Entmagnetisierung - Degaussing

Entmagnetisieren ist der Vorgang, bei dem ein verbleibendes Magnetfeld verringert oder beseitigt wird . Es ist nach dem Gauß benannt , einer Einheit des Magnetismus , die wiederum nach Carl Friedrich Gauß benannt wurde . Aufgrund der magnetischen Hysterese ist es im Allgemeinen nicht möglich, ein Magnetfeld vollständig auf Null zu reduzieren, so dass die Entmagnetisierung typischerweise ein sehr kleines "bekanntes" Feld induziert, das als Vorspannung bezeichnet wird. Die Entmagnetisierung wurde ursprünglich angewendet, um die magnetischen Signaturen von Schiffen während des Zweiten Weltkriegs zu reduzieren . Die Entmagnetisierung wird auch verwendet, um Magnetfelder in Monitoren mit Kathodenstrahlröhren zu reduzieren und Daten auf Magnetspeichern zu zerstören .

Schiffsrümpfe

RMS Queen Mary, die am 20. Juni 1945 mit Tausenden von US-Soldaten im Hafen von New York ankommt – beachten Sie die markante Entmagnetisierungsspule, die um die Außenhülle läuft
Bedienfeld des MES- Gerätes ( "Magnetischer Eigenschutz" deutsch: Magnetischer Selbstschutz ) in einem deutschen U-Boot

Der Begriff wurde zuerst vom damaligen Kommandanten Charles F. Goodeve , Royal Canadian Naval Volunteer Reserve , während des Zweiten Weltkriegs verwendet, als er versuchte, den deutschen magnetischen Marineminen entgegenzuwirken , die die britische Flotte verwüsteten . Die Minen entdeckten die Zunahme des Magnetfelds, als der Stahl in einem Schiff das Erdmagnetfeld darüber konzentrierte. Wissenschaftler der Admiralität, darunter Goodeve, entwickelten eine Reihe von Systemen, um ein kleines "N-Pol-up"-Feld in das Schiff zu induzieren, um diesen Effekt auszugleichen, was bedeutet, dass das Nettofeld das gleiche wie der Hintergrund war. Da die Deutschen die Gauss als Maßeinheit für die Stärke des Magnetfelds in den Auslösern ihrer Minen verwendeten (noch kein Standardmaß), bezeichnete Goodeve die verschiedenen Verfahren zur Bekämpfung der Minen als „Entmagnetisierung“. Der Begriff wurde ein gängiges Wort.

Die ursprüngliche Methode der Entmagnetisierung bestand darin, elektromagnetische Spulen in die Schiffe einzubauen, das sogenannte Coiling. Neben der ständigen Vorspannung des Schiffes ermöglichte das Wickeln auch die Umkehr des Vorspannungsfeldes auf der südlichen Hemisphäre, wo die Minen so eingestellt waren, dass sie "S-Pole-Down"-Felder erkennen. Britische Schiffe, insbesondere Kreuzer und Schlachtschiffe , waren etwa 1943 gut geschützt.

Die Installation einer solchen Spezialausrüstung war jedoch viel zu teuer und schwierig, alle Schiffe zu warten , die sie benötigen würden . Daher entwickelte die Marine eine Alternative namens Wiping, die auch Goodeve erfand und die jetzt auch Deperming genannt wird . Bei diesem Verfahren wurde ein großes elektrisches Kabel an der Seite des Schiffes entlang gezogen, durch das ein Impuls von etwa 2000 Ampere floss. Dies induzierte das richtige Feld in Form einer leichten Vorspannung in das Schiff. Ursprünglich wurde angenommen, dass das Stampfen des Meeres und der Schiffsmotoren dieses Feld langsam zufällig verteilen würden, aber bei Tests stellte sich heraus, dass dies kein wirkliches Problem darstellte. Ein ernsteres Problem wurde später erkannt: Wenn ein Schiff das Erdmagnetfeld durchquert, wird es dieses Feld langsam aufnehmen und den Auswirkungen der Entmagnetisierung entgegenwirken. Von da an wurden die Kapitäne angewiesen, so oft wie möglich die Richtung zu ändern, um dieses Problem zu vermeiden. Trotzdem ließ die Voreingenommenheit schließlich nach, und Schiffe mussten nach einem Zeitplan entmagnetisiert werden. Kleinere Schiffe benutzten während des Krieges weiterhin das Wischen.

