Démagnétisation - Degaussing

La démagnétisation est le processus de diminution ou d'élimination d'un champ magnétique résiduel . Il est nommé d'après le gauss , une unité de magnétisme , qui à son tour a été nommé d'après Carl Friedrich Gauss . En raison de l'hystérésis magnétique , il n'est généralement pas possible de réduire complètement un champ magnétique à zéro, de sorte que la démagnétisation induit généralement un très petit champ "connu" appelé polarisation. La démagnétisation a été appliquée à l'origine pour réduire les signatures magnétiques des navires pendant la Seconde Guerre mondiale . La démagnétisation est également utilisée pour réduire les champs magnétiques dans les moniteurs à tube cathodique et pour détruire les données stockées sur le stockage magnétique .

coques de navires

RMS Queen Mary arrivant dans le port de New York, le 20 juin 1945, avec des milliers de soldats américains - notez la bobine de démagnétisation proéminente qui tourne autour de la coque extérieure
Panneau de commande de l'appareil MES ( "Magnetischer Eigenschutz" allemand : autoprotection magnétique ) dans un sous-marin allemand

Le terme a été utilisé pour la première fois par le commandant de l'époque, Charles F. Goodeve , de la Réserve des volontaires de la Marine royale du Canada , pendant la Seconde Guerre mondiale, alors qu'il tentait de contrer les mines navales magnétiques allemandes qui faisaient des ravages dans la flotte britannique . Les mines ont détecté l'augmentation du champ magnétique lorsque l'acier d'un navire concentrait le champ magnétique terrestre au-dessus. Les scientifiques de l'Amirauté, dont Goodeve, ont développé un certain nombre de systèmes pour induire un petit champ "N-pole vers le haut" dans le navire pour compenser cet effet, ce qui signifie que le champ net était le même que l'arrière-plan. Étant donné que les Allemands utilisaient le gauss comme unité de la force du champ magnétique dans les déclencheurs de leurs mines (pas encore une mesure standard), Goodeve a qualifié les divers processus pour contrer les mines de « démagnétisation ». Le terme est devenu un mot commun.

La méthode originale de démagnétisation consistait à installer des bobines électromagnétiques dans les navires, appelées enroulements. En plus de pouvoir polariser le navire en permanence, l'enroulement a également permis d'inverser le champ de polarisation dans l'hémisphère sud, où les mines étaient réglées pour détecter les champs "S-pole down". Les navires britanniques, notamment les croiseurs et les cuirassés , étaient bien protégés vers 1943.

L'installation d'un tel équipement spécial était cependant beaucoup trop coûteuse et difficile à entretenir tous les navires qui en auraient besoin, alors la marine a développé une alternative appelée essuyage, que Goodeve a également conçue, et qui est maintenant également appelée deperming . Cette procédure a traîné un gros câble électrique le long du côté du navire avec une impulsion d'environ 2000 ampères qui le traverse. Cela a induit le champ approprié dans le navire sous la forme d'un léger biais. On pensait à l'origine que le martèlement de la mer et les moteurs du navire allaient lentement randomiser ce champ, mais lors des tests, cela s'est avéré ne pas être un réel problème. Un problème plus grave a été réalisé plus tard : lorsqu'un navire traverse le champ magnétique terrestre, il capte lentement ce champ, contrecarrant les effets de la démagnétisation. Dès lors, les capitaines ont reçu l'ordre de changer de direction aussi souvent que possible pour éviter ce problème. Néanmoins, le biais s'est finalement estompé et les navires ont dû être démagnétisés selon un calendrier. Les petits navires ont continué à utiliser l'essuyage pendant la guerre.

Pour faciliter l' évacuation de Dunkerque , les Britanniques « essuient » 400 navires en quatre jours.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, la marine des États-Unis a commandé une classe spécialisée de navires de démagnétisation capables de remplir cette fonction. L'un d'eux, l' USS Deperm (ADG-10) , a été nommé d'après la procédure.

Après la guerre, les capacités des fusées magnétiques ont été considérablement améliorées, en détectant non pas le champ lui-même, mais ses changements. Cela signifiait qu'un navire démagnétisé avec un "point chaud" magnétique déclencherait toujours la mine. De plus, l'orientation précise du champ a également été mesurée, ce qu'un simple champ de biais ne pouvait pas supprimer, du moins pour tous les points du navire. Une série de bobines de plus en plus complexes a été introduite pour compenser ces effets, avec des systèmes modernes comprenant pas moins de trois jeux de bobines distincts pour réduire le champ dans tous les axes.

