कोल्ड कैथोड

एक शीत कैथोड (कोल्ड कैथोड)  एक कैथोड है जो एक फिलामेंट द्वारा विद्युत रूप से गर्म नहीं है। कैथोड को ठंडा माना जा सकता है यदि यह अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है, तो तापायनी उत्सर्जन (थर्मियनिक उत्सर्जन) द्वारा आपूर्ति की जा सकती है। इसका उपयोग गैस-डिस्चार्ज लैंप में किया जाता है, जैसे कि नियॉन लैंप, डिस्चार्ज ट्यूब और कुछ प्रकार के वैक्यूम ट्यूब ।अन्य प्रकार का कैथोड एक तप्‍त कैथोड ( हॉट कैथोड) है, जिसे फिलामेंट से गुजरने वाले विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है। एक ठंडा कैथोड जरूरी नहीं कि कम तापमान पर संचालित होता है इसे अक्सर अन्य तरीकों से प्रचालन ताप (ऑपरेटिंग तापमान) तक गर्म किया जाता है, जैसे कि कैथोड से गैस में प्रवाहित होने वाली धारा।

कोल्ड-कैथोड डिवाइस
एक शीत कैथोड (कोल्ड-कैथोड) वैक्यूम ट्यूब इलेक्ट्रॉनों के तापायनी उत्सर्जन (थर्मोनिक उत्सर्जन) प्रदान करने के लिए एक इलेक्ट्रोड के बाहरी हीटिंग पर निर्भर नहीं करता है। प्रारंभिक शीत कैथोड (कोल्ड-कैथोड) उपकरणों में गीस्लर ट्यूब और प्लकर ट्यूब, और कैथोड-रे ट्यूब शामिल थे। इन उपकरणों में होने वाली घटनाओं के अध्ययन से इलेक्ट्रॉन की खोज हुई।

नियॉन लैंप का उपयोग संकेतक के रूप में और विशेष-प्रयोजन रोशनी के लिए, और नकारात्मक प्रतिरोध प्रदर्शित करने वाले सर्किट तत्वों के रूप में भी प्रकाश उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। एक उपकरण के लिए ट्रिगर इलेक्ट्रोड के अलावा, एक बाहरी नियंत्रण सर्किट द्वारा शुरू किए जाने वाले ग्लो डिस्चार्ज को अनुमति देता है; बेल लेबोरेटरीज ने 1936 में एक "ट्रिगर ट्यूब" शीत कैथोड (कोल्ड-कैथोड) उपकरण विकसित किया।

कई प्रकार के शीत-कैथोड (कोल्ड-कैथोड) स्विचिंग ट्यूब विकसित किए गए थे, जिनमें विभिन्न प्रकार के थाराट्रॉन, क्राइट्रन, कोल्ड-कैथोड डिस्प्ले ( निक्सी ट्यूब ) और अन्य शामिल हैं। वोल्टेज नियामक ट्यूब वर्तमान की एक सीमा पर ग्लो डिस्चार्ज के अपेक्षाकृत निरंतर वोल्टेज पर निर्भर करते हैं और इसका उपयोग ट्यूब-आधारित उपकरणों में विद्युत्-आपूर्ति वोल्टेज को स्थिर करने के लिए किया गया था। डेकाट्रॉन एक शीत-कैथोड (कोल्ड-कैथोड) ट्यूब है जिसमें कई इलेक्ट्रोड हैं जो गिनती के लिए उपयोग किए जाते हैं। हर बार एक पल्स को एक नियंत्रण इलेक्ट्रोड पर लागू किया जाता है, एक चमक निर्वहन (ग्लो डिस्चार्ज) एक कदम इलेक्ट्रोड पर चलता है; प्रत्येक ट्यूब में दस इलेक्ट्रोड प्रदान करके और ट्यूबों को कैस्केड करके, एक काउंटर सिस्टम विकसित किया जा सकता है और चमक निर्वहन (ग्लो डिस्चार्ज) की स्थिति से गिनती देखी जा सकती है। एकीकृत सर्किट काउंटर उपकरणों के विकास से पहले काउंटर ट्यूब का व्यापक रूप से उपयोग जाता था।

