मैग्नेट्रॉन कैसे काम करता है और काम करता है

मैग्नेट्रॉन - एक विशेष इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जिसमें गति के संदर्भ में इलेक्ट्रॉन प्रवाह को संशोधित करके अति-उच्च आवृत्ति दोलनों (माइक्रोवेव दोलनों) की पीढ़ी की जाती है। मैग्नेट्रॉन ने उच्च और अति-उच्च आवृत्ति धाराओं के साथ ताप के अनुप्रयोग के क्षेत्र का बहुत विस्तार किया है।

एक ही सिद्धांत पर आधारित एम्प्लिट्रॉन (प्लैटिनोट्रॉन), क्लाइस्ट्रॉन और ट्रैवलिंग वेव लैंप कम आम हैं।

मैग्नेट्रॉन उच्च शक्ति माइक्रोवेव आवृत्तियों का सबसे उन्नत जनरेटर है। यह एक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र द्वारा नियंत्रित एक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ एक अच्छी तरह से खाली किया गया दीपक है। वे महत्वपूर्ण शक्तियों पर बहुत छोटी तरंगें (सेंटीमीटर के अंशों तक) प्राप्त करना संभव बनाते हैं।

मैग्नेट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच कुंडलाकार अंतराल में बनाए गए परस्पर लंबवत विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनों की गति का उपयोग करते हैं। इलेक्ट्रोड के बीच एक एनोडिक वोल्टेज लगाया जाता है, जिसके प्रभाव में एक रेडियल विद्युत क्षेत्र का निर्माण होता है, जिसके प्रभाव में गर्म कैथोड से निकाले गए इलेक्ट्रॉन एनोड की ओर भागते हैं।

एनोड ब्लॉक को इलेक्ट्रोमैग्नेट के ध्रुवों के बीच रखा जाता है, जो मैग्नेट्रोन के अक्ष के साथ निर्देशित कुंडलाकार अंतराल में एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। एक चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में, इलेक्ट्रॉन रेडियल दिशा से विचलित होता है और एक जटिल सर्पिल प्रक्षेपवक्र के साथ चलता है। कैथोड और एनोड के बीच की जगह में, जीभ के साथ एक घूमने वाला इलेक्ट्रॉन बादल बनता है, जो स्पोक्स वाले पहिये के हब जैसा दिखता है। एनोड कैविटी रेज़ोनेटर के स्लॉट्स से उड़ते हुए, इलेक्ट्रॉन उनमें उच्च-आवृत्ति दोलनों को उत्तेजित करते हैं।

चावल। 1. मैग्नेट्रॉन एनोड ब्लॉक

प्रत्येक गुहा गुंजयमान यंत्र वितरित मापदंडों के साथ एक दोलन प्रणाली है। विद्युत क्षेत्र स्लॉट्स में केंद्रित है और चुंबकीय क्षेत्र गुहा के अंदर केंद्रित है।

मैग्नेट्रॉन से आउटपुट ऊर्जा एक या अधिक बार दो आसन्न गुंजयमान यंत्रों में रखे गए आगमनात्मक पाश के माध्यम से महसूस की जाती है। समाक्षीय केबल लोड को बिजली की आपूर्ति करता है।

चावल। 2. मैग्नेट्रॉन डिवाइस

माइक्रोवेव धाराओं के साथ हीटिंग वेवगाइड्स में एक गोलाकार या आयताकार क्रॉस-सेक्शन या वॉल्यूम रेज़ोनेटर के साथ किया जाता है जिसमें विद्युतचुम्बकीय तरंगें सबसे सरल रूप TE10 (H10) (वेवगाइड्स में) या TE101 (कैविटी रेज़ोनेटर में)। हीटिंग ऑब्जेक्ट को विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्सर्जित करके भी हीटिंग किया जा सकता है।

मैग्नेट्रॉन एक सरलीकृत रेक्टिफायर सर्किट के साथ रेक्टिफाइड करंट द्वारा संचालित होते हैं। बहुत कम बिजली इकाइयां एसी संचालित हो सकती हैं।

मैग्नेट्रॉन 0.5 से 100 गीगाहर्ट्ज तक विभिन्न आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं, कुछ डब्ल्यू से लेकर दसियों किलोवाट तक निरंतर मोड में और 10 डब्ल्यू से 5 मेगावाट तक स्पंदित मोड में पल्स अवधि के साथ मुख्य रूप से अंशों से लेकर दसियों माइक्रोसेकंड तक।

