गैस से भरी नली: Difference between revisions

[[File:Compact-Fluorescent-Bulb.jpg|thumb|एक [[कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट लैंप]] गैस से भरी ट्यूब का एक घरेलू अनुप्रयोग है]]एक [[गैस]] से भरी ट्यूब, जिसे आमतौर पर डिस्चार्ज ट्यूब या पूर्व में जूलियस प्लकर | प्लकर ट्यूब के रूप में जाना जाता है, एक [[ढांकता हुआ]], तापमान प्रतिरोधी लिफाफे के भीतर गैस में [[इलेक्ट्रोड]] की व्यवस्था है। गैस से भरे ट्यूब [[गैसों में विद्युत निर्वहन]] से संबंधित घटनाओं का फायदा उठाते हैं, और [[टाउनसेंड डिस्चार्ज]] की अंतर्निहित घटनाओं द्वारा [[विद्युत चालन]] का कारण बनने के लिए पर्याप्त [[वोल्टेज]] के साथ गैस को [[आयनीकरण]] द्वारा संचालित करते हैं। एक [[गैस डिस्चार्ज लैंप]] गैस से भरे ट्यूब का उपयोग कर एक विद्युत प्रकाश है; इनमें [[फ्लोरोसेंट लैंप]], [[मेटल हलिडे दीपक]], [[सोडियम-वाष्प लैंप]] और [[नियॉन लाइट]] शामिल हैं। विद्युत उपकरणों में स्विचिंग उपकरणों के रूप में विशेष गैस से भरे ट्यूब जैसे क्रिट्रॉन, [[थाइरेट्रॉन]] और [[ ignitron |ignitron]] का उपयोग किया जाता है।

निर्वहन शुरू करने और बनाए रखने के लिए आवश्यक वोल्टेज ट्यूब की भरण गैस और ज्यामिति के [[दबाव]] और संरचना पर निर्भर है। हालांकि लिफाफा आमतौर पर कांच का होता है, पावर ट्यूब अक्सर सिरेमिक का उपयोग करते हैं, और सैन्य ट्यूब अक्सर ग्लास-लाइन वाली धातु का उपयोग करते हैं। [[गर्म कैथोड]] और ठंडे कैथोड दोनों प्रकार के उपकरणों का सामना करना पड़ता है।

बहुत तेजी से स्विचिंग के लिए उपयोग की जाने वाली ट्यूबों में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, उदा। कुछ थायरेट्रॉन, डेकाट्रॉन और क्रिट्रोन, जहां बहुत खड़ी किनारों की आवश्यकता होती है। हाइड्रोजन का बिल्ड-अप और रिकवरी समय अन्य गैसों की तुलना में बहुत कम है।<ref name="ch2"/>हाइड्रोजन थायरेट्रॉन आमतौर पर गर्म-कैथोड होते हैं। हाइड्रोजन (और ड्यूटेरियम) को धातु [[हाइड्राइड]] के रूप में ट्यूब में संग्रहित किया जा सकता है, जिसे एक सहायक फिलामेंट के साथ गरम किया जाता है; इस तरह के भंडारण तत्व को गर्म करके हाइड्रोजन का उपयोग साफ-सुथरी गैस को फिर से भरने के लिए किया जा सकता है, और यहां तक ​​कि किसी दिए गए वोल्टेज पर थायरेट्रॉन ऑपरेशन के लिए आवश्यक दबाव को समायोजित करने के लिए भी किया जा सकता है।<ref name="cdvandt">C. A. Pirrie and H. Menown [http://www.cdvandt.org/Evolution%20of%20Hydrogen%20Thyratron.pdf "The Evolution of the Hydrogen Thyratron"], Marconi Applied Technologies Ltd, Chelmsford, U.K.</ref>

ड्यूटेरियम का उपयोग [[पराबैंगनी]] स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए पराबैंगनी लैंप में, [[न्यूट्रॉन जनरेटर]] ट्यूबों में और विशेष ट्यूबों (जैसे [[crossatron]]) में किया जाता है। इसका ब्रेकडाउन वोल्टेज हाइड्रोजन से अधिक होता है। तेजी से स्विचिंग ट्यूबों में इसका उपयोग हाइड्रोजन के बजाय किया जाता है जहां उच्च वोल्टेज ऑपरेशन की आवश्यकता होती है।<ref name="pasley1"/>तुलना के लिए, हाइड्रोजन से भरे CX1140 थायरेट्रॉन की एनोड वोल्टेज रेटिंग 25 kV है, जबकि ड्यूटेरियम से भरे और अन्यथा समान CX1159 में 33 kV है। इसके अलावा, एक ही वोल्टेज पर ड्यूटेरियम का दबाव हाइड्रोजन की तुलना में अधिक हो सकता है, इससे अत्यधिक एनोड अपव्यय का कारण बनने से पहले करंट के बढ़ने की उच्च दर की अनुमति मिलती है। गौरतलब है कि उच्च शिखर शक्तियाँ प्राप्त करने योग्य हैं। हालांकि इसकी रिकवरी का समय हाइड्रोजन की तुलना में लगभग 40% धीमा है।<ref name="cdvandt"/>

