क्रिट्रॉन

क्रिट्रॉन विशेष रूप से शीतल कैथोड गैस से भरी नली है जिसका उपयोग बहुत तेज़ गति वाले स्विच के रूप में किया जाता है, जो कुछ सीमा तक थाइरेट्रॉन के समान होता है। इसमें चार इलेक्ट्रोड वाली सीलबंद ग्लास नली होती है। इस प्रकार नियंत्रण ग्रिड इलेक्ट्रोड पर छोटा ट्रिगरिंग पल्स नली को प्रारंभ कर देता है, जिससे कैथोड और एनोड इलेक्ट्रोड के मध्य बड़ा प्रवाह प्रवाहित होता है। सामान्यतः वैक्यूम संस्करण को वैक्यूम क्रिट्रॉन या स्प्रीट्रॉन कहा जाता है। अतः क्रिट्रॉन ईजी एंड जी कॉर्पोरेशन के प्रारंभिक विकासों में से था।

विवरण
अधिकांश अन्य गैस स्विचिंग नलीों के विपरीत, क्रिट्रॉन अन्य थाइरेट्रॉन में उपयोग किए जाने वाले कम-वर्तमान विद्युत चमक निर्वहन के अतिरिक्त, बहुत उच्च वोल्टेज और धाराओं (अनेक किलोवोल्ट और अनेक किलोएम्पियर तक पहुंचने) को संभालने के लिए विद्युत चाप के माध्यम से संचालित होता है। इस प्रकार क्रिट्रॉन ट्रिगर स्पार्क गैप्स और थायरट्रॉन का विकास है जो मूल रूप से द्वितीय विश्व युद्ध के समय राडार ट्रांसमीटरों के लिए विकसित किया गया था।

क्रिट्रॉन में प्रयुक्त गैस हाइड्रोजन होती है। इस प्रकार उत्कृष्ट गैसों (सामान्यतः क्रीप्टोण), या पेनिंग मिश्रण का भी उपयोग किया जा सकता है।

संचालन
क्रिट्रॉन में चार इलेक्ट्रोड होते हैं। दो पारंपरिक एनोड और कैथोड हैं और दो जीवित इलेक्ट्रोड है, जिसे कैथोड के पास रखा जाता है। इस प्रकार कीप-अलाइव में कम धनात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, जिससे कैथोड के पास गैस का छोटा क्षेत्र आयनित हो जाता है। चूँकि एनोड पर उच्च वोल्टेज प्रयुक्त किया जाता है, किन्तु प्राथमिक चालन तब तक नहीं होता है जब तक ट्रिगर इलेक्ट्रोड (ऊपर की छवि में ग्रिड) पर धनात्मक पल्स प्रयुक्त नहीं किया जाता है। अतः प्रत्येक बार प्रारंभ होने पर, चाप चालन में अधिक धारा प्रवाहित होती है।

चौथा नियंत्रण ग्रिड है, जो सामान्यतः शीर्ष पर छोटे से उद्घाटन के अतिरिक्त एनोड के चारों ओर लपेटा जाता है।

सामान्यतः जीवित इलेक्ट्रोड के स्थान पर या इसके अतिरिक्त कुछ क्रिट्रॉन में थोड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री (सामान्यतः निकेल-63 के 5 uCi से कम) हो सकती है, जो आयनीकरण को सरल बनाने के लिए बीटा कणों (उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनों) का उत्सर्जन करती है। इस आधार पर विकिरण स्रोत इग्निशन की विश्वसनीयता और कीप-अलाइव इलेक्ट्रोड डिस्चार्ज के गठन को बढ़ाने का कार्य करता है।

गैस भरने से अंतरिक्ष आवेश को निष्क्रिय करने और कम वोल्टेज पर उच्च धाराओं की अनुमति देने के लिए आयन उपलब्ध होते हैं। इस प्रकार कीप-अलाइव डिस्चार्ज गैस को आयनों से भर देता है, जिससे प्रीआयोनाइज्ड प्लाज्मा बनता है। यह गैर-प्रीओनाइज्ड नलीों की तुलना में चाप निर्माण के समय को परिमाण के 3-4 ऑर्डर तक कम कर सकता है, जिससे कि चाप पथ के निर्माण के समय माध्यम को आयनित करने में समय खर्च नहीं करना पड़ता है।