चावल। 2. माइक्रोवेव ओवन में मैग्नेट्रॉन

डिवाइस की सादगी और मैग्नेट्रॉन की अपेक्षाकृत कम लागत, हीटिंग की उच्च तीव्रता और माइक्रोवेव धाराओं के विविध अनुप्रयोगों के साथ मिलकर, उद्योग, कृषि के विभिन्न क्षेत्रों में उनके उपयोग के लिए बड़ी संभावनाएं खोलती हैं (उदाहरण के लिए, में ढांकता हुआ हीटिंग प्रतिष्ठान) और घर पर (माइक्रोवेव ओवन)।

मैग्नेट्रॉन ऑपरेशन

तो यह मैग्नेट्रॉन है बिजली का दीपक अल्ट्रा-हाई-फ़्रीक्वेंसी दोलन (डेसीमीटर और सेंटीमीटर तरंगों की सीमा में) उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक विशेष डिज़ाइन। इसकी विशेषता एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र (दीपक के अंदर इलेक्ट्रॉनों की गति के लिए आवश्यक पथ बनाने के लिए) का उपयोग है, से जिसे मैग्नेट्रॉन का नाम मिला।

बहु-कक्ष मैग्नेट्रॉन, जिसका विचार पहली बार एम. ए. बोन्च-ब्रूविच द्वारा प्रस्तावित किया गया था और सोवियत इंजीनियरों डी. ई. माल्यारोव और एन. एफ. अलेक्सेव द्वारा महसूस किया गया था, वॉल्यूम गुंजयमान यंत्र के साथ एक इलेक्ट्रॉन ट्यूब का एक संयोजन है। एक मैग्नेट्रॉन में इनमें से कई कैविटी रेज़ोनेटर होते हैं, यही वजह है कि इस प्रकार को मल्टी-चेंबर या मल्टी-कैविटी कहा जाता है।

बहु-कक्ष मैग्नेट्रॉन के डिजाइन और संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। डिवाइस का एनोड एक विशाल खोखला सिलेंडर है, जिसकी आंतरिक सतह में छिद्रों के साथ कई गुहाएँ बनी होती हैं (ये गुहाएँ आयतन गुंजयमान यंत्र हैं), कैथोड सिलेंडर की धुरी के साथ स्थित होता है।

मैग्नेट्रॉन को सिलेंडर की धुरी के साथ निर्देशित एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया है। इस चुंबकीय क्षेत्र के किनारे कैथोड से निकलने वाले इलेक्ट्रॉन प्रभावित होते हैं लोरेंत्ज़ बल, जो इलेक्ट्रॉनों के मार्ग को मोड़ देता है।

चुंबकीय क्षेत्र को चुना जाता है ताकि अधिकांश इलेक्ट्रॉन घुमावदार पथों के साथ चलते हैं जो एनोड को स्पर्श नहीं करते हैं। यदि डिवाइस कैमरे (कैविटी रेज़ोनेटर) दिखाई देते हैं विद्युत कंपन (मात्रा में छोटे उतार-चढ़ाव हमेशा विभिन्न कारणों से होते हैं, उदाहरण के लिए, एनोड वोल्टेज को चालू करने के परिणामस्वरूप), फिर एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र न केवल कक्षों के अंदर, बल्कि बाहर भी, छिद्रों (स्लॉट्स) के पास मौजूद होता है।

एनोड के पास उड़ने वाले इलेक्ट्रॉन इन क्षेत्रों में गिरते हैं और क्षेत्र की दिशा के आधार पर या तो इनमें तेजी या मंदी आती है। जब इलेक्ट्रॉनों को एक क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है, तो वे गुंजयमान यंत्रों से ऊर्जा लेते हैं, इसके विपरीत, जब वे कम हो जाते हैं, तो वे अनुनादकों को अपनी कुछ ऊर्जा देते हैं।

यदि त्वरित और धीमी इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती, तो औसतन वे गुंजयमान यंत्रों को ऊर्जा नहीं देते। लेकिन इलेक्ट्रॉन, जो धीमे हो जाते हैं, एनोड में जाने पर उन्हें मिलने वाली गति से कम गति होती है। इसलिए, उनके पास अब कैथोड पर लौटने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं है।