Supraconductivité à haute température

L'US Navy a testé, en avril 2009, un prototype de son système de bobines de démagnétisation supraconductrice à haute température , appelé "HTS Degaussing". Le système fonctionne en encerclant le navire avec des câbles en céramique supraconducteurs dont le but est de neutraliser la signature magnétique du navire, comme dans les anciens systèmes en cuivre. Le principal avantage du système de bobines de démagnétisation HTS est un poids considérablement réduit (parfois jusqu'à 80 %) et une efficacité accrue.

Un navire ou un sous-marin à coque métallique de haute mer, de par sa nature même, développe une signature magnétique au cours de son voyage, en raison d'une interaction magnéto-mécanique avec le champ magnétique terrestre. Il capte également l'orientation magnétique du champ magnétique terrestre où il est construit. Cette signature peut être exploitée par des mines magnétiques ou faciliter la détection d'un sous-marin par des navires ou des aéronefs équipés d' équipements de détection d'anomalies magnétiques (MAD) . Les marines utilisent la procédure de déperdition, en conjonction avec la démagnétisation, comme contre-mesure contre cela.

Installations spécialisées démagnétisation, comme la marine des États-Unis de la station de Lambert Point de démagnétisation à la station navale de Norfolk , ou Flotte du Pacifique Submarine Drive-In Facility insonorisant magnétique (MSF) à la base commune Pearl Harbor-Hickam , sont utilisés pour effectuer la procédure. Au cours d'un traitement magnétique à enveloppe fermée, des câbles de cuivre de gros calibre encerclent la coque et la superstructure du navire, et des courants électriques élevés (jusqu'à 4000 ampères ) sont pulsés à travers les câbles. Cela a pour effet de "réinitialiser" la signature magnétique du navire au niveau ambiant après avoir flashé sa coque avec de l'électricité. Il est également possible d'attribuer une signature spécifique la mieux adaptée à la zone particulière du monde dans laquelle le navire va opérer. Dans les installations d'insonorisation magnétique drive-in, tous les câbles sont soit suspendus au-dessus, en dessous et sur les côtés, soit dissimulés dans les éléments structurels des installations. Deperming est "permanent". Elle n'est effectuée qu'une seule fois, sauf si des réparations majeures ou des modifications structurelles sont apportées au navire.

Premières expériences

Avec l'introduction des navires en fer , l'effet négatif de la coque métallique sur les compas à gouverner a été noté. Il a également été observé que les coups de foudre avaient un effet significatif sur la déviation de la boussole, identifiée dans certains cas extrêmes comme étant provoquée par l'inversion de la signature magnétique du navire. En 1866, Evan Hopkins de Londres a déposé un brevet pour un procédé « pour dépolariser les vaisseaux en fer et les laisser désormais libres de toute influence perturbatrice de boussole ». La technique a été décrite comme suit : "A cet effet, il a utilisé un certain nombre de batteries et d'électro-aimants de Grove . Ces derniers devaient être passés le long des plaques jusqu'à ce que la fin souhaitée ait été obtenue... le processus ne doit pas être exagéré de peur de re -polarisant dans la direction opposée." L'invention a cependant été signalée comme étant « incapable d'être menée à bien avec succès » et « est rapidement décédée d'une mort naturelle ».

Tubes cathodiques couleur

Les écrans CRT couleur , la technologie sous-jacente aux écrans de télévision et d' ordinateur jusqu'à récemment, utilisent la démagnétisation. De nombreux écrans CRT utilisent une plaque métallique près de l'avant du tube pour s'assurer que chaque faisceau d'électrons frappe les luminophores correspondants de la bonne couleur. Si cette plaque devient magnétisée (par exemple si quelqu'un balaie un aimant sur l'écran ou place des haut-parleurs à proximité), elle confère une déviation indésirable aux faisceaux d'électrons et l'image affichée devient déformée et décolorée.

Pour minimiser cela, les tubes cathodiques ont une bobine en cuivre, ou souvent dans le cas d'appareils moins chers, en aluminium, enroulée autour de l'avant de l'écran, connue sous le nom de bobine de démagnétisation. Les moniteurs sans bobine interne peuvent être démagnétisés à l'aide d'une version portable externe. Les bobines de démagnétisation internes dans les tubes cathodiques sont généralement beaucoup plus faibles que les bobines de démagnétisation externes, car une meilleure bobine de démagnétisation prend plus de place. Une démagnétisation fait osciller rapidement un champ magnétique à l'intérieur du tube , avec une amplitude décroissante . Cela laisse le masque d'ombre avec un petit champ quelque peu aléatoire, supprimant la décoloration.

