Klystron | कार्य और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | 5+ प्रकारों का विश्लेषण

Klystron | कार्य और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | 5+ प्रकारों का विश्लेषण

क्लीस्टरोण

द्वारा कवर : डेनियलक्यूहलरज़्यूरिख़ में रेल की पटरियाँसीसी द्वारा एसए 4.0

चर्चा के बिंदु

माइक्रोवेव ट्यूब और क्लाईस्ट्रॉन का परिचय

माइक्रोवेव ट्यूब: माइक्रोवेव ट्यूब ऐसे उपकरण हैं जो माइक्रोवेव उत्पन्न करते हैं। वे इलेक्ट्रॉन बंदूकें हैं जो रैखिक बीम ट्यूबों का उत्पादन करती हैं।

Klystron | कार्य और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | 5+ प्रकारों का विश्लेषण

माइक्रोवेव ट्यूब

छवि क्रेडिट: अज्ञात लेखक अज्ञात लेखक, क्लिस्ट्रॉन ट्यूब 1952सार्वजनिक डोमेन के रूप में चिह्नित किया गया है, और अधिक विवरण विकिमीडिया कॉमन्स

माइक्रोवेव ट्यूब को आम तौर पर इलेक्ट्रॉन बीम-फील्ड इंटरैक्शन के प्रकार पर श्रेणियों में विभाजित किया जाता है। प्रकार हैं -

  • रैखिक बीम या "ओ" प्रकार
  • क्रॉस-फ़ील्ड या "एम" प्रकार

रैखिक-बीम: इस तरह की ट्यूब में, इलेक्ट्रॉन बीम ट्यूब की लंबाई से गुजरता है, और यह विद्युत क्षेत्र के समानांतर है।

क्रॉस-फ़ील्ड: इस प्रकार की ट्यूब में, फोकसिंग क्षेत्र त्वरित विद्युत क्षेत्र के लंबवत होता है।

माइक्रोवेव ट्यूब को एम्पलीफायरों या ऑसिलेटर्स में भी वर्गीकृत किया जा सकता है।

क्लेस्ट्रॉन: क्लाईस्ट्रॉन एक प्रकार की माइक्रोवेव ट्यूब है, जो उच्चतर आवृत्तियों की आवृत्ति को बढ़ा सकती है, खासकर रेडियो फ्रीक्वेंसी से अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी को। Klystrons को Oscillator के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

क्लीस्टरोण

क्लाईस्ट्रॉन का उपयोग अंतरिक्ष यान संचार के लिए किया जाता है

छवि क्रेडिट: हनोक लाउक्लीस्टरोणसीसी द्वारा एसए 3.0

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क्लेस्ट्रॉन एम्पलीफायर

एक एम्पलीफायर में, इलेक्ट्रॉन बीम को दो या अधिक गुंजयमान गुहाओं के माध्यम से भेजा जाता है। बहुत पहले गुहा आरएफ इनपुट प्राप्त करता है और सिग्नल को मॉड्यूलेट करने के लिए इसे उच्च और निम्न-घनत्व क्षेत्रों में बांटता है। गुच्छेदार बीम फिर अगले गुहा में जाता है, जो गुच्छे के प्रभाव को बढ़ाता है। निम्नलिखित या अंतिम गुहा में, आरएफ की शक्ति अत्यधिक प्रवर्धित स्तर पर निकाली जाती है।

दो गुहाएं लगभग 20 डीबी प्राप्त करती हैं, और चार गुहाओं का उपयोग करने से 80-90 डीबी तक लाभ प्राप्त हो सकता है। क्लेस्ट्रॉन एम्पलीफायरों मेगावाट की सीमा में शक्तियों को शिखर कर सकते हैं। इसमें लगभग 30% से 50% तक की रूपांतरण क्षमता है।

क्लाईस्ट्रॉन एम्पलीफायर का संचालन

Klystron एम्पलीफायरों Rf संकेत बढ़ाना। यह एक DC इलेक्ट्रॉन किरण में संकेत की गतिज ऊर्जा को RF पावर में परिवर्तित करता है। एक वैक्यूम के अंदर, एक इलेक्ट्रॉन बंदूक इलेक्ट्रॉनों के एक बीम का उत्सर्जन करती है, और उच्च वोल्टेज वाले इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉन बीम को तेज करते हैं।