फ्लैश ट्यूब एक शीत-कैथोड (कोल्ड-कैथोड) उपकरण है जो Xenon गैस से भरा है, जिसका उपयोग फोटोग्राफी के लिए प्रकाश की एक तीव्र छोटी नाड़ी (शॉर्ट पल्स) का उत्पादन करने के लिए या चलती भागों की गति की जांच करने के लिए आवृत्तिदर्शी (स्ट्रोबोस्कोप) के रूप में कार्य करने के लिए किया जाता है।

लैंप
शीत-कैथोड (कोल्ड-कैथोड) लैंप में  कोल्ड-कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप  (सीसीएफएल) और  नियॉन लैंप  शामिल हैं। नियॉन लैंप मुख्य रूप से प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए गैस अणुओं के उत्तेजना पर निर्भर करते हैं; सीसीएफएल (CCFL) पराबैंगनी प्रकाश को विकसित करने के लिए पारा वाष्प में एक डिस्चार्ज का उपयोग करते हैं, जो बदले में दीपक के अंदर एक फ्लोरोसेंट कोटिंग को दृश्यमान प्रकाश उत्सर्जित करने का कारण बनता है।

एलसीडी की बैकलाइटिंग के लिए कोल्ड-कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप सीसीएफएल (CCFL) का उपयोग किया गया था, उदाहरण के लिए कंप्यूटर मॉनिटर और टेलीविजन स्क्रीन।

प्रकाश उद्योग में, "कोल्ड कैथोड" ऐतिहासिक रूप से 20 मिमी व्यास से बड़े चमकदार ट्यूबिंग को संदर्भित करता है ;यह बड़ा-व्यास टयूबिंग अक्सर इंटीरियर एल्कोव और सामान्य प्रकाश व्यवस्था के लिए उपयोग किया जाता है नियॉन लैंप शब्द टयूबिंग को संदर्भित करता है जो 15 & nbsp से छोटा है; और आम तौर पर लगभग 40 मिलीमीटर पर काम करता है।इन लैंपों का उपयोग आमतौर पर नियॉन संकेतों के लिए किया जाता है।

विवरण
कैथोड नकारात्मक इलेक्ट्रोड है।किसी भी गैस-डिस्चार्ज लैंप में एक सकारात्मक (एनोड) और एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड होता है।दोनों इलेक्ट्रोड एक एनोड और एक कैथोड के रूप में अभिनय के बीच वैकल्पिक होते हैं जब ये उपकरण  के साथ चलते हैं, वर्तमान  को वैकल्पिक रूप से।

के साथ फिट एक मानक कंप्यूटर का मामला

एक  कोल्ड कैथोड  को  हॉट कैथोड  से अलग किया गया है, जिसे   इलेक्ट्रॉन  एस के   थर्मियनिक उत्सर्जन  को प्रेरित करने के लिए गर्म किया जाता है। गर्म कैथोड के साथ डिस्चार्ज ट्यूबों में कम दबाव वाली गैस से भरा एक लिफाफा होता है और जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं। हॉट कैथोड उपकरणों में कॉमन   वैक्यूम ट्यूब  एस,   फ्लोरोसेंट लैंप  एस, हाई-प्रेशर डिस्चार्ज लैंप और   वैक्यूम फ्लोरोसेंट डिस्प्ले  एस शामिल हैं।

