සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 68

Faraday Cage/Shield

ෆැරඩේ (Michael Faraday) නම් විද්‍යාඥයාගේ නමින් නම් කර තිබෙන මෙම සංසිද්ධිය (හා උපක්‍රමය) මඟින් විද්‍යුත්චුම්භක තරංග යම් තැනකට ඇතුලු වීම වැලැක්විය හැකිය. එය ඉතාම සරලය. සම්පූර්ණයෙන්ම සන්නායක ද්‍රව්‍යයකින් කුටීරයක්/බෑගයක් සෑදීමයි කළ යුත්තේ. එහෙත් තනි ඝන සන්නායක ද්‍රව්‍යයක් වෙනුවට සන්නායක දැලක් (wire/metal mesh) වුවද භාවිතා කළ හැකිය. මෙම දැලෙහි සිඳුරක පලල හැකිතරම් කුඩා විය යුතුය. පහත දැක්වෙන්නේ ආකාර කිහිපයකින් සාදා ඇති ෆැරඩේ කූඩු වේ.

ඇත්තෙන්ම දැලෙහි සිඳුරක පළල තීරණය කළ යුත්තේ එම ෆැරඩේ කූඩුවෙන් වලක්වන්නට තිබෙන විද්‍යුත්චුම්භක තරංගයේ තරංග ආයාමය මතයි. දළ වශයෙන් ඉන් වලක්වන උපරිම සංඛ්‍යාතයට අදාල තරංග ආයාමයෙන් 1/10 පංගුවක්වත් තරමට එය කුඩා විය යුතුය. 1/20 පංගුවක් තරම් කුඩා නම් තවත් හොඳය. පහත දැක්වෙන්නේ විවිධ සිඳුරු ප්‍රමාණයන්ගෙන් යුත් තඹ දැල්ය.

උදාහරණයක් ලෙස, යම් ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් එකකින් වලක්වන්නට යන රේඩියෝ විකිරණ අතර උපරිම සංඛ්‍යාතය 300MHz වන තරංග ඇතැයි සිතන්න. මෙවිට එම සංඛ්‍යාතයට අදාල තරංග ආයාමය 300,000,000/300,000,000 = 1m වේ. ඉන් 10න් පංගුවක් ගතහොත් සෙන්ටිමීටර් 10කි. එවිට, සෙන්ටිමීටර් 10ක ප්‍රමාණයේ සිඳුරු සහිත දැලකින් මෙගාහර්ට්ස් 300 සිට පහලට ඇති සියලු සංඛ්‍යාතයන් කපා හැරේ (block). සංඛ්‍යාතය පහලට යන්නට යන්නට තව තවත් හොඳින් කපා හැරීම සිදු වේ. එහෙත් 300MHz සිට ක්‍රමයෙන් සංඛ්‍යාතයන් ඉහලට යන විට කපා හැරීම එන්න එන්න දුර්වල වේ. ගිගාහර්ට්ස් 1ක සිට පහල සංඛ්‍යාතයන් කපා දැමීමටම යොදා ගන්නා දැලෙහි සිඳුරු සයිස් එක 2cm ක් පමණ විය යුතුය. ඔබම ගණනය කිරීම් කිහිපයක් සිදු කර බලන්න.

මෙහිදී ඉතාම වැදගත් සාධකයක් වන්නේ කේජ් එක සාදන විට එහි සෑම පැත්තක්ම නිසියාකාරයෙන් ආවරණය වී තිබිය යුතු වීමයි. ඉතා කුඩා හෝ තැනක් නිසි ලෙස ආවරණය නොවී තිබුණොත් (එනම් ඉහත ගණනය කළ ආකාරයට ලැබෙන සිඳුරේ විශාලත්වයට වඩා ලොකු සිඳුරු තිබුණොත්) එතැනින් රේඩියෝ තරංග රිංගා යයි. එය මඳුරු දැලකට උපමා කළ හැකිය. මඳුරු දැලේ සිඳුරු මඳුරුවාට වඩා කුඩා නිසා උන්ට රිංගිය නොහැය. එහි මඳුරුවාට වඩා ලොකු සිඳුරු තිබුණොත් මඳුරුවන් ඉන් රිංගා ඒවි. මෙනිසා දොරවල්/පියන් සහිත කුටීරවල හිඩැස් වැසීමට සන්නායක ටේප් භාවිතා කළ හැකියි (මාස්කිං ටේප් මෙන් ඒවා භාවිතා කළ හැකියි).

ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් එකක් ඇති වන්නේ ඇයි? පහත රූපය බලන්න. එහි වම් පැත්තේ පළමු රූපයේ පෙනෙන්නේ යම් ලෝහමය කුටීරයක්/පෙට්ටියකි. ඊට භාහිර විදුලි ක්ෂේත්‍රයක් යොමු කර නැති නිසා, ලෝහ බිත්තිවල ඉලෙක්ට්‍රෝන සමාකාරව අහඹු ලෙස විසිරී තිබේ. දෙවැනි මැද රූපයේ පෙනෙන්නේ ඊට භාහිර විදුලි ක්ෂේත්‍රයක් යොමු කර ඇති අවස්ථාවයි (වමේ සිට දකුණට යන ඊතල මඟින් පෙන්වා තිබෙන්නේ එම විදුලි ක්ෂේත්‍රයයි). විදුලි ක්ෂේත්‍රයක් හැමවිට + පැත්තේ සිට – පැත්තට පිහිටයි. ඒ අනුව ක්ෂේත්‍රය දකුණු පැත්තේ සිට වමට යන විට දකුණු පැත්තේ තමයි ධන ගතිය වැඩි. එවිට ඍණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝන එම පැත්තට සංක්‍රමණය වී පෙට්ටියේ (ඇතුලු බිත්තියේ) වැඩිපුර ඉලෙක්ට්‍රෝන නිසා ඍණ ආරෝපණයක් එම පැත්තේ ඇති වේ. මෙවිට ඉබේම ඍණ අඩුවීම නිසා පෙට්ටියේ (ඇතුලු බිත්තියේ) ධන ගතියක් ඇති වේ. ඒ අනුව, අලුත් විදුලි ක්ෂේත්‍රයක් දැන් ඇතුලු බිත්ති දෙක අතර ඇති වේ දකුණු පැත්තේ සිට වමට. මෙම විදුලි ක්ෂේත්‍රය මුල් භාහිර ක්ෂේත්‍රයට අගයෙන් සමාන වන අතර, දිශාවෙන් ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ. එවිට කුටීරය ඇතුලක ක්ෂේත්‍ර දෙක එකිනෙකට කැපී ගොස් ඇතුලත කිසිම ක්ෂේත්‍රයක් නොපිහිටනු ඇත. එය තෙවැනි රූපයෙන් දැක්වේ.

ප්‍රායෝගිකව ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් භාවිතා වන අවස්ථා ගණනාවක් තිබේ. කොඇක්සියල් කේබල් එකකත් මෙවැන්නක් තිබේ. එම කේබලයේ මැද ඝන තඹ කම්බිය හරහා අධිසංඛ්‍යාත සංඥා ගමන් කරයි. එමනිසා එම කම්බියෙන් පිටතට අනවශ්‍ය රේඩියෝ තරංග විකිරණය වීම වැලක්වීමටත් පිටත සිට එන රේඩියෝ තරංග එම මැද සන්නායකයේ විදුලියක් ප්‍රේරණය වීම වැලැක්වීමටත් මැද කම්බිය වටේට ලෝහ දැලක් සාදා ඇත. කොඇක්සියල් කේබල්වලට අමතරව, screened wire/cable ද සිදු කරන්නේ එවැනි දෙයක්මයි.

ඉහත රූපයේ දැක්වෙනවා ෂීල්ඩ් එකේ විවිධ කොලිටි. ස්වල්ප වශයෙන් වයර් මෙෂ් එක (braid) ඇති විට ඉන් සංඥා විනිවිද යෑම අඩු කරන්නේ (ෂීල්ඩ් එක) අඩුවෙනි (අධිසංඛ්‍යාතයන් විනිවිද යා හැකිය). එම බ්‍රෙයිඩ් එකේ කම්බි ගණන වැඩි වන විට ෂීල්ඩ් එක තවත් වැඩි වේ. බ්‍රෙයිඩ් එකට අමතරව, ඇලුමිනියම් සිවියක් වැනි එකක් (aluminium foil) සමහරවිට දැකිය හැකිය. මෙවිට තවත් හොඳින් ෂීල්ඩ් වේ. ඉතා ළඟින් ළඟින් ඝනකම් ලෙස බ්‍රෙයිඩ් එක ඇත්නම් එය ඉතා අගනා ෂීල්ඩ් එකකි (මිලද ඒ ලෙසම වැඩිය).

ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් එකක ඵලදායිතාව/කාර්යක්ෂමතාව සාමාන්‍යයෙන් කියන්නේ ඩෙසිබල් අගයක් ලෙසයි. පහත දැක්වෙන්නේ විවිධ කොඇක්සියල් කේබල්වල ඇති ෂීල්ඩ් එක සඳහා එවැනි දර්ශීය ඩෙසිබල් අගයන්ය. උදාහරණයක් ලෙස, -55dB යන්නෙහි ඍණ ලකුණක් ඇති නිසා ඉන් කියන්නේ වර්ධනයක් නොව හායනයක් ඇති බවයි. එම හායනය ඩෙසිබල් 55ක් හෙවත් 316,228කි. එනම්, ෂීල්ඩ් එක ආසන්නයේදී තිබෙන යම් සංඥාවකින් 316,228ක ගුණයක් අඩු වූ අගයකි ෂීල්ඩ් එකෙන් අනෙක් පැත්තට යා හැක්කේ. -150dB යනු 1,000,000,000,000,000 ක ගුණයක් අඩු වීමකි.

පිටින් එන රේඩියෝ තරංගවලට සංවේදී හෝ පිටින් එන රේඩියෝ තරංග නිසා විදුලියක් ප්‍රේරණය වීමෙන් අවුල් විය හැකි පරිපථ ඇත් නම්, එවැනි පරිපථ ෆැරඩේ කේජ් එකක් තුල (එනම් ලෝහ පෙට්ටියක් තුල) සවි කළ හැකිය.

තවද, පර්යේෂණාගාරවල සමහර රේඩියෝ තාක්ෂණික මෙවලම් හෝ වෙනත් සමහර මෙවලම් ටෙස්ට් කරන විටත්, ෆැරඩේ කේජ් එකක් තුල එය සිදු කරනවා (නැතහොත් පිටින් ගලා එන රේඩියෝ තරංග විසින් එම ටෙස්ටිංවලදී මනින සමහර දත්ත විකෘති කරාවි).

බොහෝ ලිෆ්ට් (elevator) පවා හොඳ ෆැරඩේ ෂීල්ඩ් වේ (එහෙත් මෙහිදී එය කරදරයක් පමණි). එනිසා, ලිෆ්ට් එකක් ඇතුලට ගිය විට ෆෝන්වල සිග්නල් නැතිවී යාමට හැකියි.

සමහර අය තම නිවෙස් තුල මෙවැනි ෆැරඩේ කේජ් සාදා ගන්නවා තමන්ගේ වටිනා හෝ කෞතුක වටිනාකමක් තිබෙන රේඩියෝ උපකරණ තබා වැසීමට. ඔවුන් කල්පනා කරන්නේ යම් විදියකින් අධිතාක්ෂණික EMP (ElectroMagnetic Pulse) බෝම්බයක් (පිටසක්වල ජීවින් විසින් හෝ) යම් රටකින් හෝ ත්‍රස්තවාදින් විසින් පුපුරුවා හැරියොත් ඉන් තමන්ගේ වටිනා උපකරණ ආරක්ෂා කරගන්නටයි.

EMP බෝම්බයක් යනු තවමත් ලෝකයේ (නිල වශයෙන්) භාවිතා කර නොමැති, මිනිසුන්ට ඍජුවම ජීවිත හානි සිදු නොකරන අධිතාක්ෂණික “බෝම්බයකි”. ඇත්තටම එහි කිසිදු යාන්ත්‍රික පිපිරුමක් හෝ අධික තාපයක් ඇති නොවේ අනෙක් සාමාන්‍ය හෝ න්‍යෂටික බෝම්බවල මෙන්. එවැනි බෝම්බයක් පිපිරුවොත් කවුරුත් එය දැනගන්න එකකුත් නැහැ පහත දැක්වෙන ආකාරයේ ප්‍රතිපල දකින තුරු. එනිසා shock wave ඇති නොවන බැවින් අවට කිසිදු ජීවි හෝ අජීවි දේවලට භෞතික හානි ඇති නොවේ.

