेज त्रुटि को कम करने के लिए अंडरुलेटर की असेंबली में उपयोग किए जाने से पहले क्रमबद्ध किया जाना चाहिए। स्थायी चुंबक ब्लॉकों को चिह्नित करने के लिए एक हेल्महोट्ज़ कुंडली माप प्रणाली विकसित की गयी है जिसे चित्र 21 में दर्शाया गया है। इस मापने की प्रणाली में 400 मिमी त्रिज्या के दो समान वृताकार कुंडली होती हैं जिन्हें समाक्षीय रूप से त्रिज्या के बराबर दूरी पर रखा जाता है। प्रत्येक कॉइल के घुमावों की संख्या 3000 है। साथ में एल्यूमीनियम शाफ्ट के साथ ऊर्ध्वाधर रोटरी यांत्रिक प्रणाली होती हे जिसमे एक चुम्बक होल्डर होता हे जो चुम्बक को कुंडली जोड़ी के केंद्र पर रखता है।
चित्र 21: स्थायी चुंबक ब्लॉक के गुणधर्म मापन के लिए हेल्महोल्ट्ज़ कुंडली सेटअप
एन्कोडर (अल्प्त्मांक: 0.0220 डिग्री) से जुड़े मोटर चालित तंत्र द्वारा चुम्बक नमूने का घूर्णन कुंडल में वोल्टेज को प्रेरित करता है। एकीकृत वोल्टेज (चुम्बिय फ्लक्स) को डिजिटल इंटीग्रेटर (पीडीआई -5025) द्वारा मापा जाता है। डीसी मोटर, डिजिटल एनकोडर और इंटीग्रेटर एक पीसी के साथ जुड़े हुए हैं। चित्र 22 माप सेटअप के लिए नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण के लिए विकसित जीयूआई को दिखाता है।
चित्र 22: हेल्महोल्ट्ज़ कुंडली मापन सेटअप के लिए GUI का स्नैपशॉट
इस माप प्रणाली की चुंबकीय आघूर्ण की कुल ताकत और चुंबकीय आघूर्ण के घटकों के कोणीय अभिविन्यास की मेज़रमेंट repeatability कुल चुम्बकीय आघूर्ण के सापेक्ष 0.1% और 0.10 डिग्री क्रमशः से कम है
(13) परिष्कृत स्वदेशी घूर्णी कुण्डली बहुध्रुवी मापन प्रणाली:
वर्त्तमान घूर्णी कुंडली बहुध्रुवी मापन प्रणाली में बहुध्रुवी चुम्बकों के संरेखण के लिए एक मोटरयुक्त बहु-अक्षीय परिशुद्ध चुंबक पोजिशनिंग प्रणाली सफलतापूर्वक लगा दी गयी है। इस पोजिशनिंग प्रणाली की भार वहन क्षमता 10 kN है। यह रैखिक अक्षों पर ± 25 मिमी व घूर्णन ± 3 डिग्री तक के परास में चुम्बक को स्थापित कर सकता है । पोजिशनिंग सिस्टम की X, Y और Z अक्षों पर स्थितीय परिशुद्धता रैखिक ± 0.02 मिमी और घूर्णी परिशुद्धता ± 0.1 mrad है।
स्वदेशी रूप से विकसित इस सम्पूर्ण माप प्रणाली को चित्र 23 में दिखाया गया है । इसमें एक घूर्णी कुंडली, सेंसर कुंडली, असेंबली को घुमाने के लिए एक डीसी मोटर तथा फ्लक्स मापने के लिए एक इंक्रीमेंटल एनकोडर और एक डिजिटल इंटीग्रेटर (PDI-5025) लगे हैं। इस प्रणाली से मापे गए बहुध्रुवी चुंबक के हायर आर्डर मल्टीपोल के परिणाम मैसर्स डैनफीजिक (Danfysik) की माप प्रणाली से मापे गए परिणामों के समतुल्य हैं ।
चित्र 23 : स्वदेशी घूर्णी कुण्डली बहुध्रुवी मापन प्रणाली (षटध्रुवी चुम्बक का मापन करते हुए ), पोजिशनिंग सिस्टम के साथ
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