मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव | निर्माण और अनुप्रयोग | यह 4+ महत्वपूर्ण चरण है

मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव | निर्माण और अनुप्रयोग | यह 4+ महत्वपूर्ण चरण है

मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव

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चर्चा के बिंदु: मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव

चुंबकीय माइक्रोवेव का परिचय | मैग्नेट्रॉन क्या है?

मैग्नेट्रॉन एक तरह की माइक्रोवेव ट्यूब है। मैग्नेट्रोन और उससे संबंधित विषयों पर चर्चा करने से पहले, आइए हम कुछ मूल परिभाषाओं का पता लगाएं।

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

अब, मैग्नेट्रॉन की परिभाषा इस प्रकार दी गई है -

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।

मैग्नेट्रॉन ट्यूब उच्च शक्ति का उपभोग करता है, और इसकी आवृत्ति ट्यूबों के गुहाओं के भौतिक आयाम पर निर्भर करती है। मैग्नेट्रॉन और अन्य प्रकार के माइक्रोवेव ट्यूबों के बीच एक प्राथमिक अंतर है। एक मैग्नेट्रोन केवल एक थरथरानवाला के रूप में काम करता है, लेकिन एक एम्पलीफायर के रूप में नहीं, लेकिन एक क्लेस्ट्रॉन (एक माइक्रोवेव ट्यूब) एक एम्पलीफायर के रूप में और एक थरथरानवाला के रूप में काम कर सकता है।

मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव
एक विशिष्ट मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव, छवि क्रेडिट: एचसीआरएस होम लेबर पेज, चुम्बक १सीसी बाय-एसए 2.0 एटी

मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव का एक संक्षिप्त इतिहास

सीमेंस कॉर्पोरेशन ने वैज्ञानिक हंस गर्डियन के मार्गदर्शन से वर्ष 1910 में बहुत पहले मैग्नेट्रॉन का विकास किया। स्विस भौतिक विज्ञानी हेनरिक ग्रीनाचर ने इलेक्ट्रॉनों के द्रव्यमान की गणना के अपने स्वयं के असफल प्रयोगों से पार किए गए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों की गति के विचार का पता लगाया। उन्होंने वर्ष 1912 के आसपास गणितीय मॉडल विकसित किया।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, अल्बर्ट हल ने पारंपरिक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का उपयोग करने के बजाय एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनों की गति को नियंत्रित करने के लिए काम करना शुरू कर दिया। पश्चिमी इलेक्ट्रिक के 'ट्रायोड' के पेटेंट को बायपास करने के लिए प्रयोग शुरू किया गया था।

हल ने मैग्नेट्रोन की तरह एक उपकरण विकसित किया, लेकिन इसका माइक्रोवेव आवृत्तियों के संकेतों को उत्पन्न करने का कोई इरादा नहीं था। चेक भौतिक विज्ञानी अगस्त ekáček और जर्मन भौतिक विज्ञानी एरिच हैबन ने स्वतंत्र रूप से पता लगाया कि मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव रेंज की आवृत्तियों वाले सिग्नल उत्पन्न कर सकता है।

रडार के आविष्कार और बढ़ती लोकप्रियता ने उन उपकरणों की मांग को बढ़ा दिया जो कम तरंग दैर्ध्य पर माइक्रोवेव का उत्पादन कर सकते हैं।

वर्ष 1940 में, सर जॉन रान्डेल और बर्मिंघम विश्वविद्यालय के हैरी बूट ने एक कैविटी मैग्नेट्रॉन का एक कार्यशील प्रोटोटाइप विकसित किया। शुरुआत में, उपकरण ने लगभग 400 वाट बिजली का उत्पादन किया। आगे पानी के विकास और कई अन्य सुधारों की तरह विकास ने उत्पादित बिजली को 400 डब्ल्यू से 1 किलोवाट और फिर 25 किलोवाट तक बढ़ा दिया।

ब्रिटिश वैज्ञानिकों द्वारा विकसित मैग्नेट्रोन में आवृत्ति अस्थिरता से संबंधित एक समस्या थी। 1941 में, जेम्स सायर्स ने उस समस्या को हल किया।

मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव
सर जॉन रान्डेल और बर्मिंघम विश्वविद्यालय के हैरी बूट, मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव, इमेज क्रेडिट द्वारा विकसित कैविटी मैग्नेट्रॉन: एलेक्ट्रिक फैनआर एंड बी मैग्नेट्रॉनसीसी द्वारा एसए 4.0

मैग्नेट्रोन के अनुप्रयोग

मैग्नेट्रॉन एक लाभदायक उपकरण है, जिसके विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग हैं। आइए उनमें से कुछ पर चर्चा करते हैं।

  • रडार में मैग्नेट्रोन: एक रडार के लिए मैग्नेट्रोन का उपयोग उच्च शक्ति वाले माइक्रोवेव आवृत्तियों की छोटी दालों को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। एक मैग्नेट्रोन का वेवगाइड एक रडार के अंदर किसी भी एंटीना से जुड़ा होता है।
    • मैग्नेट्रॉन के कई कारक हैं जो रडार को जटिलता का कारण बनाते हैं। उनमें से एक आवृत्ति अस्थिरता से संबंधित समस्या है। यह कारक फ़्रीक्वेंसी शिफ़्ट की समस्या उत्पन्न करता है।
    • दूसरी विशेषताएं यह हैं कि एक मैग्नेट्रॉन व्यापक बैंडविड्थ की शक्ति के साथ सिग्नल का उत्पादन करता है। इसलिए, रिसीवर के पास उन्हें स्वीकार करने के लिए एक व्यापक बैंडविड्थ होना चाहिए। अब, एक व्यापक बैंडविड्थ होने पर, रिसीवर को कुछ प्रकार का शोर भी प्राप्त होता है जो वांछित नहीं है।
मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव
हवाई अड्डे के लिए एक शुरुआती वाणिज्यिक रडार, मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव, छवि द्वारा: अज्ञात लेखकअज्ञात लेखक, मैग्नेट्रोन रडार विधानसभा 1947सार्वजनिक डोमेन के रूप में चिह्नित किया गया है, और अधिक विवरण विकिमीडिया कॉमन्स
  • मैग्नेट्रॉन हीटिंग | मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव ओवन: मैग्नेट्रॉन का उपयोग माइक्रोवेव को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है जो आगे हीटिंग के लिए उपयोग किया जाता है। माइक्रोवेव ओवन के अंदर, सबसे पहले, मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव सिग्नल का उत्पादन करता है। फिर, वेवगाइड एक आरएफ पारदर्शी पोर्ट के संकेतों को भोजन कक्ष में पहुंचाता है। कक्ष एक निश्चित आयाम का है, और मैग्नेट्रोन के करीब भी है। यही कारण है कि खड़े तरंग पैटर्न को घूमने वाली मोटर द्वारा यादृच्छिक किया जाता है, जो कक्ष के अंदर भोजन को घुमाता है।
मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव
माइक्रोवेव ओवन, मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव अनुप्रयोग, छवि क्रेडिट: मूल अपलोडर था मैं at चीनी विकिपीडिया., वीबोलुसीसी द्वारा एसए 3.0
  • मैग्नेट्रोन प्रकाश: ऐसे बहुत सारे उपकरण उपलब्ध हैं जो मैग्नेट्रोन उत्तेजना का उपयोग करके रोशनी करते हैं। सल्फर लैंप जैसे उपकरण इस तरह के प्रकाश का एक प्रमुख उदाहरण है। उपकरणों के अंदर, मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो एक वेवगाइड द्वारा किया जाता है। फिर सिग्नल को प्रकाश उत्सर्जक गुहा के माध्यम से पारित किया जाता है। इस प्रकार के उपकरण जटिल हैं। आजकल, वे गैलियम नाइट्राइड (GaN), या HEMT जैसे अधिक सतही तत्वों के बजाय उपयोग नहीं किए जाते हैं।