फिर, एक इनपुट कैविटी रेज़ोनेटर बीम को स्वीकार करता है। यहां ऑपरेशन की कुछ श्रृंखला होती है। सबसे पहले, इनपुट गुहा को आरएफ ऊर्जा के साथ खिलाया जाता है। यह खड़ी तरंगें पैदा करता है। आगे की लहर आगे दोलन वोल्टेज उत्पन्न करती है जो एक इलेक्ट्रॉन के किरण पर कार्य करती है। विद्युत क्षेत्र ने इलेक्ट्रॉनों को झुका दिया।

हर गुच्छा उत्पादन गुहा में प्रवेश करता है जब विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रान की गति का विरोध करके बीम को हटा देता है। इस प्रकार इलेक्ट्रॉनों की संभावित ऊर्जा में गतिज ऊर्जा का रूपांतरण होता है।

पलटा klystron और पलटा klystron का कार्य

रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन: रिफ्लेक्स क्लाईस्ट्रॉन एक एकल-गुहा के साथ क्लेस्ट्रॉन है जो इलेक्ट्रॉन बीम के माध्यम से सकारात्मक प्रतिक्रिया देने के लिए गुहा के बगल में एक परावर्तक इलेक्ट्रोड का उपयोग करके एक थरथरानवाला के रूप में कार्य करता है। पलटा आकार को समायोजित करने के लिए पलटा klystrons यंत्रवत् ट्यून किया जा सकता है।

क्लीस्टरोण

रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन

छवि क्रेडिट: मिटा देनावेरियन V-260 मॉडलसीसी द्वारा एसए 3.0

रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन आविष्कारकों में से एक, वैज्ञानिक रॉबर्ट सटन के नाम के बाद एक रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन को अक्सर "सुटन ट्यूब" कहा जाता है। यह राडार रिसीवरों में से कुछ में स्थानीय थरथरानवाला के रूप में अनुप्रयोगों के साथ एक कम शक्ति वाला क्लेस्ट्रॉन है।

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रिफ्लेक्स क्लाइस्ट्रॉन का कार्य करना

क्लीस्टरोण
एक आरेख संरचना, छवि क्रेडिट: पलटा.sch.enpसीसी द्वारा एसए 3.0

रिफ्लेक्स क्लाईस्ट्रॉन में, इलेक्ट्रॉन बीम को क्लेस्ट्रॉन में मौजूद एकमात्र गुहा के माध्यम से पारित किया जाता है। पास के बाद, वे एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रोड के एक परावर्तक द्वारा परिलक्षित होते हैं। वे गुहा के माध्यम से एक और पास बनाते हैं। फिर उन्हें एकत्र किया जाता है। जब इलेक्ट्रॉन बीम का पहला पास होता है, तो वे वेग के रूप में संशोधित होते हैं। इलेक्ट्रॉन गुच्छे रिफ्लेक्टर इलेक्ट्रोड और गुहा के बहाव स्थान के अंदर बनते हैं।

रिफ्लेक्टर वोल्टेज को अधिकतम ब्रांचिंग सुनिश्चित करने के लिए ट्यून किया गया है। इलेक्ट्रॉन बीम परावर्तक द्वारा परावर्तित होकर गुहा में पुन: प्रवेश करता है। अधिकतम ब्रांचिंग सुनिश्चित करता है कि ऊर्जा की अधिकतम मात्रा एक इलेक्ट्रॉन के बीम से रेडियो आवृत्ति दोलन में स्थानांतरित हो जाती है। रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन की ट्यूनिंग की इलेक्ट्रॉनिक रेंज को आमतौर पर दो आधे पावरपॉइंट के बीच आवृत्ति में परिवर्तन के रूप में संदर्भित किया जाता है।

पलटा Klystron के अनुप्रयोग

कुछ प्रतिवर्त klystrons नीचे सूचीबद्ध हैं।

क्लीस्टरोण
सिंक्रोट्रॉन में अनुप्रयोग, छवि क्रेडिट: जार्जोनAust.-Synchrotron, -Klystron-for-Storage-Ring, -14.06.2007सीसी द्वारा एसए 3.0
  • रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन के महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक रेडियो और राडार सिस्टम में रिसीवर के रूप में है।
  • उन्हें सिग्नल जनरेटर के रूप में भी उपयोग किया जाता है।
  • Reflex klystrons को फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
  • इसके अलावा, उन्हें पंप थरथरानवाला और स्थानीय थरथरानवाला के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

