हॉट कैथोड: Difference between revisions

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[[File:Thermionic filament.jpg|thumb|right|200px|एक कम दबाव पारा गैस डिस्चार्ज लैंप में एक टंगस्टन फिलामेंट जो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को बढ़ाने के लिए, कॉइल के मध्य भाग पर दिखाई देने वाली एक सफेद थर्मोनिक उत्सर्जन मिक्स कोटिंग लागू की जाती है।आमतौर पर बेरियम, स्ट्रोंटियम और कैल्शियम ऑक्साइड के मिश्रण से बना होता है, कोटिंग को सामान्य उपयोग के माध्यम से दूर किया जाता है, अंततः लैंप की विफलता होती है।]]
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निर्वात नलिका और गैस से भरी नलिका में, एक गर्म कैथोड या तापायनिक कैथोड इलेक्ट्रोड होता है जिसे तापायनिक उत्सर्जन के कारण इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए गर्म किया जाता है। यह एक ठंडे कैथोड के विपरीत है, जिसमें ताप तत्व नहीं होता है। ताप तत्व आमतौर पर एक विद्युत  संवाहक तार होता है जिसे एक अलग विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है। गर्म कैथोड आमतौर पर ठंडे कैथोड की तुलना में बहुत अधिक शक्ति घनत्व प्राप्त करते हैं, समान सतह क्षेत्र से काफी अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करते हैं। ठंडे कैथोड सकारात्मक आयन बमबारी से क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन या द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं, और उन्हें ताप की आवश्यकता नहीं होती है। गर्म कैथोड दो प्रकार के होते हैं। सीधे गर्म कैथोड में, संवाहक तार कैथोड होता है और इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म  कैथोड में,  संवाहक तार या तापक एक अलग धातु  कैथोड इलेक्ट्रोड को गर्म करता है जो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।
नलिका और गैस से भरी नलिका में, एक गर्म कैथोड या तापायनिक कैथोड इलेक्ट्रोड होता है जिसे तापायनिक उत्सर्जन के कारण इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए गर्म किया जाता है। यह एक ठंडे कैथोड के विपरीत है, जिसमें ताप तत्व नहीं होता है। ताप तत्व आमतौर पर एक विद्युत  संवाहक तार होता है जिसे एक अलग विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है। गर्म कैथोड आमतौर पर ठंडे कैथोड की तुलना में बहुत अधिक शक्ति घनत्व प्राप्त करते हैं, समान सतह क्षेत्र से काफी अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करते हैं। ठंडे कैथोड सकारात्मक आयन बमबारी से क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन या द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं, और उन्हें ताप की आवश्यकता नहीं होती है। गर्म कैथोड दो प्रकार के होते हैं। सीधे गर्म कैथोड में, संवाहक तार कैथोड होता है और इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म  कैथोड में,  संवाहक तार या तापक एक अलग धातु  कैथोड इलेक्ट्रोड को गर्म करता है जो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।


1920 के दशक से 1960 के दशक तक, विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों ने गर्म कैथोड वैक्यूम ट्यूबों का उपयोग किया जाता है। आज, गर्म कैथोड का उपयोग फ्लोरोसेंकैथोडट लैंप, वैक्यूम ट्यूबों में इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में किया जाता है, और इलेक्ट्रॉन किरणों और प्रयोगशाला उपकरणों जैसे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में उपयोग की जाने वाली इलेक्ट्रॉन बंदूकें।
1920 के दशक से 1960 के दशक तक, विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों ने गर्म कैथोड निर्वात नलिका का उपयोग किया जाता है। आज, गर्म कैथोड का उपयोग प्रतिदीप्त दीप, निर्वात नलिका में इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में किया जाता है, और कैथोड रे ट्यूबों में उपयोग की जाने वाली इलैक्ट्रॉन प्रक्षेपी और इलेक्ट्रॉन अणुवीक्षण यन्त्र  जैसे प्रयोगशाला उपकरण में उपयोग किया जाता है।