=== नोबल गैसें ===

[[File:Edelgase in Entladungsroehren.jpg|thumb|right|[[नोबल गैस]] डिस्चार्ज ट्यूब; बाएं से दाएं: [[हीलियम]], [[नियोन]], [[आर्गन]], [[ क्रीप्टोण |क्रीप्टोण]] , [[क्सीनन]]]]रोशनी से लेकर स्विचिंग तक कई उद्देश्यों के लिए नोबल गैसों का अक्सर ट्यूबों में उपयोग किया जाता है। नलियों को बदलने में शुद्ध उत्कृष्ट गैसों का उपयोग किया जाता है। नोबल-गैस से भरे थायरेट्रॉन में पारा-आधारित की तुलना में बेहतर विद्युत पैरामीटर होते हैं।<ref name="pasley1">[http://nuclearweaponarchive.org/Library/Pasley1.html "Pulse Power Switching Devices – An Overview"]</ref> उच्च वेग वाले आयनों द्वारा इलेक्ट्रोड क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। गैस के तटस्थ परमाणु टकराव से आयनों को धीमा कर देते हैं, और आयन प्रभाव द्वारा इलेक्ट्रोड को हस्तांतरित ऊर्जा को कम कर देते हैं। उच्च आणविक भार वाली गैसें, उदा। क्सीनन, इलेक्ट्रोड को लाइटर से बेहतर सुरक्षित रखता है, उदा। नियॉन।<ref name="lamptech">[http://www.lamptech.co.uk/Documents/FL%20Gases.htm "The Fluorescent Lamp – Gas Fillings"]. Lamptech.co.uk. Retrieved on 2011-05-17.</ref>

* नियॉन में कम इग्निशन वोल्टेज होता है और इसका उपयोग अक्सर लो-वोल्टेज ट्यूबों में किया जाता है। नियॉन में डिस्चार्ज अपेक्षाकृत चमकदार लाल रोशनी का उत्सर्जन करता है; नीयन से भरे स्विचिंग ट्यूब इसलिए संकेतक के रूप में भी कार्य करते हैं, जब स्विच ऑन किया जाता है तो लाल चमकता है। यह [[डेकाट्रॉन]] ट्यूबों में उपयोग किया जाता है, जो काउंटर और डिस्प्ले दोनों के रूप में कार्य करता है। [[नियॉन साइनेज]] में इसकी लाल बत्ती का शोषण किया जाता है। उच्च शक्ति और कम लंबाई वाले [[ प्रतिदीप्ति ट्यूब |प्रतिदीप्ति ट्यूब]] ों में उपयोग किया जाता है, उदा। औद्योगिक प्रकाश ट्यूब। आर्गन और क्रिप्टन की तुलना में उच्च वोल्टेज ड्रॉप है। इसका कम परमाणु द्रव्यमान त्वरित आयनों के खिलाफ इलेक्ट्रोड को केवल थोड़ी सी सुरक्षा प्रदान करता है; एनोड जीवनकाल को बढ़ाने के लिए अतिरिक्त स्क्रीनिंग तारों या प्लेटों का उपयोग किया जा सकता है। फ्लोरोसेंट ट्यूब में इसका उपयोग पारा के साथ संयोजन में किया जाता है।<ref name="lamptech"/>*आर्गन फ्लोरोसेंट ट्यूब में इस्तेमाल होने वाली पहली गैस थी और इसकी कम लागत, उच्च दक्षता और बहुत कम हड़ताली वोल्टेज के कारण अभी भी अक्सर इसका उपयोग किया जाता है। फ्लोरोसेंट ट्यूब में इसका उपयोग पारा के साथ संयोजन में किया जाता है।<ref name="lamptech"/>इसका उपयोग शुरुआती रेक्टीफायर # आर्गन गैस इलेक्ट्रॉन ट्यूब में भी किया गया था; पहले थायरेट्रॉन ऐसे आर्गन से भरे ट्यूबों से प्राप्त किए गए थे।