आजकल, रिफ्लेक्स क्लेस्ट्रॉन के अधिकांश अनुप्रयोगों को अर्धचालक प्रौद्योगिकियों द्वारा बदल दिया गया है।

जाइरोक्लिस्ट्रॉन

Gyroklystron माइक्रोवेव एम्पलीफायर के प्रकारों में से एक है जिसका काम लगभग क्लाईस्ट्रॉन के समान है। लेकिन जाइरोक्लेस्ट्रॉन के लिए, क्लेस्ट्रॉन के विपरीत, इलेक्ट्रॉन का गुच्छा अक्षीय नहीं होता है। इसके बजाय, मॉड्यूलेशन बल साइक्लोट्रॉन आवृत्ति को बदलते हैं, और इस प्रकार गति का अज़ीमुथल हिस्सा चरण शाखा बनाता है।

अंतिम या आउटपुट कैविटी में, प्राप्त इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा को गुहा के विद्युत क्षेत्र में स्थानांतरित करते हैं, और प्रवर्धित आरएफ संकेत को गुहा से युग्मित किया जा सकता है। एक जाइरोक्लेस्ट्रॉन की गुहा संरचना बेलनाकार या समाक्षीय है। एक सामान्य क्लेस्ट्रॉन के ऊपर जाइरोक्लेस्ट्रॉन का मुख्य लाभ यह है कि जाइरोक्लेस्ट्रॉन उच्च आवृत्तियों पर उच्च शक्ति देने में सक्षम है जो कि एक विशिष्ट क्लेस्ट्रॉन के लिए बहुत मुश्किल है।

ऑप्टिकल क्लेस्ट्रॉन

ऑप्टिकल क्लेस्ट्रॉन वे उपकरण हैं, जिनके अंदर प्रवर्धन की विधि क्लेस्ट्रॉन के समान होती है। प्रयोग मुख्य रूप से ऑप्टिकल आवृत्तियों पर लेजर पर किए जाते हैं, और उन्हें फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार के उपकरण माइक्रोवेव कैविटीज के स्थान पर devices undulators ’का उपयोग करते हैं।

दो गुहा Klystron

दो गुहा klystron उपलब्ध klystron का सबसे सरल प्रकार है। जैसा कि नाम से पता चलता है, इस प्रकार के क्लेस्ट्रॉन में दो माइक्रोवेव गुहाएं होती हैं। उन्हें 'कैचर' और 'बाउचर' के रूप में जाना जाता है। यदि दो गुहाओं के क्लेस्ट्रॉन को एक एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो बंकर को कमजोर माइक्रोवेव सिग्नल और कैचर से जोड़े मिलते हैं, और यह प्रवर्धित हो जाता है।

टू कैविटी क्लेस्ट्रॉन का कार्य करना

इस क्लाईस्ट्रॉन में, एक इलेक्ट्रॉन बंदूक होती है जो इलेक्ट्रॉनों को उत्पन्न करती है। उनसे एक निश्चित दूरी पर एनोड रखा जाता है। इलेक्ट्रॉन एनोड द्वारा आकर्षित हो जाता है और उच्च सकारात्मक क्षमता के साथ उनसे गुजरता है। ट्यूबों के बाहर एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र, बीम अक्ष के साथ एक अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण करता है। यह किरण को फैलने से रोकने में मदद करता है।

इलेक्ट्रॉन बीम सबसे पहले 'गुच्छा' गुहा के माध्यम से जाता है। गुहा के दोनों किनारों पर ग्रिड होते हैं। इलेक्ट्रॉन बीम खड़ी तरंग दोलनों के लिए उत्तेजना पैदा करता है, जो आगे ग्रिड के पार एक दोलन एसी क्षमता का कारण बनता है। क्षेत्र की दिशा एक चक्र के लिए दो बार बदलती है। इलेक्ट्रान कैविटी में प्रवेश करते हैं जब प्रवेश ग्रिड नकारात्मक होता है और निकास ग्रिड सकारात्मक होने पर बाहर निकलता है। क्षेत्र गति को प्रभावित करता है क्योंकि यह उन्हें तेज करता है। क्षेत्र की दिशा बदलने के बाद, इलेक्ट्रॉनों की गति कम हो जाती है।

वहां bunch बाउचर ’कैविटी के बाद, कॉम्स करता है बहाव जगह '। इलेक्ट्रॉनों का समूहन यहां होता है क्योंकि त्वरित इलेक्ट्रॉनों को डीटेल्रेटेड इलेक्ट्रॉनों के साथ जोड़ दिया जाता है। लंबाई ठीक से बनाई गई है ताकि अधिकतम ब्रांचिंग हो।