Une démagnétisation en cours

De nombreux téléviseurs et moniteurs démagnétisent automatiquement leur tube cathodique lorsqu'ils sont allumés, avant qu'une image ne soit affichée. La surtension élevée qui se produit lors de cette démagnétisation automatique est la cause d'un « thunk » audible, d'un fort bourdonnement ou de certains cliquetis, qui peuvent être entendus (et ressentis) lorsque les téléviseurs et les écrans d'ordinateur CRT sont allumés, en raison de la condensateurs déchargeant et injectant du courant dans la bobine. Visuellement, cela fait trembler considérablement l'image pendant une courte période de temps. Une option de démagnétisation est également généralement disponible pour une sélection manuelle dans le menu des opérations de ces appareils.

Dans la plupart des équipements commerciaux, la surtension de courant vers la bobine de démagnétisation est régulée par un simple dispositif de thermistance à coefficient de température positif (PTC) , qui a initialement une faible résistance mais passe rapidement à une résistance élevée en raison de l'effet de chauffage du flux de courant. De tels dispositifs sont conçus pour une transition ponctuelle du froid au chaud à la mise sous tension ; « expérimenter » l'effet de démagnétisation en allumant et éteignant l'appareil à plusieurs reprises peut entraîner la défaillance de ce composant. L'effet sera également plus faible, puisque le PTC n'aura pas eu le temps de se refroidir.

Supports de stockage de données magnétiques

Les données sont stockées sur les supports magnétiques , tels que les disques durs , les disquettes et les bandes magnétiques , en faisant en sorte que de très petites zones appelées domaines magnétiques modifient leur alignement magnétique pour être dans la direction d'un champ magnétique appliqué. Ce phénomène se produit à peu près de la même manière qu'une aiguille de boussole pointe dans la direction du champ magnétique terrestre. La démagnétisation, communément appelée effacement, laisse les domaines dans des motifs aléatoires sans préférence d'orientation, rendant ainsi les données précédentes irrécupérables. Il existe certains domaines dont l'alignement magnétique n'est pas aléatoire après démagnétisation. L'information que ces domaines représentent est communément appelée rémanence magnétique ou magnétisation rémanente . Une démagnétisation appropriée garantira que la rémanence magnétique est insuffisante pour reconstruire les données.

L'effacement par démagnétisation peut être réalisé de deux manières : en effacement CA , le support est démagnétisé en appliquant un champ alternatif dont l'amplitude diminue au cours du temps à partir d'une valeur initiale élevée (c'est-à-dire alimentée en courant alternatif) ; en effacement en courant continu , le support est saturé en appliquant un champ unidirectionnel (c'est-à-dire alimenté en courant continu ou en utilisant un aimant permanent ). Un démagnétiseur est un appareil qui peut générer un champ magnétique pour démagnétiser les supports de stockage magnétiques. Le champ magnétique nécessaire à la démagnétisation des supports de stockage de données magnétiques est un champ puissant que les aimants normaux ne peuvent pas facilement atteindre et maintenir.

Dommages irréversibles à certains types de supports

De nombreuses formes de supports de stockage magnétiques génériques peuvent être réutilisés après démagnétisation, y compris la bande audio bobine à bobine , VHS vidéocassettes et disquettes . Ces anciens types de supports sont simplement des supports bruts qui sont écrasés par de nouveaux modèles, créés par des têtes de lecture/écriture à alignement fixe.

Cependant, pour certaines formes de stockage de données informatiques, telles que les disques durs modernes et certains lecteurs de bande , la démagnétisation rend le support magnétique complètement inutilisable et endommage le système de stockage. Cela est dû au fait que les appareils disposent d'un mécanisme de positionnement de la tête de lecture/écriture infiniment variable qui repose sur des données de servocommande spéciales (par exemple, le code Gray ) qui sont censées être enregistrées en permanence sur le support magnétique. Ces données d'asservissement sont écrites une seule fois sur le support en usine à l'aide d'un matériel d'écriture d'asservissement spécial.