== विवरण ==
== विवरण ==
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एक वैक्यूम ट्यूब या अन्य वैक्यूम सिस्टम में एक कैथोड इलेक्ट्रोड एक धातु की सतह है जो ट्यूब के खाली स्थान में इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।चूंकि नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को धातु परमाणुओं के सकारात्मक नाभिक के लिए आकर्षित किया जाता है, इसलिए वे सामान्य रूप से धातु के अंदर रहते हैं और इसे छोड़ने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।<ref name="Avadhanulu">
निर्वात नलिका या अन्य निर्वात प्रणाली में कैथोड इलेक्ट्रोड एक धातु की सतह होती है जो ट्यूब के खाली स्थान में इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करती है। चूँकि ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन धातु के परमाणुओं के धनात्मक नाभिक की ओर आकर्षित होते हैं, वे सामान्य रूप से धातु के अंदर रहते हैं और इसे छोड़ने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।<ref name="Avadhanulu">
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Line 28: Line 28:
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   | isbn = 978-8121908177
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}}</ref> इस ऊर्जा को धातु का कार्य कार्य कहा जाता है।<ref name="Avadhanulu" />  एक गर्म कैथोड में, कैथोड की सतह को एक फिलामेंट के साथ गर्म करके इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए प्रेरित किया जाता है, टंगस्टन जैसे दुर्दम्य धातु का एक पतला तार इसके माध्यम से प्रवाहित होता है।<ref name="Avadhanulu" /><ref name="Whitaker">Ferris, Clifford "Electron tube fundamentals" in  
}}</ref>  एक गर्म कैथोड में, कैथोड सतह को एक तंतु के साथ गर्म करके इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए प्रेरित किया जाता है, टंगस्टन जैसी दुर्दम्य धातु का एक पतला तार जिसके माध्यम से धारा प्रवाहित होती है।<ref name="Avadhanulu" /><ref name="Whitaker">Ferris, Clifford "Electron tube fundamentals" in  
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   | last = Whitaker
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}}</ref> कैथोड को एक तापमान पर गरम किया जाता है जो इलेक्ट्रॉनों को ट्यूब में खाली जगह में अपनी सतह के 'उबले हुए' को उबालने का कारण बनता है, एक प्रक्रिया जिसे थर्मियोनिक उत्सर्जन कहा जाता है।<ref name="Avadhanulu" />
}}</ref>कैथोड को एक ऐसे तापमान पर गर्म किया जाता है जिसके कारण इलेक्ट्रॉनों को इसकी सतह से ट्यूब में खाली जगह में 'उबला हुआ' हो जाता है, एक प्रक्रिया जिसे  तापायनिक उत्सर्जन कहा जाता है<ref name="Avadhanulu" />


दो प्रकार के गर्म कैथोड हैं:<ref name="Avadhanulu" />; सीधे गर्म कैथोड: इस प्रकार में, फिलामेंट स्वयं कैथोड है और सीधे इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।पहले वैक्यूम ट्यूबों में सीधे गर्म कैथोड का उपयोग किया गया था।आज, वे फ्लोरोसेंट ट्यूब और अधिकांश उच्च-शक्ति संचारित वैक्यूम ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं।
दो प्रकार के गर्म कैथोड हैं:<ref name="Avadhanulu" />
; अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड: इस प्रकार में, फिलामेंट कैथोड नहीं है, बल्कि फिलामेंट के आसपास एक शीट धातु सिलेंडर से मिलकर एक अलग कैथोड को गर्म करता है, और सिलेंडर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का उपयोग अधिकांश कम पावर वैक्यूम ट्यूबों में किया जाता है।उदाहरण के लिए, अधिकांश वैक्यूम ट्यूबों में कैथोड एक निकल ट्यूब है, जो धातु ऑक्साइड के साथ लेपित है।यह इसके अंदर एक टंगस्टन फिलामेंट द्वारा गर्म किया जाता है, और फिलामेंट से गर्मी इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए ऑक्साइड कोटिंग की बाहरी सतह का कारण बनती है।<ref name="Whitaker" />  अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड के फिलामेंट को आमतौर पर हीटर कहा जाता है।


अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का उपयोग करने का मुख्य कारण फिलामेंट के पार विद्युत क्षमता से वैक्यूम ट्यूब के बाकी हिस्सों को अलग करना है, जिससे वैक्यूम ट्यूबों को फिलामेंट को गर्म करने के लिए वैकल्पिक वर्तमान का उपयोग करने की अनुमति मिलती है।एक ट्यूब में जिसमें फिलामेंट स्वयं कैथोड है, फिलामेंट की सतह से वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन को प्रभावित करेगा और mains_hum का परिचय देगा। ट्यूब आउटपुट में हम।यह एक इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस में सभी ट्यूबों में फिलामेंट्स को एक साथ बांधने और एक ही वर्तमान स्रोत से आपूर्ति करने की अनुमति देता है, भले ही कैथोड वे गर्मी विभिन्न क्षमताओं पर हो सकते हैं।
'''<big>सीधे गर्म कैथोड</big>'''
 
