வான் டி கிராப் நிலை மின்னியற்றி

வான்-டி-கிராப் நிலை மின்னியற்றி (Van de Graaff generator) ஐந்து மெகா வோல்ட் அளவிலான நிலைமின்னியல் மின்னழுத்த வேறுபாடு உற்பத்தி செய்யப் பயன்படும் கருவி ஆகும். கூர்முனைச் செயல்பாட்டின் மூலம் உருவாக்கப்படும் நேர்மின் அயனிகளை ஒரு பட்டுத் துணியினால் செய்யப்பட்ட பட்டை ஒன்றின் வழியாக உள்ளீடற்ற உலோக கோளத்தில் நேர் மின்னோட்டம் சேமிக்கப்படுகிறது. வான்-டி-கிராப் நிலை மின்னியற்றியில் உயர் நேர்திசை மின்னழுத்தம் குறைந்த மின்னோட்டமாக சேமிக்கப்படுகிறது. 1929 ஆம் ஆண்டு ராபர்ட் ஜெ. வான் டி கிராப் என்பவர் இந்த மின்னியற்றியை வடிவமைத்தார். தற்போது சிறிய வான் டி கிராப் இயந்திரங்கள் பொழுதுபோக்குக்காகவும், ஆய்வகங்களில்  நிலைமின்னியல் பற்றி கற்றுக் கொள்ளவும், அறிவியல் அருங்காட்சியகங்களில் காட்சிப் பொருளாகவும் பயன்படுத்த உருவாக்கப்படுகிறது.

இந்த மின்னியற்றி தற்போது இயற்பியல் ஆய்வகங்களில் ஒரு துகள் முடுக்கியாக பயன்படுகிறது. ஒரு வெற்றிடக் குழாயில் உயர்திறன் மின்னழுத்தத்தை செயல்படுத்தும் போது அணுவியல் துகள்கள் முடுக்கமடைகின்றன. 1930 ஆம் ஆண்டு  சைக்ளோட்டிரான் கண்டுபிடிக்கப்படும் வரை இதுவே ஒரு மிகச் சிறந்த முடுக்கியாக செயல்பட்டது. இன்றும் கூட அணு மருத்துவத்துறைகளில் ஆற்றல் துகள்களை முடுக்கச் செய்வதற்கும், எலக்ட்ரான்களை முடுக்குவிக்கச் செய்து எக்சு-கதிர்களை உருவாக்கவும் நிலைமின்னியற்றி பயன்படுகிறது. ஒரு சிறந்த நிலை மின்னியற்றியால் 5 மெகா வோல்ட் மின்னழுத்த வேறுபாடு வரை உருவாக்கலாம்.

நிலை மின்னியற்றி, காப்பிடப்பட்ட வாயுக்களால் நிரப்பப்பட்டு அதிக அழுத்தத்தத்திலிருக்கும் தொட்டியினுள் வைக்கப்பட்டிருந்தால் 25 மெகா வோல்ட் வரை மின்னழுத்தம் தயாரிக்கலாம்.
இதன் செயல்பாடு நிலை மின்தூண்டல் மற்றும் கூர்முனை செயல்பாடு ஆகிய இரு தத்துவங்களின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது.

அமைப்பு

ஒரு உள்ளீடற்ற உலோகக் கோளம் மின்காப்புப் பெற்ற தூண்கள் மீது பொருத்தப் பட்டிருக்கும். கோளத்தின் மையத்தில் ஒரு கப்பியும் மின்காப்புத் தூணின் அடிப்பகுதிக்கு அருகில் ஒரு கப்பியும் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. பட்டுத் துணியிலான பட்டை ஒன்று கப்பிகள் வழியே செல்கிறது . இரு கப்பிகளும் மின் மோட்டார் ஒன்றின் உதவியுடன் தொடர்ந்து இயக்கப்படுகிறது. கப்பிகளுக்கு அருகே ஏராளமான கூர்முனைகள் கொண்ட இரண்டு சீப்பு வடிவ கடத்திகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. ஒரு சீப்பு மேலே இருக்கும் கப்பியின் அருகிலும் மற்றொன்று கீழே இருக்கும் கப்பியின் அருகிலும் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். கீழே இருக்கும் சீப்பு 10000 வோல்ட் மின்னழுத்தத்தோடு இணைக்கப்பட்டிருக்கும்.