*क्रिप्टन आर्गन के बजाय फ्लोरोसेंट लैंप में इस्तेमाल किया जा सकता है; उस एप्लिकेशन में यह इलेक्ट्रोड पर कुल ऊर्जा हानि को लगभग 15% से 7% तक कम कर देता है। वोल्टेज ड्रॉप प्रति दीपक लंबाई हालांकि आर्गन की तुलना में कम है, जिसे छोटे ट्यूब व्यास द्वारा मुआवजा दिया जा सकता है। क्रिप्टन से भरे लैंप को भी उच्च प्रारंभिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है; इसका उपयोग करके इसे कम किया जा सकता है। 25%-75% आर्गन-क्रिप्टन मिश्रण। फ्लोरोसेंट ट्यूब में इसका उपयोग पारा के साथ संयोजन में किया जाता है।<ref name="lamptech"/>* शुद्ध अवस्था में क्सीनन में उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज होता है, जो इसे उच्च-वोल्टेज स्विचिंग ट्यूबों में उपयोगी बनाता है। ज़ेनन का उपयोग गैस मिश्रण के एक घटक के रूप में भी किया जाता है जब पराबैंगनी विकिरण के उत्पादन की आवश्यकता होती है, उदा। [[ प्लाज्मा प्रदर्शन |प्लाज्मा प्रदर्शन]] में, आमतौर पर [[भास्वर]] को उत्तेजित करने के लिए। उत्पादित तरंग दैर्ध्य आर्गन और क्रिप्टन की तुलना में अधिक है और फॉस्फोर में बेहतर प्रवेश करता है। आयनीकरण वोल्टेज को कम करने के लिए नियॉन-क्सीनन या हीलियम-क्सीनन का उपयोग किया जाता है; ऊपर {{cvt|350|torr|kPa|lk=on}}, हीलियम में नियॉन और इसके विपरीत की तुलना में कम ब्रेकडाउन वोल्टेज होता है। क्सीनन के 1% और उससे कम की सांद्रता पर, ऐसे मिश्रणों में [[पेनिंग प्रभाव]] महत्वपूर्ण हो जाता है, क्योंकि अधिकांश क्सीनन आयनीकरण अन्य महान गैस के उत्साहित परमाणुओं के साथ टकराव से होता है; क्सीनन के कुछ प्रतिशत से अधिक पर, क्सीनन के प्रत्यक्ष आयनीकरण पर खर्च किए जा रहे इलेक्ट्रॉनों की अधिकांश ऊर्जा के कारण निर्वहन सीधे क्सीनन को आयनित करता है।<ref>Po-Cheng Chen, Yu-Ting Chien, [https://web.archive.org/web/20160305085642/http://handle.dtic.mil/100.2/ADP011307 "Gas Discharge and Experiments for Plasma Display Panel"], Defense Technical Information Center Compilation Part Notice ADP011307</ref>

*[[रेडॉन]], एक महान गैस होने के बावजूद, खतरनाक रूप से [[रेडियोधर्मिता]] है और इसके सबसे स्थिर आइसोटोप का आधा जीवन चार दिनों से कम है।<ref name=Ullmann>{{Ullmann | first1=Cornelius |last1=Keller |first2=Walter |last2=Wolf |first3=Jashovam |last3=Shani | title = Radionuclides, 2. Radioactive Elements and Artificial Radionuclides | doi = 10.1002/14356007.o22_o15}}</ref> नतीजतन, यह आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग नहीं किया जाता है।

* [[पेनिंग मिश्रण]] का उपयोग किया जाता है जहाँ कम आयनीकरण वोल्टेज की आवश्यकता होती है, उदा। [[नीयन दीपक]], गीजर-मुलर ट्यूब और अन्य गैस से भरे [[कण डिटेक्टर]]ों में। एक शास्त्रीय संयोजन 0.5-2% आर्गन के साथ लगभग 98-99.5% नियॉन है, जिसका उपयोग किया जाता है, उदा। [[नियॉन बल्ब]] और मोनोक्रोम प्लाज्मा प्रदर्शित करता है।