මෙම බෝම්බයෙන් අධික ප්‍රබලතාවකින් යුත් රේඩියෝ විකිරණ පිට වේ. මෙම විකිරණ කොතරම් ප්‍රබලද කියතොත් ඒ අවට තිබෙන සියලු/බොහෝ ඉලෙක්ට්‍රොනික් උපකරණ තුල අධික විදුලියක් ඉන් ප්‍රේරණය වී එම සර්කිට් පිලිස්සී යයි. එනිසා මෙවැනි බෝම්බයකින් හානි සිදු වන්නේ සර්කිට්වලට පමණි. හෙලිකොප්ටර් හෝ ප්ලේන් එකක පරිපථ කොටසක් එලෙස පිලිස්සී ගියොත් එය බිමට කඩන් වැටේවි. රෝහල් උපකරණ පිලිස්සී ගියොත් රෝගින්ගේ ජීවිත අවදානමට ලක් වේ. විදුලිබල මණ්ඩලයේ හෝ දුරකතන සේවා ආයතනයක පරිපථ පිලිස්සී ගියොත් රටේම විදුලිය හා සන්නිවේදන පද්ධති බිඳ වැටේවි. වාහනවල පරිපථ කොටස් පිලිස්සී ගියොත් වාහන නවතී; අනතුරුද එකවරම සිදු වේවි. බැංකු වැනි ආයතනවල පරිගනක පිලිස්සී ගොස් දත්ත මැකී ගියොත් ආර්ථිකයට සිදු විය හැකි හානි සිතා ගත නොහැකි තරම් වේ. මේ ලෙස සිතා ගෙන ගියොත් EMP බෝම්බයක් යනු ඉතා විනාශකාරි වේ. එහි ඇති එකම හොඳම දේ නම්, මිනිස් ජීවිතවලට ඍජු තර්ජනයක් ඇති නොවීමයි. එනම් එය “මානව හිමිකම් ආරක්ෂා කරන” නූතනවාදී සුද්දාගේ බෝම්බයකි.

ඉහත අවස්ථා ඇත්තටම ඇති විය හැකිය. පරමාණු බෝම්බයක් පිපිරෙන විටත් ඒ අවට පෙදෙසෙහි මෙවැනි තත්වයක් ඇති විය හැකිය ඉන් නිකුත් වන අධික විද්‍යුත්චුම්භක විකිරණය නිසා. න්‍යෂ්ටික බෝම්බ පුපුරුවා අත්හදා බැලීම් කර ඇති අවස්ථාවලදී ඊට අසල ඇති ප්‍රදේශවල ඉහත ආකාරයේ අනර්ථයන් වාර්තා වී තිබේ. එබැවින් සමහර ආරක්ෂක පද්ධති ඉතා අධිසංඛ්‍යාත තරංගවලට පවා ඔරොත්තු දෙන ආකාරයේ ෆැරඩේ කේජ් තුල සවිකර තිබේ. ඇමරිකාව වැනි රටවල් ප්‍රබල ආරක්ෂක තර්ජනයක් ලෙස එය සලකා සුදුසු ආරක්ෂක සැලසුම් පවා ඒ සඳහා සකසා ඇත.

එවැනි බෝම්බයකින් අධික විදුලි ධාරාවක් ප්‍රේරණය විය හැකි බැවින්, දැලේ සිඳුරේ ප්‍රමාණයට අමතරව, දැල නිර්මාණය කිරීමට ගන්නා කම්බියේ ගේජ් එකත් සැලකිල්ලට ගැනීමට සිදු වෙනවා. එනම්, ගේජ් එක විශාල විය යුතුය. දැලකටත් වඩා ඇත්තටම මෙවැනි අවස්ථාවලදී ඉහත රූපයේ ආකාරයට ඝනකම් තහඩු යොදනවා.