इसके विपरीत, वे इलेक्ट्रॉन जो गुंजयमान क्षेत्र द्वारा त्वरित किए गए थे, तब कैथोड पर लौटने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक ऊर्जा होती है। इसलिए, पहले गुंजयमान यंत्र के क्षेत्र में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉन, इसमें त्वरित होते हैं, कैथोड में वापस आ जाएंगे, और जो इसमें धीमा हो जाते हैं, वे कैथोड में वापस नहीं आएंगे, लेकिन एनोड के पास घुमावदार रास्तों से आगे बढ़ेंगे और गिरेंगे निम्नलिखित अनुनादकों के क्षेत्र में।

संचलन की एक उपयुक्त गति पर (जो किसी तरह गुंजयमान यंत्रों में दोलनों की आवृत्ति से संबंधित है), ये इलेक्ट्रॉन दूसरे गुंजयमान यंत्र के क्षेत्र में उसी चरण के दोलनों के साथ गिरेंगे जैसे पहले गुंजयमान यंत्र के क्षेत्र में होते हैं, इसलिए दूसरे अनुनादक के क्षेत्र में, वे भी धीमा हो जाएंगे।

इस प्रकार, इलेक्ट्रॉन वेग के उपयुक्त विकल्प के साथ, अर्थातएनोड वोल्टेज (साथ ही चुंबकीय क्षेत्र, जो इलेक्ट्रॉन की गति को नहीं बदलता है, लेकिन इसकी दिशा बदलता है), ऐसी स्थिति प्राप्त करना संभव है कि एक व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉन या तो केवल एक अनुनादक के क्षेत्र से त्वरित हो जाएगा, या कई गुंजयमान यंत्रों के क्षेत्र से कम हो गया।

इसलिए, इलेक्ट्रॉन, औसतन, गुंजयमान यंत्रों को उनसे अधिक ऊर्जा देंगे, जिससे वे उनसे दूर हो जाएंगे, अर्थात, गुंजयमान यंत्रों में होने वाले दोलन बढ़ जाएंगे और अंततः, निरंतर आयाम के दोलन उनमें स्थापित हो जाएंगे।

गुंजयमान यंत्रों में दोलनों को बनाए रखने की प्रक्रिया, जिसे हमारे द्वारा सरलीकृत तरीके से माना जाता है, एक अन्य महत्वपूर्ण घटना के साथ है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को गुंजयमान यंत्र के क्षेत्र द्वारा धीमा करने के लिए, दोलन के एक निश्चित चरण में इस क्षेत्र में उड़ना चाहिए गुंजयमान यंत्र का, स्पष्ट रूप से यह है कि उन्हें एक गैर-समान प्रवाह में जाना चाहिए (टी। तब वे गुंजयमान क्षेत्र में किसी भी समय प्रवेश करेंगे, निश्चित समय पर नहीं, बल्कि व्यक्तिगत बंडलों के रूप में।

इसके लिए, इलेक्ट्रॉनों की पूरी धारा एक तारे की तरह होनी चाहिए, जिसमें इलेक्ट्रॉन अलग-अलग बीमों में अंदर चले जाते हैं, और पूरा तारा मैग्नेट्रोन की धुरी के चारों ओर इतनी गति से घूमता है कि इसके बीम प्रत्येक कक्ष में आते हैं सही क्षण। इलेक्ट्रॉन बीम में अलग-अलग बीम के गठन की प्रक्रिया को फेज फोकसिंग कहा जाता है और अनुनादकों के चर क्षेत्र की कार्रवाई के तहत स्वचालित रूप से किया जाता है।

आधुनिक मैग्नेट्रॉन सेंटीमीटर रेंज (1 सेमी तक और उससे भी कम तरंगें) में उच्चतम आवृत्तियों तक कंपन पैदा करने में सक्षम हैं और निरंतर विकिरण के साथ कई सौ वाट तक और स्पंदित विकिरण के साथ कई सौ किलोवाट तक बिजली पहुंचाते हैं।

यह सभी देखें:इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और ऊर्जा में स्थायी चुम्बकों के उपयोग के उदाहरण