તાપવિદ્યુતજ્ઞાપકો (pyroelectric detectors) : ઊંચું તાપમાન માપવા માટેનું ઉપકરણ. ટુર્મેલિન, લિથિયમ સલ્ફેટ જેવા સ્ફટિકોના તાપમાનમાં ફેરફાર કરવાથી સ્ફટિકની ધ્રુવીય અક્ષના સામસામેના છેડાઓ ઉપર વિરુદ્ધ વિદ્યુતભાર પેદા થાય છે. સમમિતીય કેન્દ્ર ન ધરાવતા હોય તેવા સ્ફટિકોમાં આવી ઘટના બને છે. સ્ફટિકના કુલ 32 વર્ગોમાંથી માત્ર 10 વર્ગના સ્ફટિકમાં જ સમમિતીય કેન્દ્રનો અભાવ અને ધ્રુવીય અક્ષ હોય છે. આવા સ્ફટિકોમાં ટુર્મેલિન, લિથિયમ સલ્ફેટ, મૉનોહાઇડ્રેટ, કેન-સુગર અને ફેરોઇલેક્ટ્રિક બેરિયમ ટિટાનેટનો સમાવેશ થાય છે.
તાપવિદ્યુત સ્ફટિકો કાયમી વિદ્યુત-ધ્રુવીકરણ(polarization)નો ગુણધર્મ ધરાવે છે. આવા સ્ફટિકનું તાપમાન અચળ હોય ત્યારે ધ્રુવીકરણની પ્રતીતિ થતી નથી, પણ તાપમાન વધે કે ઘટે ત્યારે કાયમી ધ્રુવીકરણમાં ફેરફાર થાય છે. આવો ફેરફાર તાપવિદ્યુત તરીકે જોવા મળે છે. તાપવિદ્યુતના વૈજ્ઞાનિક અને ટૅકનિકલ ક્ષેત્રે વિવિધ ઉપયોગ થાય છે.
તાપવિદ્યુત-થરમૉમીટર : અહીં ધ્રુવીકરણ દિશાને લંબ રૂપે કાપેલી પાતળી તાપવિદ્યુત પ્લેટને બે બાજુએથી ઇલેક્ટ્રૉડ વડે આવરી લેવામાં આવે છે. તેની સમાંતર અવરોધ R અને સમતુલન સ્થિતિમાં બે ઇલેક્ટ્રૉડ વચ્ચે સ્થિતિમાનનો તફાવત ΔV હોય છે. t સમયે તાપમાનનો વધારો ΔT હોય તો સ્વયંભૂ ધ્રુવીકરણ ΔPs તાપમાનને સમપ્રમાણમાં હોય છે. આથી
ΔPs = P ΔT ………………………………………………………………….(1)
જ્યાં P અચળ ગુણાંક છે.
જો વિદ્યુતસમય અચળાંક J´ = RC પૂરતો મોટો હોય તો Rમાં થઈને પસાર થતા વિદ્યુતભારને અવગણતાં વિદ્યુત-સ્થિતિમાનનો તફાવત નીચેના સૂત્રથી મળે છે :
અહીં C બે પ્લેટ વચ્ચેની વિદ્યુતધારિતા (capacitance) અને Co ઇલેક્ટ્રૉડના એકમ ક્ષેત્રફળદીઠ વિદ્યુતધારિતા છે. કંપન-ઇલેક્ટ્રૉમીટર વડે 6 x 10–6 oC જેટલું સૂક્ષ્મ તાપમાન માપી શકાય છે.
તાપવિદ્યુત-દાબમાપક (manometer) વાયુઆવરણ(gas enclosure)માં રાખેલ તાપીય પ્રયુક્તિ-દબાણના નાના ફેરફાર પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે. બીજી મોટી મુશ્કેલીઓ દૂર કરવા માટે આવા આવરણમાં શૂન્યાવકાશ કરવામાં આવે છે. ત્વરિત સંકોચન સમોષ્મી (adiabatic) હોય છે. આથી તે તાપમાનમાં વધારો કરે છે. વાયુના સંકોચનથી દબાણમાં ફેરફાર થાય છે. આથી દબાણનો ફેરફાર માપવા માટે આ ઘટનાનો ઉપયોગ તાપવિદ્યુત-થરમૉમીટરની મદદથી કરવામાં આવે છે.
તાપવિદ્યુત–વિકિરણ–પ્રયુક્તિ : આવી પ્રયુક્તિમાં પાતળા ઇલેક્ટ્રૉડ વડે વિકિરણનું શોષણ થતું હોય છે. આવા ઇલેક્ટ્રૉડની જાડાઈમાં વધ-ઘટ કરી શકાય તેવી વ્યવસ્થા હોય છે; જેથી સમગ્ર વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટના 50 %થી વધુ વિકિરણનું શોષણ થાય છે. આવી પ્રયુક્તિ સામાન્ય રીતે અધોરક્ત (infra red) વિકિરણની પરખ કરે છે પારજાંબલી(ultra violet)થી સૂક્ષ્મતરંગો (microwaves) વચ્ચેના વિકિરણને પારખવા માટે પણ તેનો ઉપયોગ થાય છે. ઓછી સંકર્તન-(chopping)-આવૃત્તિઓ (2થી 15 હર્ટ્ઝ) માટે સામાન્ય સંસૂચકતા (detectivity) D* ઓરડાના તાપમાને (300 K) પાર્શ્વ-ભૂમિ-વિકિરણ વડે લદાતી મર્યાદા નજીક હોય છે. D* નીચેના સૂત્રથી અપાય છે :
D*lim (300 K) = 2 x 1010 w–1.cm. Hz1/2
આ રીતે તાપવિદ્યુત-પ્રયુક્તિને સારી તાપીય પ્રયુક્તિ સાથે સરખાવી શકાય છે. અને તે તાપમાનને માપવા માટે વપરાતા થર્મોપાઇલ અથવા બોલોમીટર કરતાં તાપવિદ્યુત-પ્રયુક્તિ વધારે સારી છે. તેનું સ્થાન તો માત્ર ક્વૉન્ટમ પ્રયુક્તિઓ જ લઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે અધોરક્ત-વર્ણપટવિજ્ઞાન (spectro-scopy) અને ‘બર્ગલર ઍલાર્મ’માં તાપવિદ્યુત-પ્રયુક્તિનો ઉપયોગ થાય છે.
કેટલાંક તાપવિદ્યુત-દ્રવ્યોમાં વિકિરણનો નાનો સ્પંદ અશુદ્ધિ-દ્રવ્યમાં અથવા સ્ફટિકના એકમ કોષમાં તત્કાલીન વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવ (dipole) પેદા કરે છે. પરિણામે ઇલેક્ટ્રૉનિક અથવા ફોનોન-વિશ્રાંતિ (relaxation) પછી સ્વયંભૂ ધ્રુવીકરણનો સ્પંદ અનુસરે છે. ફોનોન એ સ્ફટિકના જાલક (lattice) કંપનોમાં ઉષ્મીય ઊર્જાનો જથ્થો છે આવાં સ્પંદનનો સમય અચળાંક 10–11 સેકન્ડ જેટલો નાનો હોય છે. આ ઘટના ઉપર આધારિત ખાસ પ્રયુક્તિઓ ક્વૉન્ટમ-પ્રયુક્તિઓ જેટલી જ ઝડપી હોય છે.
પ્રહલાદ છ. પટેલ