विद्युत चाप आत्मनिर्भर होता है। यह प्रत्येक बार जब नली प्रारंभ हो जाती है, तब यह तब तक संचालित होती है जब तक कि बहुत लंबे समय तक बहुत कम धारा गिरने से चाप बाधित नही हो जाता है (केएन22 क्रिट्रॉन के लिए 100 माइक्रोसेकंड से अधिक के लिए 10 मिलीमीटर से कम)।

क्रिट्रॉन और स्पिट्रॉन ट्रिगर ट्रांसफार्मर के माध्यम से संधारित्र डिस्चार्ज से उच्च वोल्टेज द्वारा ट्रिगर होते हैं, उदाहरण के लिए फ़्लैशनली के समान तरीके से। फोटोफ्लैश एप्लिकेशन प्रारंभ हो गए हैं। क्रिट्रॉन को ट्रिगर ट्रांसफार्मर के साथ एकीकृत करने वाले उपकरण उपलब्ध हैं।

स्प्रीट्रॉन
स्प्रिट्रॉन, जिसे वैक्यूम क्रिट्रॉन या ट्रिगर वैक्यूम स्विच (टीवीएस) के रूप में भी जाना जाता है, गैस से भरे संस्करण के अतिरिक्त वैक्यूम है। इसे उच्च स्तर के आयनकारी विकिरण वाले वातावरण में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो गैस से भरे क्रिट्रॉन को नकली रूप से ट्रिगर कर सकता है। यह गैस भरी नलीों की तुलना में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती है।

स्पिट्रॉन में जीवित रखने वाले इलेक्ट्रोड और प्रीआयोनाइजेशन रेडियोधर्मी स्रोत का अभाव है। ट्रिगर पल्स क्रिट्रॉन से अधिक शक्तिशाली होती है, अतः स्प्रिट्रॉन उच्च धाराओं को संभालने में सक्षम हैं। इस प्रकार क्रिट्रॉन का उपयोग द्वितीयक स्विच को ट्रिगर करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, ट्रिगर स्पार्क गैप, जबकि स्पिट्रॉन सामान्यतः सीधे लोड से जुड़े होते हैं।

ट्रिगर पल्स को और अधिक तीव्र होना चाहिए, जिससे कि विद्युत प्रवाह के लिए कोई पूर्व-आयनित गैस पथ नहीं होते है, और कैथोड और एनोड के मध्य वैक्यूम चाप बनता है। इस प्रकार पहले कैथोड और ग्रिड के मध्य आर्क बनता है, फिर कैथोड-ग्रिड प्रवाहकीय क्षेत्र और एनोड के मध्य ब्रेकडाउन होता है।

स्प्रिट्रॉन को वैक्यूम मेजरमेंट में ले जाया जाता है, सामान्यतः 0.001 पास्कल (इकाई) पत्रिका और अन्य धातुएं हाइड्रोजन के लिए कुछ सीमा तक पारगम्य हैं, विशेष रूप से निकासी और सीलिंग से पहले 600 डिग्री सेल्सियस बेक करना के समय, सभी बाहरी धातु सतहों को नरम सोने की मोटी (25 माइक्रोमीटर या अधिक) परत के साथ चढ़ाया जाना चाहिए। अन्य स्विच नलीों के लिए भी इसी धातुकरण का उपयोग किया जाता है।