इसके बाद 'कैचर' कैविटी आती है। इसमें हर तरफ समान ग्रिड होते हैं। ग्रिड

इलेक्ट्रॉन बीम से ऊर्जा को अवशोषित करता है। यहां 'बंचर' की तरह, विद्युत क्षेत्र की दिशा बदलने के कारण इलेक्ट्रॉन चलता है और इस प्रकार इलेक्ट्रॉन काम करते हैं। यहाँ उनके गति द्वारा उत्पन्न गतिज ऊर्जा को संभावित ऊर्जाओं में परिवर्तित किया जाता है। ऐसा करने के लिए दोलनशील विद्युत क्षेत्र का आयाम बढ़ाया जाता है। इस तरह 'कैचर' कैविटी का संकेत 'कैचर' कैविटी में बढ़ जाता है। कैचर कैविटी से जोड़े जाने के लिए निर्दिष्ट प्रकार के वेवगाइड और ट्रांसमिशन लाइन का उपयोग किया जाता है।

क्लेस्ट्रॉन बनाम मैग्नेट्रॉन (क्लेस्ट्रॉन और मैग्नेट्रॉन के बीच अंतर)

क्लेस्ट्रॉन और मैग्नेट्रॉन के बीच अंतर जानने के लिए, हमें मैग्नेट्रॉन के बारे में जानना होगा।

मैग्नेट्रोन: मैग्नेट्रॉन एक प्रकार की वैक्यूम ट्यूब है जो एक चुंबकीय क्षेत्र और इलेक्ट्रॉन बीमों की बातचीत की मदद से माइक्रोवेव आवृत्ति रेंज के संकेतों को उत्पन्न करती है।

चर्चा के बिंदुक्लीस्टरोणmagnetron
परिभाषाक्लाईस्ट्रॉन एक प्रकार की माइक्रोवेव ट्यूब है, जो उच्चतर आवृत्तियों की आवृत्ति को बढ़ा सकती है, खासकर रेडियो फ्रीक्वेंसी से अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी को।मैग्नेट्रॉन एक प्रकार की वैक्यूम ट्यूब है जो एक चुंबकीय क्षेत्र और इलेक्ट्रॉन बीमों की बातचीत की मदद से माइक्रोवेव आवृत्ति रेंज के संकेतों को उत्पन्न करती है।
ऑपरेशन की आवृत्तिक्लेस्ट्रॉन के लिए ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज 1 गीगाहर्ट्ज़ से 25 गीगाहर्ट्ज़ है।कार्य आवृत्ति रेंज 500 मेगाहर्ट्ज से 12 गीगाहर्ट्ज़ है।
दक्षतादक्षता लगभग 10% से 20% है।मैग्नेट्रोन की दक्षता अपेक्षाकृत अधिक है, और यह लगभग 40% से 70% है।
निर्गमन शक्तिउत्पादन शक्ति 1 मिली-वाट से 2.5 वाट के बीच होती है।आउटपुट पावर 2 mW से 250kW के बीच होती है।
इलेक्ट्रॉनों का इंजेक्शनइलेक्ट्रॉनों को आमतौर पर बाहर से इंजेक्ट किया जाता है।इलेक्ट्रॉनों को बाहर से जबरदस्ती इंजेक्ट किया जाता है।
इलेक्ट्रॉनों का पथ-प्रदर्शकइलेक्ट्रॉनों अक्ष के साथ रैखिक रूप से पार करते हैं।इलेक्ट्रॉनों अक्ष के साथ सर्पिल रूप से पार करते हैं।
प्रयोज्यएक एम्पलीफायर और साथ ही एक थरथरानवाला के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।केवल थरथरानवाला के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
अनुप्रयोगोंKlystrons का उपयोग RADARS में किया जाता है, जैसे कण त्वरक, ट्रांसमीटर आदि।माइक्रोवेव ओवन, विशेष हीटर सहित कई प्रकार के घरेलू उपकरणों में मैग्नेट्रॉन का उपयोग किया जाता है।

सुदीप्त राय के बारे में

Klystron | कार्य और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग | 5+ प्रकारों का विश्लेषणमैं एक इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र में समर्पित हूं।
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मेरा लेखन सभी शिक्षार्थियों को सटीक और अद्यतन डेटा प्रदान करने के लिए समर्पित है।
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