Um die Evakuierung von Dünkirchen zu unterstützen , "löschten" die Briten 400 Schiffe in vier Tagen.

Während des Zweiten Weltkriegs beauftragte die United States Navy eine spezielle Klasse von Entmagnetisierungsschiffen, die diese Funktion erfüllen konnten. Eine von ihnen, USS Deperm (ADG-10) , wurde nach dem Verfahren benannt.

Nach dem Krieg wurden die Fähigkeiten der Magnetzünder stark verbessert, indem nicht das Feld selbst, sondern Änderungen darin erkannt wurden. Dies bedeutete, dass ein entmagnetisiertes Schiff mit einem magnetischen "Hot Spot" immer noch die Mine starten würde. Zusätzlich wurde auch die genaue Ausrichtung des Feldes gemessen, was ein einfaches Bias-Feld zumindest für alle Punkte auf dem Schiff nicht beseitigen konnte. Um diese Effekte auszugleichen, wurde eine Reihe von immer komplexer werdenden Spulen eingeführt, wobei moderne Systeme nicht weniger als drei separate Spulensätze enthalten, um das Feld in allen Achsen zu reduzieren.

Hochtemperatur-Supraleitung

Die US Navy testete im April 2009 einen Prototyp ihres Hochtemperatursupraleitenden Entmagnetisierungsspulensystems, das als "HTS Degaussing" bezeichnet wird. Das System funktioniert, indem es das Schiff mit supraleitenden Keramikkabeln umgibt, deren Zweck es ist, die magnetische Signatur des Schiffes zu neutralisieren, wie in den alten Kupfersystemen. Der Hauptvorteil des HTS-Entmagnetisierungsspulensystems ist ein stark reduziertes Gewicht (manchmal bis zu 80%) und eine höhere Effizienz.

Ein seetüchtiges Schiff oder U-Boot mit Metallrumpf entwickelt von Natur aus aufgrund einer magnetomechanischen Wechselwirkung mit dem Erdmagnetfeld eine magnetische Signatur, während es sich fortbewegt. Es erfasst auch die magnetische Ausrichtung des Erdmagnetfelds, wo es aufgebaut wird. Diese Signatur kann durch magnetische Minen ausgenutzt werden oder die Erkennung eines U-Bootes durch Schiffe oder Flugzeuge mit Geräten zur magnetischen Anomalieerkennung (MAD) erleichtern . Marinen verwenden deperming Verfahren in Verbindung mit Entmagnetisieren, als Gegenmaßnahme gegen diese.

Spezialisierte deperming Einrichtungen, wie die United States Navy ‚s Lambert Point Deperming - Station an der Marinestation Norfolk , oder Pazifik - Flotte Submarine Drive-In Magnetic Silencing Facility (MSF) in Joint Base Pearl Harbor-Hickam , werden verwendet , um das Verfahren durchzuführen. Während einer geschlossenen magnetischen Behandlung umschließen dickwandige Kupferkabel den Rumpf und die Aufbauten des Schiffes, und hohe elektrische Ströme (bis zu 4000 Ampere ) werden durch die Kabel gepulst. Dies hat den Effekt, dass die magnetische Signatur des Schiffes auf das Umgebungsniveau "zurückgesetzt" wird, nachdem der Rumpf mit Elektrizität aufgeblitzt wurde. Es ist auch möglich, eine bestimmte Signatur zuzuweisen, die am besten zu dem jeweiligen Gebiet der Welt passt, in dem das Schiff operieren wird. Bei Einfahr-Magnetschalldämpfungsanlagen werden alle Kabel entweder oben, unten und an den Seiten aufgehängt oder verdeckt in den Konstruktionselementen von Anlagen verlegt. Deperming ist "permanent". Es wird nur einmal durchgeführt, es sei denn, es werden größere Reparaturen oder strukturelle Änderungen am Schiff vorgenommen.