स्प्रिट्रॉन को अधिकांशतः ट्रिगेट्रॉन के समान डिज़ाइन किया जाता है, जिसमें ट्रिगर इलेक्ट्रोड कैथोड के समाक्षीय होता है। डिज़ाइन में ट्रिगर इलेक्ट्रोड को अल्युमिना नली की आंतरिक सतह पर धातुकरण के रूप में बनाया जाता है। ट्रिगर पल्स सतह विद्युत चाप का कारण बनता है, जो इलेक्ट्रॉनों और वाष्पीकृत सतह निर्वहन सामग्री को अंतर-इलेक्ट्रोड अंतराल में मुक्त करता है, जो स्विच को बंद करके वैक्यूम चाप के गठन की सुविधा प्रदान करता है। चूँकि कम स्विचिंग समय ट्रिगर डिस्चार्ज द्वितीयक इलेक्ट्रॉन और स्विचिंग ऑपरेशन के प्रारंभ के रूप में एनोड से संबंधित माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों का सुझाव देता है; वाष्पीकृत सामग्री महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए अंतराल के माध्यम से बहुत धीमी गति से यात्रा करती है। इस प्रकार ट्रिगर इलेक्ट्रोड और कैथोड के मध्य सतह की विशेष कोटिंग द्वारा ट्रिगरिंग की पुनरावृत्ति में सुधार किया जा सकता है, और ट्रिगर सब्सट्रेट को डोपिंग करके और ट्रिगर जांच संरचनाओं को संशोधित करके घबराना में सुधार किया जा सकता है। स्प्राइट्रॉन भंडारण में अपने घटकों से गैस निकलने, धातु घटकों के माध्यम से गैसों (विशेष रूप से हाइड्रोजन) के प्रसार और भली भांति बंद सील के माध्यम से गैस लीक होने से खराब हो सकते हैं। अतः 0.001 पीए के आंतरिक दबाव के साथ निर्मित उदाहरण नली, जब अंदर का दबाव 1 पीए तक बढ़ जाता है, तब सहज अंतराल टूटने का प्रदर्शन करेगा। भंडारण जीवन का त्वरित परीक्षण बढ़े हुए परिवेश के दबाव में भंडारण करके किया जा सकता है, वैकल्पिक रूप से रिसाव परीक्षण के लिए अतिरिक्त हीलियम और बढ़े हुए तापमान के साथ गैस निकलना परीक्षण के लिए भंडारण (150 डिग्री सेल्सियस)। स्प्रिट्रॉन को छोटा और शक्तिशाली बनाया जा सकता है।

स्प्रिट्रॉन को लेज़र पल्स द्वारा भी ट्रिगर किया जा सकता है। सन्न 1999 में स्प्रिट्रॉन को ट्रिगर करने के लिए आवश्यक लेजर पल्स ऊर्जा को 10 माइक्रोजूल तक कम कर दिया गया था।

स्पिट्रॉन सामान्यतः शक्तिशाली धातु/सिरेमिक भागों के रूप में निर्मित होते हैं। स्विच ऑन करने पर उनमें सामान्यतः कम इंडक्शन (10 नैनो हेनरी (इकाई) ) और कम विद्युत प्रतिरोध (10-30 मिलीओम) होता है। इस प्रकार ट्रिगर करने के पश्चात्, स्प्रिट्रॉन के हिमस्खलन मोड में पूर्ण प्रकार से प्रारंभ होने से ठीक पहले, यह संक्षेप में थोड़ा प्रवाहकीय (100-200 एम्पीयर) हो जाता है; हिमस्खलन मोड में काम करने वाले उच्च-शक्ति मोस्फेत ट्रांजिस्टर समान व्यवहार दिखाते हैं। स्पिट्रॉन के लिए स्पाइस मॉडल उपलब्ध हैं।

प्रदर्शन
सन्न 1940 के दशक के उत्तरार्ध का यह डिज़ाइन अभी भी पल्स-पावर प्रदर्शन में सक्षम है, यहां तक ​​कि सबसे उन्नत अर्धचालक (यहां तक ​​कि आईजीबीटी) भी सरलता से मेल नहीं खा सकते हैं। इस प्रकार बहुत तेज़ स्विचिंग समय के साथ, और ट्रिगर पल्स के अनुप्रयोग और स्विचिंग के मध्य निरंतर, कम घबराहट समय देरी के साथ क्रिट्रॉन और स्पिट्रॉन उच्च-वर्तमान उच्च-वोल्टेज पल्स को संभालने में सक्षम हैं।