* [[पारा (तत्व)]] वाष्प का उपयोग उच्च धारा वाले अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है, उदा। रोशनी, पारा-आर्क वाल्व, इग्निट्रॉन। मरकरी का उपयोग इसके उच्च वाष्प दबाव और कम आयनीकरण क्षमता के कारण किया जाता है। एक अक्रिय गैस के साथ मिश्रित पारा का उपयोग किया जाता है जहां ट्यूब में ऊर्जा का नुकसान कम होना चाहिए और ट्यूब का जीवनकाल लंबा होना चाहिए। पारा-अक्रिय गैस मिश्रणों में, निर्वहन शुरू में मुख्य रूप से अक्रिय गैस द्वारा किया जाता है; जारी गर्मी वांछित वाष्प दबाव तक पहुंचने के लिए पर्याप्त पारा वाष्पित करने में काम करती है। कम वोल्टेज (सैकड़ों वोल्ट) रेक्टीफायर ट्यूबों की ठंड शुरू करने की अनुमति देने वाली निष्क्रिय गैस की एक छोटी मात्रा के साथ संयोजन में संतृप्त पारा वाष्प का उपयोग करते हैं। उच्च-वोल्टेज (किलोवोल्ट और अधिक) रेक्टीफायर कम दबाव पर शुद्ध पारा वाष्प का उपयोग करते हैं, जिसके लिए ट्यूब के अधिकतम तापमान के रखरखाव की आवश्यकता होती है। तरल पारा पारा के भंडार के रूप में कार्य करता है, जो निर्वहन के दौरान उपयोग किए जाने वाले वाष्पों को भर देता है। असंतृप्त पारा वाष्प का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन इसकी भरपाई नहीं की जा सकती, ऐसे ट्यूबों का जीवनकाल कम होता है।<ref name="ch2"/>पारा तापमान पर वाष्प के दबाव की मजबूत निर्भरता उन वातावरणों को सीमित करती है जिनमें पारा-आधारित ट्यूब काम कर सकते हैं। कम दबाव पारा लैंप में उच्चतम दक्षता के लिए एक इष्टतम पारा दबाव होता है। आयनीकृत पारा परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित फोटॉनों को आस-पास के गैर-आयनीकृत परमाणुओं द्वारा अवशोषित किया जा सकता है और या तो पुनर्विकिरणित किया जाता है या परमाणु को गैर-विकिरण से विसर्जित किया जाता है, बहुत अधिक पारा दबाव इसलिए प्रकाश की हानि का कारण बनता है। बहुत कम पारा दबाव आयनित होने और फोटॉनों को विकीर्ण करने के लिए मौजूद बहुत कम परमाणुओं की ओर जाता है। कम दबाव पारा लैंप के लिए इष्टतम तापमान लगभग 42 °C होता है, जब पारा का संतृप्त वाष्प दबाव (ट्यूब में तरल पारा के लगभग 1 मिलीग्राम की बूंद के रूप में मौजूद होता है, सफाई से नुकसान की भरपाई करने वाले जलाशय के रूप में) इस इष्टतम तक पहुँचता है। उच्च परिवेश के तापमान पर और व्यापक तापमान सीमा पर संचालन के लिए बने लैंप में, पारा [[अमलगम (रसायन विज्ञान)]] के रूप में मौजूद होता है, उदाहरण के लिए। [[विस्मुट]] और [[ ईण्डीयुम |ईण्डीयुम]] ; अमलगम के ऊपर वाष्प का दबाव तरल पारे के ऊपर से कम होता है।<ref name="handopto">[https://books.google.com/books?id=3GmcgL7Z-6YC&dq=gas+discharge+properties+mercury+neon+hydrogen+deuterium&pg=PA57 ''Handbook of optoelectronics'', Volume 1] by John Dakin, Robert G. W. Brown, p. 52, CRC Press, 2006 {{ISBN|0-7503-0646-7}}</ref> फॉस्फर को उत्तेजित करने के लिए दृश्य और पराबैंगनी प्रकाश के स्रोत के रूप में पारा का उपयोग फ्लोरोसेंट ट्यूबों में किया जाता है; उस एप्लिकेशन में यह आमतौर पर आर्गन के साथ, या कुछ मामलों में क्रिप्टन या नियॉन के साथ प्रयोग किया जाता है। पारा आयन धीरे-धीरे विआयनीकृत होते हैं, पारा से भरे थायरेट्रॉन की स्विचिंग गति को सीमित करते हैं। अपेक्षाकृत कम ऊर्जा वाले पारा आयनों के साथ आयन की बमबारी भी धीरे-धीरे ऑक्साइड-लेपित कैथोड को नष्ट कर देती है।<ref name="cdvandt"/>*[[सोडियम]] वाष्प का उपयोग सोडियम-वाष्प लैंप में किया जाता है।