මීටත් අමතරව, පරිගණක ආදී බොහෝ (ඕනෑම) විදුලි උපකරණයකින් පිටතට රේඩියෝ තරංග විකිරණය වේ. එය සමහරවිට ඉතා දුර්වල මට්ටමේ විය හැකිය. මෙය සමහර වටිනා තොරතුරු තිබෙන පරිගනකවල ආරක්ෂාවට ගැටලුවකි. අධිසංවේදී රේඩියෝ රිසීවර් යොදා ගෙන බැංකුවක් හෝ ආරක්ෂක අංශයක පරිගනක ගබඩා කර තිබෙන ගොඩනැඟිල්ලට තරමක් දුරින් සිට මෙලෙස පිටවන රේඩියෝ තරංගවලින් එම පරිගණක හරහා යන දත්ත සමහරවිට දැන ගැනීමට හැකියාවක් තිබිය හැකියි. එනිසා එවැනි පරිගනක පද්ධති ගබඩා කර තිබෙන කාමර ෆැරඩේ කූඩු ලෙස සකසා ඇත. කාමරයෙන් පිටතට රේඩියෝ විකිරණය නොවේ.

සමහර අපරාධ විමර්ෂන කටයුතුවලදී සාක්ෂි වශයෙන් එකතු කර ගන්නා ඩිජිටල්/ඉලෙක්ට්‍රෝනික්ස් උපකරණ, මෙමරිකාඩ්/පෙන්ඩ්‍රයිව්, හාඩ්ඩිස්ක් වැනි උපාංග සාක්ෂි මෙහෙයවා අවසන් වන තුරුවත් අඩුම ගානේ ෆැරඩේ කූඩුවල දමා තැබිය යුතු වෙනවා සමහර ඉහල පෙලේ අපරාධවලදී. නැතහොත් අපරාධකරුවා විමර්ෂකයන් සතුව තිබෙන එම උපාංගවලින් දත්ත මකා දැමීමට හෝ එම උපකරණවල පරිපථ කොටස් පුලුස්සා දැමිය හැකියි EMP යන්ත්‍රයක් ක්‍රියාත්මක කරමින් එම උපකරණ විමර්ෂකයාගේ අතේ තිබියදීම. එසේ නැතිවත්, අහඹුලෙස අධිප්‍රබල විද්‍යුත්චුම්භක විකිරණයකට හසුව වුවද කලාතුරකින් හෝ එවැනි වටිනා සාක්ෂි විනාශ විය හැකිය. CD/DVD පටවලට මෙය බලනොපායි.

අද විදුලි සන්නායක ගුණය ඇති තීන්ත (electroconductive paint) සාදා තිබේ (මේවා ඉතා මිල අධික අතර, අන්තර්ජාලයේ තිබෙනවා තමන්ටම සාදා ගත හැකි ආකාරත්). ඉතිං ඉතා හොඳින් සීල් වෙන යම් පෙට්ටියක් ගෙන ඊට මෙම තීන්ත ආලේප කළ විටත් ෆැරඩේ කේජ් එකක් ලැබේ. තමන්ගේ නිවසේ කාමරයක් මෙවැනි තීන්තවලින් හොඳින් ආලේප කර ඇති විටත් (ජනෙල් දොරවල් පවා) යම් තරමින් ෆැරඩේ කේජ් එකක් බවට එම කාමරයම පත් වේ. සමහරුන් කල්පනා කරනවා දවසේ යම් කාල පරාසයකට හෝ (නිදියන පැය ගාණ තුල) අප අවට සිසාරා පවතින රේඩියෝ විකිරණයෙන් බේරී සිටීම සෞඛ්‍යයට හිතකර බව. මාද පෞද්ගලිකව එය විශ්වාස කරනවා (විද්‍යාත්මක සාක්ෂි නැතත්). පහත දැක්වෙන්නේ තමන් නිදන ඇඳ වටකොට සාදා ඇති ෆැරඩේ කූඩුවකි. මදුරුවන්ගෙන් බේරී සිටීමටද මින් හැකියි නේද?