Frühe Experimente

Mit der Einführung von Eisenschiffen, die negative Wirkung des Metallrumpfes auf Lenk Kompasse wurde zur Kenntnis genommen. Es wurde auch beobachtet, dass Blitzeinschläge einen signifikanten Einfluss auf die Kompassabweichung hatten, die in einigen Extremfällen durch die Umkehrung der magnetischen Signatur des Schiffes verursacht wurde. Im Jahr 1866 meldete Evan Hopkins aus London ein Patent für ein Verfahren an, "um Eisengefäße zu depolarisieren und sie fortan frei von jeglichem Kompass-störenden Einfluss zu belassen". Die Technik wurde wie folgt beschrieben: "Zu diesem Zweck verwendete er eine Reihe von Groves Batterien und Elektromagneten. Letztere wurden entlang der Platten geführt, bis das gewünschte Ende erreicht war... -Polarisierung in die entgegengesetzte Richtung." Es wurde jedoch berichtet, dass die Erfindung "nicht in der Lage ist, zu einer erfolgreichen Ausgabe geführt zu werden" und "schnell eines natürlichen Todes starb".

Farbkathodenstrahlröhren

Farb- CRT- Displays, die Technologie, die bis vor kurzem Fernseh- und Computermonitoren zugrunde lag , verwenden Entmagnetisierung. Viele CRT-Displays verwenden eine Metallplatte nahe der Vorderseite der Röhre, um sicherzustellen, dass jeder Elektronenstrahl auf die entsprechenden Phosphore der richtigen Farbe trifft . Wird diese Platte magnetisiert (zB wenn jemand einen Magneten über den Bildschirm streicht oder Lautsprecher in die Nähe stellt), lenkt sie die Elektronenstrahlen ungewollt ab und das angezeigte Bild wird verzerrt und verfärbt.

Um dies zu minimieren, haben CRTs eine Kupfer- oder bei billigeren Geräten oft Aluminium-Spule um die Vorderseite des Displays gewickelt, die als Entmagnetisierungsspule bezeichnet wird. Monitore ohne interne Spule können mit einer externen Handheld-Version entmagnetisiert werden. Interne Entmagnetisierungsspulen in CRTs sind im Allgemeinen viel schwächer als externe Entmagnetisierungsspulen, da eine bessere Entmagnetisierungsspule mehr Platz benötigt. Eine Entmagnetisierung bewirkt, dass ein Magnetfeld im Inneren der Röhre mit abnehmender Amplitude schnell schwingt . Dadurch bleibt die Schattenmaske mit einem kleinen und etwas zufälligen Feld, wodurch die Verfärbung entfernt wird.

Eine Entmagnetisierung im Gange

Viele Fernseher und Monitore entmagnetisieren ihre Bildröhre beim Einschalten automatisch, bevor ein Bild angezeigt wird. Der hohe Stromstoß, der bei dieser automatischen Entmagnetisierung auftritt, ist die Ursache für ein hörbares "Knallen", ein lautes Brummen oder einige Klickgeräusche, die beim Einschalten von Fernsehern und CRT-Computermonitoren aufgrund der Kondensatoren entladen und injizieren Strom in die Spule. Optisch führt dies dazu, dass das Bild für kurze Zeit dramatisch verwackelt. Bei solchen Geräten steht normalerweise auch eine Entmagnetisierungsoption zur manuellen Auswahl im Betriebsmenü zur Verfügung.

In den meisten kommerziellen Geräten wird der Stromstoß zur Entmagnetisierungsspule durch eine einfache Thermistorvorrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) reguliert , die anfänglich einen niedrigen Widerstand hat, aber aufgrund der Erwärmungswirkung des Stromflusses schnell zu einem hohen Widerstand wechselt. Solche Geräte sind für einen einmaligen Übergang von kalt nach warm beim Einschalten ausgelegt; Das "Experimentieren" mit dem Entmagnetisierungseffekt durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Gerätes kann zum Ausfall dieser Komponente führen. Der Effekt wird auch schwächer sein, da der PTC keine Zeit zum Abkühlen hatte.