Les modèles d'asservissement ne sont normalement jamais écrasés par l'appareil pour quelque raison que ce soit et sont utilisés pour positionner avec précision les têtes de lecture/écriture sur les pistes de données du support, pour compenser les mouvements brusques de l'appareil, la dilatation thermique ou les changements d'orientation. La démagnétisation supprime indifféremment non seulement les données stockées mais également les données d'asservissement, et sans les données d'asservissement, le dispositif n'est plus en mesure de déterminer où les données doivent être lues ou écrites sur le support magnétique. Les données d'asservissement doivent être réécrites pour redevenir utilisables ; avec les disques durs modernes, cela n'est généralement pas possible sans un équipement de service spécifique au fabricant et souvent spécifique au modèle.

Types de démagnétiseurs

Les démagnétiseurs varient en taille, des plus petits utilisés dans les bureaux pour effacer les dispositifs de stockage de données magnétiques aux démagnétiseurs de taille industrielle destinés à être utilisés sur les canalisations, les navires, les sous-marins et d'autres articles de grande taille, des équipements aux véhicules. L'évaluation et la catégorisation des démagnétiseurs dépendent de la force du champ magnétique généré par le démagnétiseur, de la méthode de génération d'un champ magnétique dans le démagnétiseur, du type d'opérations pour lequel le démagnétiseur est adapté, de la vitesse de fonctionnement du démagnétiseur selon qu'il s'agit d'un démagnétiseur de volume ou un démagnétiseur à faible volume, et la mobilité du démagnétiseur entre autres. A partir de ces critères de notation et de catégorisation, on distingue ainsi les démagnétiseurs électromagnétiques, les démagnétiseurs à aimants permanents comme principaux types de démagnétiseurs.

Démagnétiseurs électromagnétiques

Un démagnétiseur électromagnétique fait passer une charge électrique à travers une bobine de démagnétisation pour générer un champ magnétique. Les sous-types de démagnétiseurs électromagnétiques sont nombreux, tels que les démagnétiseurs à bobine rotative et les démagnétiseurs à technologie de démagnétisation par impulsion, car les technologies utilisées dans les démagnétiseurs sont souvent développées et brevetées par les sociétés de fabrication respectives telles que Verity Systems et Maurer Magnetic, entre autres, de sorte que le démagnétiseur convient. pour son utilisation prévue. Les démagnétiseurs électromagnétiques génèrent des champs magnétiques puissants et ont un taux de travail élevé.

Démagnétiseur à bobine rotative

Les performances d'une machine de démagnétisation sont le déterminant majeur de l'efficacité de la démagnétisation des supports de stockage de données magnétiques. L'efficacité ne s'améliore pas lorsque le média traverse plusieurs fois le même champ magnétique de démagnétisation. La rotation du support de 90 degrés améliore l'efficacité de la démagnétisation du support. Un fabricant de démagnétiseurs de supports magnétiques, Verity Systems, a utilisé ce principe dans une technique de bobine rotative qu'ils ont développée. Leur démagnétiseur à bobine rotative fait passer le support de stockage de données magnétiques en cours d'effacement à travers un champ magnétique généré à l'aide de deux bobines dans la machine de démagnétisation avec le support sur une bande transporteuse à vitesse variable. Les deux bobines générant un champ magnétique sont en rotation ; avec une bobine positionnée au-dessus du support et l'autre bobine positionnée en dessous du support.

Démagnétisation par impulsion

La technologie de démagnétisation par impulsions implique l'application cyclique d'un courant électrique pendant une fraction de seconde à la bobine utilisée pour générer un champ magnétique dans le démagnétiseur. Le processus commence avec la tension maximale appliquée et maintenue pendant seulement une fraction de seconde pour éviter de surchauffer la bobine, puis les tensions appliquées dans les secondes suivantes sont réduites en séquence à des différences variables jusqu'à ce qu'aucun courant ne soit appliqué à la bobine. La démagnétisation par impulsion permet d'économiser sur les coûts énergétiques, produit une intensité de champ magnétique élevée, convient à la démagnétisation de grands assemblages et est fiable grâce à une démagnétisation sans erreur.

Démagnétiseur à aimant permanent

Les démagnétiseurs à aimants permanents utilisent des aimants fabriqués à partir de terres rares. Ils ne nécessitent pas d'électricité pour leur fonctionnement. Les démagnétiseurs à aimants permanents nécessitent un blindage adéquat du champ magnétique qu'ils ont constamment pour empêcher une démagnétisation involontaire. La nécessité d'un blindage a généralement pour résultat que les démagnétiseurs à aimant permanent sont encombrants. Lorsque les démagnétiseurs à aimant permanent de petite taille conviennent à une utilisation en tant que démagnétiseurs mobiles.

Voir également

Les références

Liens externes