પરાવૈદ્યુત તાપન (dielectric heating) : ઉચ્ચ દબાણ અને ઉચ્ચ આવૃત્તિવાળા વીજપ્રવાહના તરંગોથી તાપન કરવાની રીત. વિદ્યુત-તાપનના ત્રણ પ્રકાર છે : અવરોધ-તાપન, પ્રેરણા-તાપન અને પરાવૈદ્યુત-તાપન. પરાવૈદ્યુત-તાપન, જે પદાર્થ વિદ્યુતનો અવાહક હોય તેને ગરમ કરવા માટે વપરાય છે. તે પદાર્થની લાક્ષણિકતાને અનુલક્ષીને 1 MHzથી 300 MHz આવૃત્તિએ કાર્ય કરે છે. પદાર્થ ઉપર 1,000 વોલ્ટ/સેમી.થી 5,000 વોલ્ટ/સેમી. વિદ્યુત-દબાણ આપવામાં આવે છે.
પરાવૈદ્યુત–તાપનનો કાર્યસિદ્ધાંત : જે પદાર્થને ગરમી આપવાની હોય તેને બે ધાતુઓની પટ્ટી વચ્ચે ગોઠવવામાં આવે છે. તે વીજધારિતા તરીકે કાર્ય કરે છે. તેમાં થતો શક્તિનો વ્યય ગરમીમાં રૂપાંતર પામે છે. જ્યારે ઉચ્ચ આવૃત્તિ(300 MHzથી 300 MHz વ્યાપની આવૃત્તિ)વાળા શક્તિશાળી તરંગો ઉચ્ચ વિદ્યુત-દબાણે આપવામાં આવે છે ત્યારે પદાર્થની અણુરચનામાં ખૂબ ઝડપથી ફેરફાર થાય છે. આથી અણુઓ વચ્ચેના ઘર્ષણને લીધે પદાર્થમાં સપ્રમાણ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે. પદાર્થ ગરમીનો અવાહક હોવા છતાં પણ અંદરના અણુઓ વચ્ચેના ઘર્ષણને લીધે થોડીક મિનિટોમાં પદાર્થ નિશ્ચિત તાપમાને ગરમ થઈ જાય છે. પરાવૈદ્યુત-તાપનમાં ગરમી, પદાર્થ પર આપેલ વિદ્યુત-દબાણના વર્ગના સપ્રમાણમાં અને તેની જાડાઈના વર્ગના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. ઉચ્ચ આવૃત્તિ અને ઉચ્ચ વિદ્યુતદબાણ ટ્રાયોડ વાલ્વની મદદથી તેમજ ટ્રાન્ઝિસ્ટર અથવા FET(field effect transistor)ના ઉપયોગથી મેળવી શકાય છે.
પરિપથ : શરૂઆતનાં સાધનોમાં પરાવૈદ્યુત-તાપન મેળવવા માટે પાવર-આંદોલકોમાં એક છેડાવાળી અથવા ‘પુશ-પુલ’ રચના વપરાતી. તેને ફિલ્ટર વગરનો અથવા અર્ધફિલ્ટર પાવરસપ્લાય આપવામાં આવતો. આકૃતિ 1માં એક છેડાવાળો, ટ્રાયોડ વાલ્વનો પરિપથ દર્શાવેલ છે.
પરાવૈદ્યુત-તાપન માટે આકૃતિ 1માં દર્શાવ્યા મુજબ ટ્રાયોડ-વાલ્વ ઉચ્ચ દબાણે ઉચ્ચ આવૃત્તિવાળા તરંગ ઉત્પન્ન કરે છે. ટ્રાન્સફૉર્મર T1 230V 50 H2 પ્રાથમિક વોલ્ટેજમાંથી 1,000 વોલ્ટ જેટલું વિદ્યુત-દબાણ ટ્રાયોડ-વાલ્વના એનોડને આપે છે. ટ્રાન્સફૉર્મર T2 માં ત્રણ ગૂંચળાં હોય છે. ગૂંચળાં AB અને CDની મદદથી ટ્યૂન એનોડ આંદોલક પરિપથ બને છે. આંદોલકનો નિકાસ (output) ગૂંચળા EF દ્વારા ઇલેક્ટ્રૉનની મદદથી જે પદાર્થનું તાપન કરવાનું હોય તેને આપવામાં આવે છે. ચલિત વીજધારિતાના મૂલ્યમાં ફેરફાર કરી સમસ્વરણ સૂચક મહત્તમ દર્શાવે તેમ ગોઠવવામાં આવે છે. આ પરિપથ મહત્તમ કાર્યક્ષમતા મેળવવા વર્ગ ક(class c)ની કક્ષામાં કાર્ય કરે છે. તે 500 વોલ્ટ જેટલી શક્તિ આપે છે.
