મેગ્નેટ્રોન કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને કાર્ય કરે છે

મેગ્નેટ્રોન - એક ખાસ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણ જેમાં અતિ-ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશન (માઈક્રોવેવ ઓસિલેશન) ની પેઢી ગતિના સંદર્ભમાં ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહને મોડ્યુલેટ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે. મેગ્નેટ્રોન્સે ઉચ્ચ અને અતિ-ઉચ્ચ આવર્તન પ્રવાહો સાથે હીટિંગના ઉપયોગના ક્ષેત્રને મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તૃત કર્યું છે.

સમાન સિદ્ધાંત પર આધારિત એમ્પ્લીટ્રોન (પ્લેટિનોટ્રોન), ક્લાયસ્ટ્રોન અને ટ્રાવેલિંગ વેવ લેમ્પ ઓછા સામાન્ય છે.

મેગ્નેટ્રોન એ હાઇ પાવર માઇક્રોવેવ ફ્રીક્વન્સીઝનું સૌથી અદ્યતન જનરેટર છે. તે ઈલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા નિયંત્રિત ઈલેક્ટ્રોન બીમ સાથે સારી રીતે ખાલી કરાયેલ લેમ્પ છે. તેઓ નોંધપાત્ર શક્તિઓ પર ખૂબ ટૂંકા તરંગો (એક સેન્ટિમીટરના અપૂર્ણાંક સુધી) મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે.

મેગ્નેટ્રોન કેથોડ અને એનોડ વચ્ચેના વલયાકાર ગેપમાં બનાવેલ પરસ્પર લંબરૂપ ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોમાં ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલનો ઉપયોગ કરે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે એનોડિક વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, જેના પ્રભાવ હેઠળ રેડિયલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, જેના પ્રભાવ હેઠળ ગરમ કેથોડમાંથી દૂર કરાયેલા ઇલેક્ટ્રોન એનોડ તરફ ધસી જાય છે.

એનોડ બ્લોક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના ધ્રુવો વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે, જે મેગ્નેટ્રોનની ધરી સાથે નિર્દેશિત વલયાકાર ગેપમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, ઇલેક્ટ્રોન રેડિયલ દિશામાંથી વિચલિત થાય છે અને જટિલ સર્પાકાર માર્ગ સાથે આગળ વધે છે. કેથોડ અને એનોડ વચ્ચેની જગ્યામાં, માતૃભાષા સાથે ફરતું ઇલેક્ટ્રોન વાદળ રચાય છે, જે સ્પોક્સ સાથેના ચક્રના હબની યાદ અપાવે છે. એનોડ કેવિટી રિઝોનેટરના સ્લોટમાંથી પસાર થતાં, ઇલેક્ટ્રોન તેમાં ઉચ્ચ-આવર્તન ઓસિલેશનને ઉત્તેજિત કરે છે.

ચોખા. 1. મેગ્નેટ્રોન એનોડ બ્લોક

દરેક કેવિટી રિઝોનેટર વિતરિત પરિમાણો સાથે ઓસીલેટરી સિસ્ટમ છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર સ્લોટમાં કેન્દ્રિત છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર પોલાણની અંદર કેન્દ્રિત છે.

મેગ્નેટ્રોનમાંથી આઉટપુટ ઉર્જા એક અથવા વધુ વખત બે અડીને આવેલા રેઝોનેટરમાં મૂકવામાં આવેલા પ્રેરક લૂપ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. કોક્સિયલ કેબલ લોડને પાવર સપ્લાય કરે છે.

ચોખા. 2. મેગ્નેટ્રોન ઉપકરણ

માઇક્રોવેવ પ્રવાહો સાથે ગરમી વેવગાઇડ્સમાં ગોળાકાર અથવા લંબચોરસ ક્રોસ-સેક્શન સાથે અથવા વોલ્યુમ રેઝોનેટરમાં કરવામાં આવે છે જેમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો સૌથી સરળ સ્વરૂપો TE10 (H10) (વેવગાઇડ્સમાં) અથવા TE101 (કેવિટી રિઝોનેટરમાં) છે. હીટિંગ ઑબ્જેક્ટમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ઉત્સર્જન કરીને પણ હીટિંગ કરી શકાય છે.

મેગ્નેટ્રોન એક સરળ રેક્ટિફાયર સર્કિટ સાથે સુધારેલા પ્રવાહ દ્વારા સંચાલિત થાય છે. ખૂબ જ ઓછા પાવર યુનિટ્સ એસી સંચાલિત હોઈ શકે છે.

મેગ્નેટ્રોન 0.5 થી 100 ગીગાહર્ટ્ઝની વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ પર કામ કરી શકે છે, જેમાં સતત મોડમાં થોડા ડબ્લ્યુ થી દસ કેડબલ્યુ અને પલ્સ મોડમાં 10 W થી 5 મેગાવોટ સુધીની શક્તિઓ મુખ્યત્વે અપૂર્ણાંકથી દસ માઇક્રોસેકન્ડ્સ સુધીની પલ્સ અવધિ સાથે હોય છે.