Magnetische Datenträger

Daten werden auf magnetischen Medien wie Festplatten , Disketten und Magnetbändern gespeichert , indem sehr kleine Bereiche, die als magnetische Domänen bezeichnet werden , ihre magnetische Ausrichtung in Richtung eines angelegten Magnetfelds ändern. Dieses Phänomen tritt in ähnlicher Weise auf, wie eine Kompassnadel in Richtung des Erdmagnetfeldes zeigt. Die Entmagnetisierung, allgemein als Löschen bezeichnet, hinterlässt die Domänen in zufälligen Mustern ohne Präferenz für die Ausrichtung, wodurch frühere Daten nicht wiederhergestellt werden können. Es gibt einige Domänen, deren magnetische Ausrichtung nach der Entmagnetisierung nicht randomisiert ist. Die Informationen, die diese Domänen darstellen, werden allgemein als magnetische Remanenz oder remanente Magnetisierung bezeichnet . Eine ordnungsgemäße Entmagnetisierung stellt sicher, dass die magnetische Remanenz nicht ausreicht, um die Daten zu rekonstruieren.

Das Löschen durch Entmagnetisieren kann auf zwei Arten erfolgen: Beim Wechselstromlöschen wird das Medium durch Anlegen eines Wechselfeldes entmagnetisiert , dessen Amplitude im Laufe der Zeit von einem anfänglich hohen Wert (dh mit Wechselstrom versorgt) verringert wird; beim Löschen mit Gleichstrom wird das Medium durch Anlegen eines unidirektionalen Felds (dh mit Gleichstrom oder durch Verwendung eines Permanentmagneten ) gesättigt . Ein Entmagnetisierer ist ein Gerät, das ein Magnetfeld zum Entmagnetisieren magnetischer Speichermedien erzeugen kann. Das zum Entmagnetisieren von magnetischen Datenträgern benötigte Magnetfeld ist ein starkes Magnetfeld, das normale Magnete nicht ohne weiteres erreichen und aufrechterhalten können.

Irreversible Schäden an einigen Medientypen

Viele Formen generischer magnetischer Speichermedien können nach der Entmagnetisierung wiederverwendet werden, einschließlich Tonbänder von Rolle zu Rolle , VHS- Videokassetten und Disketten . Diese älteren Medientypen sind einfach ein Rohmedium, das mit frischen neuen Mustern überschrieben wird, die von Schreib-/Leseköpfen mit fester Ausrichtung erstellt wurden.

Bei bestimmten Formen der Computerdatenspeicherung, wie beispielsweise modernen Festplattenlaufwerken und einigen Bandlaufwerken , macht die Entmagnetisierung jedoch die magnetischen Medien vollständig unbrauchbar und beschädigt das Speichersystem. Dies liegt daran, dass die Geräte über einen stufenlos verstellbaren Lese-/Schreibkopf-Positionierungsmechanismus verfügen, der auf speziellen Servosteuerdaten (zB Gray-Code ) beruht, die dauerhaft auf dem magnetischen Medium aufgezeichnet werden sollen. Diese Servodaten werden im Werk mit einer speziellen Servo-Schreibhardware einmalig auf das Medium geschrieben.

Die Servomuster werden normalerweise aus keinem Grund vom Gerät überschrieben und werden verwendet, um die Lese-/Schreibköpfe präzise über Datenspuren auf dem Medium zu positionieren, um plötzliche ruckartige Gerätebewegungen, Wärmeausdehnung oder Orientierungsänderungen auszugleichen. Die Entmagnetisierung entfernt wahllos nicht nur die gespeicherten Daten, sondern auch die Servosteuerdaten, und ohne die Servodaten kann das Gerät nicht mehr bestimmen, wo Daten auf dem magnetischen Medium gelesen oder geschrieben werden sollen. Die Servodaten müssen neu geschrieben werden, um wieder verwendbar zu werden; bei modernen Festplatten ist dies in der Regel ohne herstellerspezifisches und oft modellspezifisches Serviceequipment nicht möglich.