[[File:Gase-in-Entladungsroehren.jpg|thumb|right|डिस्चार्ज ट्यूब में अन्य गैसें; बाएं से दाएं: हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम, [[नाइट्रोजन]], [[ऑक्सीजन]], पारा (तत्व)]]*हवा का उपयोग कुछ कम मांग वाले अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।

{{main|Dielectric gas}}

== गैस-ट्यूब भौतिकी और प्रौद्योगिकी ==

{{see also |Townsend discharge}}

सी: हिमस्खलन टाउनसेंड डिस्चार्ज<br/>

डी: आत्मनिर्भर टाउनसेंड डिस्चार्ज<br/>

ई: अस्थिर क्षेत्र: [[कोरोना डिस्चार्ज]]<br/>

ए-डी क्षेत्र को डार्क डिस्चार्ज कहा जाता है; कुछ आयनीकरण है, लेकिन धारा 10 माइक्रोएम्पीयर से कम है और विकिरण की कोई महत्वपूर्ण मात्रा उत्पन्न नहीं हुई है।<br/>

एफ-एच क्षेत्र चमक निर्वहन का एक क्षेत्र है; प्लाज्मा एक फीकी चमक का उत्सर्जन करता है जो ट्यूब के लगभग सभी आयतन पर कब्जा कर लेता है; अधिकांश प्रकाश उत्तेजित तटस्थ परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित होता है।<br/>

I-K क्षेत्र आर्क डिस्चार्ज का क्षेत्र है; प्लाज्मा ट्यूब के केंद्र के साथ एक संकीर्ण चैनल में केंद्रित होता है; अत्यधिक मात्रा में विकिरण उत्पन्न होता है।]]मौलिक तंत्र टाउनसेंड डिस्चार्ज है, जो आयन प्रभाव द्वारा इलेक्ट्रॉन प्रवाह का निरंतर गुणन है जब गैस के घनत्व के लिए विद्युत क्षेत्र की ताकत का एक महत्वपूर्ण मूल्य पहुंच जाता है। जैसा कि विद्युत क्षेत्र में वृद्धि होती है, डिस्चार्ज के विभिन्न चरणों का सामना करना पड़ता है जैसा कि साथ में प्लॉट में दिखाया गया है। प्रयुक्त गैस नाटकीय रूप से ट्यूब के मापदंडों को प्रभावित करती है। ब्रेकडाउन वोल्टेज गैस संरचना और इलेक्ट्रोड दूरी पर निर्भर करता है; निर्भरता का वर्णन पासचेन के नियम द्वारा किया गया है।

गैस का दबाव के बीच हो सकता है {{cvt|0.001|and(-)|1000|torr|Pa|sigfig=2|lk=off}}; आमतौर पर, 1-10 टोर के बीच के दबावों का उपयोग किया जाता है।<ref name="ch2"/>गैस का दबाव निम्नलिखित कारकों को प्रभावित करता है:<ref name="ch2"/>* [[ब्रेकडाउन वोल्टेज]] (जिसे इग्निशन वोल्टेज भी कहा जाता है)

* ट्यूब जीवनकाल (गैस का उपयोग करने के कारण कम दबाव वाली ट्यूबों का जीवनकाल छोटा होता है)

ट्यूब ऑपरेशन के दौरान गैस का उपयोग सामूहिक रूप से क्लीन-अप नामक कई घटनाओं द्वारा किया जाता है। इलेक्ट्रोड की सतहों पर गैस परमाणु या अणु [[सोखना]] हैं। उच्च वोल्टेज ट्यूबों में, त्वरित आयन इलेक्ट्रोड सामग्री में प्रवेश कर सकते हैं। नई सतहें, इलेक्ट्रोड के स्पटरिंग द्वारा बनाई जाती हैं और उदा। ट्यूब की आंतरिक सतहें भी आसानी से गैसों को सोख लेती हैं। गैर-अक्रिय गैसें भी ट्यूब घटकों के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया कर सकती हैं। हाइड्रोजन कुछ धातुओं के माध्यम से फैल सकता है।<ref name="ch2"/>

वैक्यूम ट्यूबों में गैस निकालने के लिए [[ प्राप्त करनेवाला |प्राप्त करनेवाला]] ्स का उपयोग किया जाता है। गैस से भरे ट्यूबों के लिए गैस की पुन: आपूर्ति के लिए, पुनर्भरणकर्ता कार्यरत हैं।