ચોખા. 2. માઇક્રોવેવ ઓવનમાં મેગ્નેટ્રોન

ઉપકરણની સરળતા અને મેગ્નેટ્રોનની પ્રમાણમાં ઓછી કિંમત, ગરમીની ઉચ્ચ તીવ્રતા અને માઇક્રોવેવ પ્રવાહોની વિવિધ એપ્લિકેશનો સાથે, ઉદ્યોગ, કૃષિ (ઉદાહરણ તરીકે, કૃષિ)ના વિવિધ ક્ષેત્રોમાં તેમના ઉપયોગ માટે મોટી સંભાવનાઓ ખોલે છે. ડાઇલેક્ટ્રિક હીટિંગ સ્થાપનો) અને ઘરે (માઈક્રોવેવ ઓવન).

મેગ્નેટ્રોન ઓપરેશન

તેથી તે મેગ્નેટ્રોન છે ઇલેક્ટ્રિક લેમ્પ અલ્ટ્રા-હાઇ-ફ્રિકવન્સી ઓસિલેશન (ડેસીમીટર અને સેન્ટીમીટર તરંગોની શ્રેણીમાં) પેદા કરવા માટે વપરાતી એક વિશિષ્ટ ડિઝાઇન. તેની લાક્ષણિકતા કાયમી ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ છે (દીવાની અંદર ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ માટે જરૂરી માર્ગો બનાવવા માટે), જેને મેગ્નેટ્રોન નામ મળ્યું.

મલ્ટિ-ચેમ્બર મેગ્નેટ્રોન, જેનો વિચાર સૌપ્રથમ એમ.એ. બોન્ચ-બ્રુવિચ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો અને સોવિયેત એન્જિનિયરો ડી.ઇ. મલ્યારોવ અને એન.એફ. અલેકસેવ દ્વારા સાકાર કરવામાં આવ્યો હતો, તે વોલ્યુમ રિઝોનેટર સાથે ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબનું સંયોજન છે. મેગ્નેટ્રોનમાં આમાંના ઘણા કેવિટી રિઝોનેટર હોય છે, તેથી જ આ પ્રકારને મલ્ટિ-ચેમ્બર અથવા મલ્ટિ-કેવિટી કહેવામાં આવે છે.

મલ્ટિ-ચેમ્બર મેગ્નેટ્રોનની રચના અને સંચાલનનો સિદ્ધાંત નીચે મુજબ છે. ઉપકરણનો એનોડ એ એક વિશાળ હોલો સિલિન્ડર છે, જેની આંતરિક સપાટીમાં છિદ્રોવાળી સંખ્યાબંધ પોલાણ બનાવવામાં આવે છે (આ પોલાણ વોલ્યુમ રિઝોનેટર્સ છે), કેથોડ સિલિન્ડરની ધરી સાથે સ્થિત છે.

મેગ્નેટ્રોનને સિલિન્ડરની ધરી સાથે નિર્દેશિત કાયમી ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે છે. આ ચુંબકીય ક્ષેત્રની બાજુના કેથોડમાંથી બહાર નીકળતા ઇલેક્ટ્રોનથી પ્રભાવિત થાય છે લોરેન્ટ્ઝ ફોર્સ, જે ઇલેક્ટ્રોનના માર્ગને વાળે છે.

ચુંબકીય ક્ષેત્ર પસંદ કરવામાં આવે છે જેથી મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોન વળાંકવાળા માર્ગો સાથે આગળ વધે જે એનોડને સ્પર્શતા નથી. જો ઉપકરણ કેમેરા (કેવિટી રિઝોનેટર) દેખાય છે વિદ્યુત સ્પંદનો (વોલ્યુમમાં નાની વધઘટ હંમેશા વિવિધ કારણોસર થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, એનોડ વોલ્ટેજ ચાલુ કરવાના પરિણામે), તો પછી એક વૈકલ્પિક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ફક્ત ચેમ્બરની અંદર જ નહીં, પણ છિદ્રો (સ્લોટ) ની નજીક પણ અસ્તિત્વમાં છે.

એનોડની નજીક ઉડતા ઇલેક્ટ્રોન આ ક્ષેત્રોમાં પડે છે અને, ક્ષેત્રની દિશાને આધારે, તેમાં વેગ આવે છે અથવા ધીમો પડે છે. જ્યારે કોઈ ક્ષેત્ર દ્વારા ઈલેક્ટ્રોનને વેગ આપવામાં આવે છે, ત્યારે તેઓ રિઝોનેટર પાસેથી ઊર્જા લે છે, તેનાથી વિપરિત, જ્યારે તેઓ મંદ થાય છે, ત્યારે તેઓ તેમની કેટલીક ઊર્જા રિઝોનેટરને છોડી દે છે.

જો પ્રવેગક અને વિક્ષેપિત ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા સમાન હોત, તો સરેરાશ તેઓ રેઝોનેટરને ઊર્જા આપશે નહીં. પરંતુ ઈલેક્ટ્રોન, જે ધીમી પડે છે, તે પછી એનોડ પર ખસેડતી વખતે જે મળે છે તેના કરતા ઓછી ઝડપ ધરાવે છે. તેથી, તેમની પાસે હવે કેથોડ પર પાછા આવવા માટે પૂરતી ઊર્જા નથી.