પદાર્થને એક ઉષ્ણતામાનથી બીજા ઊંચા ઉષ્ણતામાને લઈ જવા આપવી પડતી શક્તિની ગણતરી આકૃતિ 2માં દર્શાવેલ પ્રાથમિક પરિપથ તેમજ આકૃતિ 3માં દર્શાવેલ ફેઝર આકૃતિની મદદથી જાણી શકાય.
વીજધારિતામાં થતો શક્તિનો વ્યય
આકૃતિ 1
પદાર્થને નિયત ઉષ્ણતામાને લાવવા માટે જરૂરી શક્તિ કૅલરી/સેકંડ = પદાર્થનું વજન × વિશિષ્ટ ઉષ્મા × ઉષ્ણતાનનો તફાવત/સેકંડ
જ્યાં 1 વૉટ = 1 જૂલ/સેકંડ = કૅલરી/સેકંડ × 4.166
આકૃતિ 2
ઉપયોગ : પરાવૈદ્યુત-તાપનના મુખ્ય બે પ્રકારના ઉપયોગ છે : (1) ઔદ્યોગિક ઉપયોગ, (2) તબીબી ઉપયોગ.
પ્લાયવૂડનાં બે પડ વચ્ચે લગાડવામાં આવતી લૂગદીને જમાવવા તથા લાકડાને સૂકવવામાં પરાવૈદ્યુત-તાપનનો ઉપયોગ થાય છે. (2) બંધ ડબ્બામાં રાખેલ ખોરાકને જીવાણુમુક્ત કરવામાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. (3) ફ્રીજમાં નીચા તાપનામે રાખેલ ખોરાકને ઝડપથી ગરમ કરવા આધુનિક ગૃહિણીઓ microwave ovenનો બહોળા પ્રમાણમાં ઉપયોગ કરે છે. (4) પ્લાસ્ટિકની કોથળીઓને સીવવા માટે ક્ષણિક પરાવૈદ્યુત-તાપન આપવામાં આવે છે. (5) પ્લાસ્ટિકની વસ્તુઓને યોગ્ય આકાર આપવા તાપન કરવામાં આવે છે, જેથી તે ઠરી ગયા બાદ તે જ સ્વરૂપમાં રહે. (6) ભઠ્ઠીમાં રેતીને જમાવવામાં તેનો ઉપયોગ થાય છે.
આકૃતિ 3
તબીબી ક્ષેત્રે પરાવૈદ્યુત-તાપનને મુખ્ય બે ભાગમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય : વાઢકાપ માટે અને ફિઝિયૉથૅરપી ઉપચાર માટે. વાઢકાપ માટેના ઉપકરણમાં 1MHzથી 3MHz જેટલી આવૃત્તિએ યોગ્ય ઇલેક્ટ્રોડની મદદથી શરીરમાં જે જગ્યાએ વાઢકાપ કરવાની હોય ત્યાં ઇલેક્ટ્રોડ મૂકવામાં આવે છે. સૂક્ષ્મ વાઢકાપ(microsurgery)માં આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે. શરીરની લોહીની નસોમાં લોહી ગંઠાઈ ગયું હોય ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ તે જગ્યાએ દાખલ કરી ઉચ્ચ આવૃત્તિએ વિદ્યુતપ્રવાહ આપવાથી તે પેશીઓને ગરમ કરી શકાય છે. આ સારવાર દરમિયાન શરીરના બહારના ભાગમાં દાઝવાની અસર થતી નથી અને ફક્ત અંદરના સારવાર હેઠળના ભાગને જ ગરમીની અસર થાય છે.
ફિઝિયૉથૅરપી ઉપચારમાં 30MHzથી 300MHz આવૃત્તિવાળા 4,000 વોલ્ટ વિદ્યુતદબાણ અને 500 વૉટ શક્તિ ઉત્પન્ન કરતા ઉપકરણનો ઉપયોગ થાય છે. આ શક્તિને નિયંત્રિત કરવા માટે જુદી જુદી પ્રણાલીઓ હોય છે. ફિઝિયૉથૅરપી ઉપચારમાં શરીરના કયા ભાગમાં ઉપચાર કરવો છે તે જાણી તે મુજબ જુદા જુદા પ્રકારનાં પૅડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે કાર્ય કરે છે. આ પૅડ શરીરની ચામડીને સીધા સ્પર્શતાં નથી, પરંતુ તે ટુવાલની વચ્ચે લપેટાયેલાં હોય છે. શરીરના જે ભાગને ગરમી આપવાની હોય તે ભાગની ઉપર-નીચે પૅડ મૂકવામાં આવે છે.
જનાર્દન વાસુદેવ દવે