मैग्नेट्रॉन का निर्माण

इस खंड में, हम एक मैग्नेट्रॉन के भौतिक निर्माण और घटकों पर चर्चा करेंगे।

मैग्नेट्रॉन को डायोड के रूप में वर्गीकृत किया जाता है क्योंकि यह ग्रिड पर तैनात होता है। मैग्नेट्रोन का एनोड एक बेलनाकार आकार के ब्लॉक में सेट किया गया है जो तांबे से बना है। फिलामेंट लीड के साथ फिलामेंट्स होते हैं और ट्यूब के केंद्र में कैथोड होते हैं - फिलामेंट्स-लीड्स कैथोड और फिलामेंट को केंद्र में रखने में मदद करते हैं। कैथोड उच्च उत्सर्जन सामग्री से बना है, और यह ऑपरेशन के लिए गरम किया जाता है।

मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव
मैग्नेट्रॉन अपने भागों के साथ, मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव, छवि क्रेडिट: एचसीआरएस होम लेबर पेज, चुम्बक १सीसी बाय-एसए 2.0 एटी

ट्यूब में 8 से 20 गुंजयमान गुहा होते हैं जो इसकी परिधि के चारों ओर बेलनाकार होते हैं। आंतरिक संरचना को कई भागों में विभाजित किया गया है: ट्यूब में मौजूद गुहाओं की संख्या। ट्यूब का विभाजन गुहाओं को केंद्र से जोड़ने वाले संकीर्ण स्लॉट द्वारा किया जाता है।

प्रत्येक गुहा एक की तरह कार्य करता है समानांतर गुंजयमान सर्किट जहां एनोड कॉपर ब्लॉक की दूर की दीवार एक प्रारंभ करनेवाला के रूप में काम करती है। वेन टिप क्षेत्र कैपेसिटर माना जाता है। अब, सर्किट की गुंजयमान आवृत्ति गुंजयमान सर्किट के भौतिक आयामों पर निर्भर है।  

यह स्पष्ट है कि यदि एक गुंजयमान गुहा दोलन शुरू करता है, तो यह अन्य गुंजयमान गुहाओं को उत्तेजित करता है और वे दोलन भी शुरू करते हैं। लेकिन एक संपत्ति है जो प्रत्येक गुहा का अनुसरण करती है। यदि एक गुहा दोलन शुरू करता है, तो अगली गुहा चरण में 180 डिग्री देरी के साथ दोलन शुरू करती है। यह प्रत्येक गुहा पर लागू होता है। अब, दोलन की श्रृंखला एक धीमी-तरंग संरचना बनाती है जो स्व-निहित है। इसीलिए इस प्रकार के मैग्नेट्रॉन निर्माण को "मल्टी-कैविटी ट्रैवलिंग वेव मैग्नेट्रॉन" के रूप में भी जाना जाता है।

मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव
मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव के मध्य में सेंट्रल कैथोड, छवि क्रेडिट: पिंगू इज सुमेरियनमैग्नेट्रॉन अनुभाग अक्ष पर अनुप्रस्थ होता हैसीसी द्वारा एसए 3.0

कैथोड ऊर्जा हस्तांतरण तंत्र के लिए आवश्यक इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति करता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, कैथोड ट्यूब के केंद्र में है, आगे फिलामेंट लीड द्वारा स्थापित किया गया है। कैथोड और एनोड के बीच एक विशेष खुली जगह है जिसे बनाए रखने की आवश्यकता है; अन्यथा, यह डिवाइस में खराबी पैदा करेगा।

कैविटी व्यवस्था के चार प्रकार उपलब्ध हैं। वे -

  • स्लॉट प्रकार
  • फलक प्रकार
  • उगता हुआ सूर्य प्रकार
  • छेद और स्लॉट प्रकार

एक मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव का संचालन

माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी रेंज के सिग्नल उत्पन्न करने के लिए मैग्नेट्रॉन कुछ चरणों में जाता है। चरण नीचे सूचीबद्ध हैं।