તેનાથી વિપરિત, તે ઇલેક્ટ્રોન કે જે રેઝોનેટર ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રવેગિત થયા હતા તે પછી કેથોડ પર પાછા ફરવા માટે જરૂરી કરતાં વધુ ઊર્જા ધરાવે છે. તેથી, પ્રથમ રેઝોનેટરના ક્ષેત્રમાં પ્રવેશતા ઇલેક્ટ્રોન કેથોડ પર પાછા આવશે, અને તેમાં જે ધીમું પડે છે તે કેથોડ પર પાછા આવશે નહીં, પરંતુ એનોડની નજીકના વળાંકવાળા માર્ગો સાથે આગળ વધશે અને પડી જશે. નીચેના રેઝોનેટર્સના ક્ષેત્રમાં.

ચળવળની યોગ્ય ગતિએ (જે કોઈક રીતે રેઝોનેટરમાં ઓસિલેશનની આવર્તન સાથે સંબંધિત છે), આ ઇલેક્ટ્રોન બીજા રેઝોનેટરના ક્ષેત્રમાં આવી જશે જેમાં તે પ્રથમ રેઝોનેટરના ક્ષેત્રમાં ઓસિલેશનના સમાન તબક્કા સાથે આવશે, તેથી , બીજા રેઝોનેટરના ક્ષેત્રમાં, તેઓ પણ ધીમું થશે.

આમ, ઇલેક્ટ્રોન વેગની યોગ્ય પસંદગી સાથે, એટલે કે.એનોડ વોલ્ટેજ (તેમજ ચુંબકીય ક્ષેત્ર, જે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિમાં ફેરફાર કરતું નથી, પરંતુ તેની દિશામાં ફેરફાર કરે છે), એવી પરિસ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવી શક્ય છે કે વ્યક્તિગત ઇલેક્ટ્રોન કાં તો માત્ર એક જ રેઝોનેટરના ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રવેગિત થશે, અથવા ઘણા રિઝોનેટરના ક્ષેત્ર દ્વારા મંદી.

તેથી, ઇલેક્ટ્રોન, સરેરાશ, રેઝોનેટર્સને તેમની પાસેથી છીનવી લેશે તેના કરતાં વધુ ઊર્જા આપશે, એટલે કે, રિઝોનેટરમાં થતા ઓસિલેશનમાં વધારો થશે અને છેવટે, તેમનામાં સતત કંપનવિસ્તારના ઓસિલેશન સ્થાપિત થશે.

રેઝોનેટરમાં ઓસિલેશન જાળવવાની પ્રક્રિયા, જે અમારા દ્વારા સરળ રીતે ગણવામાં આવે છે, તે બીજી મહત્વપૂર્ણ ઘટના સાથે છે, કારણ કે ઇલેક્ટ્રોન, રેઝોનેટરના ક્ષેત્ર દ્વારા ધીમું થવા માટે, ઓસિલેશનના ચોક્કસ તબક્કામાં આ ક્ષેત્રમાં ઉડવું આવશ્યક છે. રેઝોનેટરનું, દેખીતી રીતે જ છે કે તેઓએ બિન-સમાન પ્રવાહમાં આગળ વધવું જોઈએ (ટી. પછી તેઓ કોઈપણ સમયે રેઝોનેટર ક્ષેત્રમાં પ્રવેશ કરશે, ચોક્કસ સમયે નહીં, પરંતુ વ્યક્તિગત બંડલ્સના સ્વરૂપમાં.

આ માટે, ઈલેક્ટ્રોનનો આખો પ્રવાહ એક તારા જેવો હોવો જોઈએ, જેમાં ઈલેક્ટ્રોન અલગ-અલગ બીમમાં અંદર જાય છે અને આખો તારો મેગ્નેટ્રોનની ધરીની આસપાસ એટલી ઝડપે ફરે છે કે તેના બીમ દરેક ચેમ્બરમાં આવે છે. યોગ્ય ક્ષણો. ઇલેક્ટ્રોન બીમમાં અલગ બીમની રચનાની પ્રક્રિયાને ફેઝ ફોકસીંગ કહેવામાં આવે છે અને તે રિઝોનેટરના ચલ ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ આપમેળે હાથ ધરવામાં આવે છે.

આધુનિક મેગ્નેટ્રોન સેન્ટીમીટર રેન્જમાં સૌથી વધુ ફ્રીક્વન્સી સુધી સ્પંદનો બનાવવા સક્ષમ છે (1 સેમી સુધીના તરંગો અને તેનાથી પણ ઓછા) અને સતત કિરણોત્સર્ગ સાથે કેટલાક સો વોટ અને સ્પંદિત કિરણોત્સર્ગ સાથે કેટલાક સો કિલોવોટ સુધી પાવર પહોંચાડવામાં સક્ષમ છે.

આ પણ જુઓ:વિદ્યુત ઇજનેરી અને ઊર્જામાં કાયમી ચુંબકના ઉપયોગના ઉદાહરણો