इसमें, तंतु ही कैथोड होता है और सीधे इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। पहले निर्वात नलिका में सीधे गर्म कैथोड का इस्तेमाल किया गया था। आज, उनका उपयोग प्रतिदीप्ति नलिका और अधिकांश उच्च-शक्ति संचारण निर्वात नलिका में किया जाता है।
; अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड: इस प्रकार में, तंतु कैथोड नहीं है, बल्कि एक अलग कैथोड को गर्म करता है जिसमें तंतु के चारों ओर धातु सिलेंडर की परत होती  है, और सिलेंडर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का उपयोग सबसे कम शक्ति वाली निर्वात नलिका में किया जाता है। उदाहरण के लिए, अधिकांशन निर्वात नलिका में कैथोड एक निकल नलिका होता है, जो धातु के आक्साइड के साथ लेपित होता है। इसके अंदर एक टंगस्टन तंतु द्वारा इसे गर्म किया जाता है, और तंतु से निकलने वाली गर्मी के कारण ऑक्साइड कोटिंग की बाहरी सतह इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करती है।<ref name="Whitaker" />अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड के तंतु को आमतौर पर तापक कहा जाता है।
 
अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का उपयोग करने का मुख्य कारण फिलामेंट के पार विद्युत क्षमता से निर्वात नलिका के बाकी हिस्सों को अलग करना है, जिससे निर्वात नलिकाों को फिलामेंट को गर्म करने के लिए वैकल्पिक वर्तमान का उपयोग करने की अनुमति मिलती है।एक ट्यूब में जिसमें फिलामेंट स्वयं कैथोड है, फिलामेंट की सतह से वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन को प्रभावित करेगा और mains_hum का परिचय देगा। ट्यूब आउटपुट में हम।यह एक इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस में सभी ट्यूबों में फिलामेंट्स को एक साथ बांधने और एक ही वर्तमान स्रोत से आपूर्ति करने की अनुमति देता है, भले ही कैथोड वे गर्मी विभिन्न क्षमताओं पर हो सकते हैं।