हालाँकि चरणों का नाम हमें उन घटनाओं पर चर्चा करने के लिए पर्याप्त संकेत देता है, जो प्रत्येक चरण में होती हैं।

चरण 1: इलेक्ट्रॉन बीम पीढ़ी और त्वरण

गुहा के अंदर कैथोड वोल्टेज की नकारात्मक ध्रुवीयता रखता है। एनोड कैथोड से एक रेडियल दिशा में रखा जाता है। अब, कैथोड का अप्रत्यक्ष ताप एनोड की ओर इलेक्ट्रॉन के प्रवाह का कारण बनता है। पीढ़ी के समय, गुहा में कोई चुंबकीय क्षेत्र मौजूद नहीं है। लेकिन इलेक्ट्रॉन की पीढ़ी के बाद, एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के मार्ग को मोड़ देता है। यदि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और अधिक बढ़ जाती है, तो इलेक्ट्रॉन का मार्ग तेज मोड़ लेता है। अब, यदि इलेक्ट्रॉनों का वेग बढ़ जाता है, तो मोड़ फिर से तेज हो जाता है।

चरण 2: इलेक्ट्रॉन बीम का वेग नियंत्रण और परिवर्तन

यह चरण गुहा के एसी क्षेत्र के अंदर होता है। एसी क्षेत्र समीपस्थ एनोड खंडों से कैथोड क्षेत्र तक स्थित है। यह क्षेत्र इलेक्ट्रॉन बीम के प्रवाह को तेज करता है, जो एनोड खंडों की ओर बह रहा है। खंडों की ओर बहने वाले इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है।

चरण 3: "स्पेस चार्ज व्हील" की पीढ़ी

अलग-अलग वेग के साथ दो अलग-अलग दिशाओं में इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह "गति चार्ज व्हील" नामक गति का कारण बनता है। यह इलेक्ट्रॉनों की एकाग्रता को बढ़ाने में मदद करता है, जो आगे रेडियो आवृत्ति दोलनों के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान करता है।

चरण 4: ऊर्जा का परिवर्तन

अब, इलेक्ट्रॉन बीम की पीढ़ी और इसके त्वरण के बाद, क्षेत्र ऊर्जा प्राप्त करता है। इलेक्ट्रॉनों ने भी क्षेत्र में कुछ ऊर्जा बिखेर दी। कैथोड इलेक्ट्रॉनों से यात्रा करते समय यह प्रत्येक गुहा में ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। ऊर्जा में कमी से गति में कमी होती है और अंततः मंदी आती है। अब, यह कई बार होता है। रिलीज़ की गई ऊर्जा कुशलता से उपयोग की जाती है, और 80% तक दक्षता तक पहुंच जाती है।

स्वास्थ्य संबंधित चिंताएं मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव से

एक मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव माइक्रोवेव सिग्नल उत्पन्न करता है जो मानव शरीर को समस्या पैदा कर सकता है। कुछ मैग्नेट्रोन में उनके फिलामेंट में थोरियम होता है, जो एक रेडियोधर्मी तत्व है और मनुष्यों के लिए अच्छा नहीं है। बेरिलियम ऑक्साइड और सिरेमिक से बने इंसुलेटर जैसे तत्व भी खतरनाक होते हैं अगर उन्हें कुचलकर साँस में लिया जाए। इससे फेफड़े प्रभावित हो सकते हैं।

मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव ओवन के अधिक गर्म होने से भी नुकसान होने की संभावना है। मैग्नेट्रॉन को उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। ऐसे में बिजली का खतरा भी बना रहता है।

सुदीप्त राय के बारे में

मैग्नेट्रोन माइक्रोवेव | निर्माण और अनुप्रयोग | यह 4+ महत्वपूर्ण चरण हैमैं एक इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र में समर्पित हूं।
एआई और मशीन लर्निंग जैसी आधुनिक तकनीकों की खोज में मेरी गहरी दिलचस्पी है।
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ज्ञान प्राप्त करने में किसी की मदद करने से मुझे बहुत खुशी मिलती है।

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