Arten von Entmagnetisierern

Die Größe der Entmagneter reicht von kleinen Entmagnetisierern, die in Büros zum Löschen magnetischer Datenspeichergeräte verwendet werden, bis hin zu Entmagnetisierern in Industriegröße für den Einsatz in Rohrleitungen, Schiffen, U-Booten und anderen großen Gegenständen, Ausrüstungen bis hin zu Fahrzeugen. Die Bewertung und Kategorisierung von Entmagnetisierern hängt von der Stärke des Magnetfelds ab, das der Entmagnetisierer erzeugt, der Methode zur Erzeugung eines Magnetfelds im Entmagnetisierer, der Art der Operationen, für die der Entmagnetisierer geeignet ist, der Arbeitsgeschwindigkeit des Entmagnetisierers, abhängig davon, ob es sich um ein hohes Volumen-Entmagnetisierer oder ein Niedrigvolumen-Entmagnetisierer und Mobilität des Entmagnetisierers unter anderem. Aus diesen Bewertungs- und Kategorisierungskriterien gibt es also elektromagnetische Entmagneter, Permanentmagnet-Entmagneter als Haupttypen von Entmagneten.

Elektromagnetische Entmagnetisierer

Ein elektromagnetischer Entmagneter leitet eine elektrische Ladung durch eine Entmagnetisierungsspule, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Es gibt mehrere Untertypen von elektromagnetischen Entmagnetisierern wie Rotating Coil Degausser und Pulse Demagnetization Technology Entmagnetisierer, da die in den Entmagnetisierern verwendeten Technologien oft von entsprechenden Herstellerfirmen wie Verity Systems und Maurer Magnetic unter anderem entwickelt und patentiert werden, so dass der Entmagneter geeignet ist für seinen Verwendungszweck. Elektromagnetische Entmagnetisierer erzeugen starke Magnetfelder und haben eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit.

Rotierender Spulenentmagnetisierer

Die Leistung einer Entmagnetisierungsmaschine ist der Hauptfaktor für die Wirksamkeit der Entmagnetisierung von magnetischen Datenspeichermedien. Die Effektivität verbessert sich nicht, wenn das Medium das gleiche Entmagnetisierungsmagnetfeld mehr als einmal passiert. Das Drehen des Mediums um 90 Grad verbessert die Effektivität der Entmagnetisierung des Mediums. Ein Hersteller von Magnetmedien-Entmagnetisierern, Verity Systems, hat dieses Prinzip in einer von ihnen entwickelten Drehspulentechnik verwendet. Ihr rotierender Spulenentmagnetisierer führt die zu löschenden magnetischen Datenträger durch ein mit zwei Spulen erzeugtes Magnetfeld in der Entmagnetisierungsmaschine mit den Medien auf einem drehzahlvariablen Förderband. Die beiden Spulen, die ein Magnetfeld erzeugen, rotieren; wobei eine Spule oberhalb des Mediums und die andere Spule unterhalb des Mediums positioniert ist.

Pulsentmagnetisierung

Die Impulsentmagnetisierungstechnologie beinhaltet das zyklische Anlegen von elektrischem Strom für den Bruchteil einer Sekunde an die Spule, mit der ein Magnetfeld im Entmagnetisierer erzeugt wird. Der Prozess beginnt damit, dass die maximale Spannung angelegt und nur für den Bruchteil einer Sekunde gehalten wird, um eine Überhitzung der Spule zu vermeiden, und dann werden die in den folgenden Sekunden angelegten Spannungen nacheinander mit unterschiedlichen Unterschieden reduziert, bis kein Strom an die Spule angelegt wird. Die Impulsentmagnetisierung spart Energiekosten, erzeugt eine hohe magnetische Feldstärke, eignet sich zum Entmagnetisieren großer Baugruppen und ist zuverlässig durch Null-Fehler-Entmagnetisierungsleistung.

Permanentmagnet-Entmagnetisierer

Permanentmagnet-Entmagnetisierer verwenden Magnete aus Seltenerdmaterialien. Für ihren Betrieb benötigen sie keinen Strom. Permanentmagnet-Entmagnetisierer benötigen eine ausreichende Abschirmung des Magnetfelds, das sie ständig haben, um eine unbeabsichtigte Entmagnetisierung zu verhindern. Die Notwendigkeit einer Abschirmung führt normalerweise dazu, dass Permanentmagnet-Entmagnetisierer sperrig sind. Bei kleinen Baugrößen eignen sich Permanentmagnet-Entmagnetisierer für den Einsatz als mobile Entmagnetisierer.

Siehe auch

Verweise

Externe Links