क्रिट्रॉन लगभग 3000 एम्पीयर तक की धाराओं और लगभग 5000 वोल्ट तक के वोल्टेज को स्विच कर सकते हैं। इस प्रकार ट्रिगर पल्स के अनुप्रयोग और स्विचिंग के मध्य लगभग 30 नैनोसेकंड की देरी के साथ, 1 नैनोसेकंड से भी कम का कम्यूटेशन समय प्राप्त किया जा सकता है। सामान्यतः प्राप्य घबराहट 5 नैनोसेकंड से कम हो सकती है। इस प्रकार आवश्यक ट्रिगर पल्स वोल्टेज लगभग 200-2000 वोल्ट होता है। चूँकि उच्च वोल्टेज स्विचिंग विलंब को कुछ सीमा तक कम कर देता है। अतः ट्रिगर पल्स वृद्धि समय को बढ़ाकर कम्यूटेशन समय को कुछ सीमा तक कम किया जा सकता है। इस आधार पर दी गई क्रिट्रॉन नली समान ट्रिगर पल्स (कम घबराना) के लिए बहुत सुसंगत प्रदर्शन देती है। इस प्रकार जीवित रखने योग्य धारा दसियों से लेकर सैकड़ों माइक्रोएम्पीयर तक होती है। अतः नाड़ी पुनरावृत्ति दर प्रति मिनट से लेकर हजारों प्रति मिनट तक हो सकती है।

स्विचिंग प्रदर्शन अधिक सीमा तक पर्यावरण (तापमान, त्वरण, कंपन, आदि) से स्वतंत्र होता है। चूँकि, कीप-अलाइव ग्लो डिस्चार्ज का गठन अधिक संवेदनशील होता है, जिसके प्रज्वलन में सहायता के लिए रेडियोधर्मी स्रोत के उपयोग की आवश्यकता होती है।

विशेष प्रकार के अनुसार, सामान्यतः हजारों से लेकर लाखों स्विचिंग ऑपरेशन तक, और कभी-कभी केवल कुछ सैकड़ों तक क्रिट्रॉन का जीवनकाल सीमित होता है।

क्रिट्रॉन की तुलना में स्प्रीट्रॉन का स्विचिंग समय कुछ सीमा तक तेज़ होता है।

कुछ अनुप्रयोगों में प्रतिस्थापन के रूप में हाइड्रोजन से भरे थायरट्रॉन का उपयोग किया जा सकता है।

अनुप्रयोग
क्रिट्रॉन और उनकी विविधताएं पर्किन-एल्मर कंपोनेंट्स द्वारा निर्मित की जाती हैं और विभिन्न औद्योगिक और सैन्य उपकरणों में उपयोग की जाती हैं। वह परमाणु हथियारों में विस्फोट-ब्रिजवायर डेटोनेटर को प्रज्वलित करने में अपने उपयोग के लिए जाने जाते हैं, अतः उनका मूल अनुप्रयोग, या तब सीधे (स्प्रीट्रॉन सामान्यतः इसके लिए उपयोग किया जाता है) या उच्च-शक्ति स्पार्क गैप स्विच को ट्रिगर करके किया जाता है। सामान्यतः उनका उपयोग थायरट्रॉन, फोटोकॉपियर, लेजर और वैज्ञानिक उपकरणों में बड़े क्षण दीप को ट्रिगर करने और औद्योगिक विस्फोटकों के लिए इग्निटर को फायर करने के लिए भी किया जाता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में निर्यात प्रतिबंध
परमाणु हथियारों के ट्रिगर के रूप में उपयोग की उनकी क्षमता के कारण, क्रिट्रॉन का निर्यात संयुक्त राज्य अमेरिका में अंतर्राष्ट्रीय शस्त्र यातायात नियमों के अधीन होता है। इस प्रकार क्रिट्रॉन की तस्करी या तस्करी के प्रयास से जुड़े अनेक स्थितियों में सामने आए हैं, जिससे कि परमाणु हथियार विकसित करने के इच्छुक देशों ने अपने हथियारों को जलाने के लिए क्रिट्रॉन की आपूर्ति प्राप्त करने का प्रयास किया है। इस प्रकार प्रमुख स्थिति सन्न 1985 की थी। जासूस का वर्ष रिचर्ड केली स्मिथ, जिन्होंने कथित रूप पर सन्न 1980 के दशक के प्रारंभ में अर्नोन मिल्चन को कुल 810 क्रिट्रॉन के 15 ऑर्डर को इज़राइल में तस्करी करने में सहायता की थी। इनमें से 469 संयुक्त राज्य अमेरिका को वापस कर दिए गए थे, अतः इज़राइल ने प्रामाणित किया था कि शेष 341 परीक्षण में नष्ट हो गए थे।