कोल्ड कैथोड की सतह एकता (ब्रेकडाउन) से अधिक अनुपात में  माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों  का उत्सर्जन कर सकती है। एक इलेक्ट्रॉन जो कैथोड छोड़ता है, तटस्थ गैस अणुओं से टकरा जाएगा। टक्कर सिर्फ अणु को उत्तेजित कर सकती है, लेकिन कभी -कभी यह एक सकारात्मक आयन बनाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त कर देगा। मूल इलेक्ट्रॉन और मुक्त इलेक्ट्रॉन एनोड की ओर जारी हैं और अधिक सकारात्मक आयन बना सकते हैं (देखें   टाउनसेंड हिमस्खलन )। परिणाम प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के लिए है जो कैथोड को छोड़ देता है, कई सकारात्मक आयन उत्पन्न होते हैं जो अंततः कैथोड पर दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं। कुछ दुर्घटनाग्रस्त सकारात्मक आयनों से एक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन उत्पन्न हो सकता है। कैथोड को छोड़ने वाले प्रत्येक इलेक्ट्रॉन के लिए डिस्चार्ज आत्मनिर्भर है, पर्याप्त सकारात्मक आयनों ने कैथोड को मुक्त करने के लिए, औसतन, एक और इलेक्ट्रॉन को मारा। बाहरी सर्किटरी डिस्चार्ज करंट को सीमित करता है। कोल्ड-कैथोड डिस्चार्ज लैंप हॉट-कैथोड वाले की तुलना में उच्च वोल्टेज का उपयोग करते हैं। कैथोड के पास परिणामी मजबूत विद्युत क्षेत्र कैथोड सामग्री से मुक्त इलेक्ट्रॉनों को बनाने के लिए पर्याप्त वेग के लिए आयनों को तेज करता है।

एक ठंडी धातु की सतह से मुक्त इलेक्ट्रॉनों को उत्पन्न करने के लिए एक और तंत्र  फील्ड इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन  है। इसका उपयोग कुछ   एक्स-रे ट्यूब  एस,    फील्ड-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप  (एफईएम), और   फील्ड-एमिशन डिस्प्ले  एस (फेड) में किया जाता है।

कोल्ड कैथोड में कभी-कभी इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को बढ़ाने के लिए  दुर्लभ-पृथ्वी  कोटिंग होती है। कुछ प्रकारों में   बीटा विकिरण  का एक स्रोत होता है, जो ट्यूब को भरने वाली गैस के   आयनीकरण  को शुरू करता है कुछ ट्यूबों में, कैथोड के चारों ओर   ग्लो डिस्चार्ज  आमतौर पर कम से कम होता है;इसके बजाय एक तथाकथित सकारात्मक कॉलम है, ट्यूब को भरना  उदाहरण   नियॉन लैंप  और   निक्सी ट्यूब  एस हैं।निक्सी ट्यूब भी कोल्ड-कैथोड नीयन डिस्प्ले हैं जो इन-लाइन हैं, लेकिन इन-प्लेन नहीं, डिस्प्ले डिवाइस।

कोल्ड-कैथोड डिवाइस आमतौर पर एक जटिल  उच्च-वोल्टेज बिजली की आपूर्ति  का उपयोग करते हैं, जिसमें वर्तमान को सीमित करने के लिए कुछ तंत्र के साथ ]] होते हैं।यद्यपि प्रारंभिक अंतरिक्ष चार्ज बनाने और ट्यूब के माध्यम से वर्तमान के पहले चाप को बहुत अधिक वोल्टेज की आवश्यकता हो सकती है, एक बार जब ट्यूब गर्म होना शुरू हो जाता है, तो विद्युत प्रतिरोध गिरता है, इस प्रकार लैंप के माध्यम से   विद्युत वर्तमान  बढ़ जाता है।इस प्रभाव को ऑफसेट करने और सामान्य संचालन को बनाए रखने के लिए, आपूर्ति वोल्टेज धीरे -धीरे कम हो जाता है।एक आयनीकरण गैस के साथ ट्यूबों के मामले में, गैस एक बहुत गर्म    प्लाज्मा  बन सकती है, और विद्युत प्रतिरोध बहुत कम हो सकता है।यदि वर्तमान सीमित के बिना एक साधारण बिजली की आपूर्ति से संचालित होता है, तो प्रतिरोध में इस कमी से बिजली की आपूर्ति को नुकसान होगा और ट्यूब इलेक्ट्रोड की ओवरहीटिंग हो जाएगी।