உயர்ந்த மின் அழுத்தத்தின் காரணமாக கீழே இருக்கும் சீப்பைச் சுற்றியுள்ள காற்று அயனியாக்கபபடுகிறது. காற்றிலுள்ள எதிர் அயனிகள் கூர்முனைகள் நோக்கி நகர்கின்றன. நேர் அயனிகள் பட்டையை நோக்கி விரட்டப்படுகின்றன. இந்த நேர்மின் அயனிகள் பட்டையை ஒட்டிக்கொண்டு நகரும் பட்டையில் மேலே இருக்கும் கோளத்தை நோக்கி நகர்கிறது.

நிலை மின்தூண்டல் தத்துவத்தின் விளைவாக மேலே இருக்கும் சீப்பு எதிர் மின்னூட்டம் பெறுகிறது. கோளம் நேர்மின்னூட்டத்தை பெறுகிறது. மின்னூட்டங்கள் கோளப் பரப்பில் பரவுகின்றன. மேலே இருக்கும் சீப்பில் இருக்கும் அதிக அளவு மின்புலத்தால் அதைச் சுற்றியுள்ள காற்று அயனியாக்கப்படுகிறது. இதனால் எதிர் மின்னூட்டங்கள் பட்டையை நோக்கி விரட்டப்படுகின்றன. இதனால் பட்டையை அடையும் முன்னர் அதிலுள்ள நேர் மின்னூட்டங்கள் சமன்செய்யப்பட்டு விடுகின்றன. எனவே பட்டை கீழிறங்கும் போது மின்னூட்டமற்ற நிலையை அடைகிறது.

இவ்வாறு எந்திரம் தொடர்ச்சியாக நேர்மின்னோட்டத்தை கோளத்திற்கு மாற்றுகிறது. இதன் விளைவாக கோளத்தின் மின்னழுத்தம் ஒரு பெரும எல்லை மதிப்பை அடைகிறது. மேற்கொண்டு கோளத்தில் மின்னூட்டங்கள் ஏற்கப்பட முடியாத நிலையை எட்டியவுடன் காற்றின் அயனியாக்கத்தின் காரணமாக மின்னூட்டங்கள் கசியத் தொடங்குகின்றன.

உயர் அழுத்தத்தில் காற்று நிரப்பப்பட்ட எக்குக் கலத்தினால் கோளத்தை மூடுவதன் மூலம் கோளத்தின் மின்னூட்டக் கசிவை குறைக்கலாம். இம்மின்னியற்றி மூலம் பெறப்படும் உயர் மின்னழுத்தம் அணுக்கருப் பிளவையில் பயன்படும் நேர் அயனிகளை முடுக்குவிக்கப் பயன்படுகிறது.

மேற்கோள்கள்

வெளியிணைப்புகள் 

 UVA Virtual Lab: Van de Graaff Generators  University of Virginia
 Interactive Java tutorial - Van de Graaff Generator  National High Magnetic Field Laboratory
 The Van de Graaff Accelerator Facility  Western Michigan University
 Dr. Van de Graaff's huge machine at Museum of Science
 Van de Graaff Generator Frequently Asked Questions
 Vivitron 20MV+ generator
 Illustration from Report on Van de Graaff Generator From "Progress Report on the M.I.T. High-Voltage Generator at Round Hill" 
 Nikola Tesla, "". Scientific American, March, 1934.  (.doc format)
 Paolo Brenni,  The Van de Graaff Generator - An Electrostatic Machine for the 20th Century  Bulletin of the Scientific Instrument Society No. 63 (1999)
 Charrier Jacques "Le générateur de Van de Graaff". Faculté des Sciences de Nantes.
Making VDGs 
 Hellborg, Ragnar, ed. Electrostatic Accelerators: Fundamentals and Applications [N.Y., N.Y.: Springer, 2005]. Available on-line at:   http://books.google.com/books?id=tc6CEuIV1jEC&pg=PA51&lpg=PA51&dq=electrostatic+accelerator+book&source=web&ots=Qa0DbmiZJt&sig=bLoYaz_VUpBr7-Wv4lk_fLBnUo4#PPP1,M1
 Build your own VDG
   The Magic House, St. Louis Children's Museum]

மின் உற்பத்தி
அமெரிக்கக் கண்டுபிடிப்புகள்