सामान्यतः 2,500 वोल्ट और उससे ऊपर के वोल्टेज, 100 एम्पियर और उससे ऊपर की धाराओं और 10 माइक्रोसेकंड से कम की स्विचिंग देरी को संभालने वाले क्रिट्रॉन और स्पिट्रॉन सामान्यतः परमाणु हथियार ट्रिगर के लिए उपयुक्त होते हैं।

लोकप्रिय संस्कृति में
रोमन पोलांस्की की सन्न 1988 की फिल्म फ्रैंटिक (फिल्म) में क्रिट्रॉन मैकगफिन था। इस प्रकार फिल्म में उपकरण वास्तव में क्रिट्रॉन-पैक था, जिसमें क्रिट्रॉन नली के साथ-साथ काले एपॉक्सी में संलग्न ट्रिगर ट्रांसफार्मर सम्मिलित था।

क्रिट्रॉन, जिसे गलत विधि से क्रिटन कहा जाता है, टॉम क्लैन्सी के परमाणु आतंकवाद उपन्यास द सम ऑफ ऑल फियर्स में भी दिखाई दिया था।

लैरी कॉलिन्स (लेखक) की पुस्तक द रोड टू आर्मागेडन का कथानक अधिक सीमा तक अमेरिकी निर्मित क्रिट्रॉन के इर्द-गिर्द घूमता है, जिसे ईरानी मुल्ला तीन रूसी परमाणु तोपखाने के गोले के लिए चाहते थे, जिन्हें उन्हें पूर्ण परमाणु हथियारों में अपग्रेड करने की उम्मीद थी।

क्रिट्रॉन शब्द टेलीविजन नाटक पर्सन ऑफ इंटरेस्ट (टीवी श्रृंखला) के सीज़न 3, एपिसोड 14 (प्रोवेंस) में दिखाई दिया था।

एनसीआईएस (टीवी श्रृंखला) एपिसोड किल अरी, भाग 2 के सीज़न 3 में, यह पता चला था कि अरी हसवारी, दुष्ट मोसाद ऑपरेटिव, को क्रिट्रॉन ट्रिगर प्राप्त करने का कार्य सौंपा गया था। इस प्रकार डिमोना से चुराए गए प्लूटोनियम के साथ, यह इजरायली स्टिंग ऑपरेशन के लिए प्रमुख घटक थे। अतः क्रिट्रॉन को गलत विधि से क्रिटन भी कहा जाता था।

आगे का घटनाक्रम
हीरे पर आधारित ऑप्टिकली ट्रिगर सॉलिड-स्टेट स्विच क्रिट्रॉन प्रतिस्थापन के लिए संभावित उम्मीदवार हैं।

संदर्भ
सीबीएस/हाइट्रॉन दूसरा स्रोत दस्तावेज़ीकरण:
 * ईजी एंड जी इलेक्ट्रॉनिक कंपोनेंट्स कैटलॉग, 1994
 * "क्रिट्रॉन ट्रिगर नली्स" स्पेक शीट E-337, E-337A-1, E-337A-2
 * "7229 कोल्ड-कैथोड ट्रिगर नली" डेटा शीट E287बी
 * "7230 विश्वसनीय कोल्ड-कैथोड ट्रिगर नली" डेटा शीट E287C
 * "7231 सबमिनिएचर कोल्ड-कैथोड ट्रिगर नली" डेटा शीट E287D
 * "7232 विश्वसनीय सबमिनीचर कोल्ड-कैथोड ट्रिगर नली" डेटा शीट E287E

बाहरी संबंध

 * गैस से भरे स्विच नली, क्रिट्रॉन अनुभाग के बारे में जॉन पास्ली का लेख
 * छोटे ग्लास क्रिट्रॉन का फोटो
 * अवैध निर्यातक को 40 माह की सजा (चूँकि यह वाक्य निश्चित रूप से 'भगोड़े' विवरण से संबंधित था)