अनुप्रयोग
कोल्ड कैथोड्स का उपयोग  कोल्ड-कैथोड रेक्टिफायर  एस में किया जाता है, जैसे कि   क्रॉसट्रॉन  और   मर्करी-आर्क वाल्व  एस, और   कोल्ड-कैथोड एम्पलीफायर  एस, जैसे कि   स्वचालित संदेश लेखांकन  और अन्य   स्यूडोस्पार्क स्विच आईएनजी आवेदन।अन्य उदाहरणों में   थाराट्रॉन,   क्राइट्रन ,   स्प्रीट्रॉन , और   इग्नाट्रॉन  ट्यूब शामिल हैं।

एक सामान्य कोल्ड-कैथोड एप्लिकेशन  नियॉन साइन  एस और अन्य स्थानों में है, जहां परिवेश का तापमान ठंड से नीचे गिरने की संभावना है,   क्लॉक टॉवर, वेस्टमिंस्टर  का पैलेस (बिग बेन) घड़ी के चेहरे के पीछे कोल्ड-कैथोड लाइटिंग का उपयोग करता हैजहां लगातार हड़ताली और ठंड के मौसम में हड़ताल करने में विफलता अवांछनीय होगी।बड़े कोल्ड-कैथोड फ्लोरोसेंट लैंप (CCFL) का उत्पादन अतीत में किया गया है और आज भी उपयोग किए जाते हैं जब आकार का, लंबे जीवन के रैखिक प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है।, लघु CCFL को बड़े पैमाने पर   कंप्यूटर  के लिए   बैकलाइट  और टेलीविजन   लिक्विड-क्रिस्टल डिस्प्ले  एस के रूप में उपयोग किया गया था।CCFL जीवनकाल एलसीडी टेलीविज़न में अलग -अलग होता है जो उपयोग के वातावरण में क्षणिक वोल्टेज सर्ज और तापमान के स्तर के आधार पर होता है।

इसकी दक्षता के कारण, CCFL तकनीक ने कमरे की रोशनी में विस्तार किया है।लागत पारंपरिक  फ्लोरोसेंट प्रकाश  के समान हैं लेकिन कई फायदों के साथ: इसका एक लंबा जीवन है, प्रकाश उत्सर्जित है, बल्ब तुरंत पूर्ण आउटपुट पर चालू हो जाते हैं और भी मंद होते हैं

आंतरिक हीटिंग का प्रभाव
वैकल्पिक वर्तमान का उपयोग करने वाली प्रणालियों में, लेकिन अलग -अलग   एनोड  संरचनाओं के बिना, इलेक्ट्रोड एनोड्स और कैथोड के रूप में वैकल्पिक रूप से, और थोपने वाले इलेक्ट्रॉनों को पर्याप्त स्थानीयकृत हीटिंग का कारण बन सकता है, अक्सर   लाल गर्मी  तक। इलेक्ट्रोड इस हीटिंग का लाभ उठा सकता है ताकि इलेक्ट्रॉनों के थर्मियोनिक उत्सर्जन को सुविधाजनक बनाया जा सके जब यह एक कैथोड के रूप में काम कर रहा हो। । ।)

यह पहलू   एलसीडी  टीवी डिस्प्ले के लिए उपयोग किए जाने वाले बैकलाइट्स के मामले में समस्याग्रस्त है। कई देशों में प्रस्तावित नई ऊर्जा-दक्षता नियमों को चर बैकलाइटिंग की आवश्यकता होगी; वैरिएबल बैकलाइटलिंग भी कथित कंट्रास्ट रेंज में सुधार करता है, जो एलसीडी टीवी सेट के लिए वांछनीय है। हालाँकि, CCFL को उस डिग्री में कड़ाई से सीमित किया जाता है, जिसमें वे मंद हो सकते हैं, दोनों क्योंकि एक कम प्लाज्मा करंट कैथोड के तापमान को कम कर देगा, जिससे अनियमित संचालन होगा, और क्योंकि कैथोड को बहुत कम तापमान में चलाना बहुत कम हो जाता है। लैंप इस समस्या के लिए बहुत शोध का निर्देश दिया जा रहा है, लेकिन उच्च-अंत निर्माता अब उच्च दक्षता वाले सफेद   एलईडी  एस को एक बेहतर समाधान के रूप में बदल रहे हैं

यह सभी देखें

 * CCFL inverter (or resonance transformer)