[[Image:4-1000A linear RF deck build by K5LAD.jpg|thumb|एक रेडियो ट्रांसमीटर में एक ईआईएमएसी 4-1000 ए 1 किलोवाट पावर टेट्रोड ट्यूब में एक सीधे गर्म कैथोड की चमक।सीधे गर्म कैथोड उच्च तापमान पर काम करते हैं और एक उज्जवल चमक पैदा करते हैं।कैथोड अन्य ट्यूब तत्वों के पीछे है और सीधे दिखाई नहीं देता है।]]
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इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन में सुधार करने के लिए, कैथोड को आमतौर पर रसायनों, कम कार्य समारोह के साथ धातुओं के यौगिकों के साथ इलाज किया जाता है।ये सतह पर एक धातु की परत बनाते हैं जो अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।उपचारित कैथोड्स को समान कैथोड करंट की आपूर्ति करने के लिए कम सतह क्षेत्र, कम तापमान और कम शक्ति की आवश्यकता होती है।शुरुआती वैक्यूम ट्यूबों (जिसे उज्ज्वल उत्सर्जक कहा जाता है) में उपयोग किए जाने वाले अनुपचारित थोरियेटेड टंगस्टन फिलामेंट्स को 2500 & nbsp; ° F (1400 & nbsp; ° C), सफेद-गर्म, उपयोग के लिए पर्याप्त थर्मियनिक उत्सर्जन का उत्पादन करने के लिए गर्म किया जाना था, जबकि आधुनिक लेपित कैथोड्स (जिसे सुस्त कैथोड कहा जाता है (Emitters) किसी दिए गए तापमान पर कहीं अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करते हैं, इसलिए उन्हें केवल 800-1100 & nbsp; ° F (425–600 & nbsp; ° C) तक गर्म करना पड़ता है।<ref name="Avadhanulu" /><ref name="Jones">
इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन में सुधार करने के लिए, कैथोड को आमतौर पर रसायनों, कम कार्य समारोह के साथ धातुओं के यौगिकों के साथ इलाज किया जाता है।ये सतह पर एक धातु की परत बनाते हैं जो अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।उपचारित कैथोड्स को समान कैथोड करंट की आपूर्ति करने के लिए कम सतह क्षेत्र, कम तापमान और कम शक्ति की आवश्यकता होती है।शुरुआती निर्वात नलिकाों (जिसे उज्ज्वल उत्सर्जक कहा जाता है) में उपयोग किए जाने वाले अनुपचारित थोरियेटेड टंगस्टन फिलामेंट्स को 2500 & nbsp; ° F (1400 & nbsp; ° C), सफेद-गर्म, उपयोग के लिए पर्याप्त थर्मियनिक उत्सर्जन का उत्पादन करने के लिए गर्म किया जाना था, जबकि आधुनिक लेपित कैथोड्स (जिसे सुस्त कैथोड कहा जाता है (Emitters) किसी दिए गए तापमान पर कहीं अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करते हैं, इसलिए उन्हें केवल 800-1100 & nbsp; ° F (425–600 & nbsp; ° C) तक गर्म करना पड़ता है।<ref name="Avadhanulu" /><ref name="Jones">
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=== ऑक्साइड-लेपित कैथोड्स ===
=== ऑक्साइड-लेपित कैथोड्स ===
अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का सबसे आम प्रकार ऑक्साइड-लेपित कैथोड है, जिसमें निकेल कैथोड सतह में उत्सर्जन बढ़ाने के लिए क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड की एक कोटिंग होती है।इसके लिए उपयोग की जाने वाली शुरुआती सामग्रियों में से एक बेरियम ऑक्साइड था;यह एक बेहद कम कार्य समारोह के साथ बेरियम की एक मोनटोमिक परत बनाता है।अधिक आधुनिक योगों में बेरियम ऑक्साइड, स्ट्रोंटियम ऑक्साइड और कैल्शियम ऑक्साइड के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।एक अन्य मानक सूत्रीकरण 5: 3: 2 अनुपात में बेरियम ऑक्साइड, कैल्शियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड है।थोरियम ऑक्साइड का भी उपयोग किया जा सकता है।ऑक्साइड-लेपित कैथोड लगभग 800-1000 & nbsp; ° C, ऑरेंज-हॉट पर काम करते हैं।वे अधिकांश छोटे ग्लास वैक्यूम ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं, लेकिन शायद ही कभी उच्च-शक्ति ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं क्योंकि कोटिंग को सकारात्मक आयनों द्वारा नीचा दिखाया जाता है जो कैथोड पर बमबारी करते हैं, ट्यूब पर उच्च वोल्टेज द्वारा त्वरित।<ref>[http://www.lamptech.co.uk/Documents/M8G%20MA%20Electrodes.htm MA Electrode Requirements]</ref>
अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का सबसे आम प्रकार ऑक्साइड-लेपित कैथोड है, जिसमें निकेल कैथोड सतह में उत्सर्जन बढ़ाने के लिए क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड की एक कोटिंग होती है।इसके लिए उपयोग की जाने वाली शुरुआती सामग्रियों में से एक बेरियम ऑक्साइड था;यह एक बेहद कम कार्य समारोह के साथ बेरियम की एक मोनटोमिक परत बनाता है।अधिक आधुनिक योगों में बेरियम ऑक्साइड, स्ट्रोंटियम ऑक्साइड और कैल्शियम ऑक्साइड के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।एक अन्य मानक सूत्रीकरण 5: 3: 2 अनुपात में बेरियम ऑक्साइड, कैल्शियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड है।थोरियम ऑक्साइड का भी उपयोग किया जा सकता है।ऑक्साइड-लेपित कैथोड लगभग 800-1000 & nbsp; ° C, ऑरेंज-हॉट पर काम करते हैं।वे अधिकांश छोटे ग्लास निर्वात नलिकाों में उपयोग किए जाते हैं, लेकिन शायद ही कभी उच्च-शक्ति ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं क्योंकि कोटिंग को सकारात्मक आयनों द्वारा नीचा दिखाया जाता है जो कैथोड पर बमबारी करते हैं, ट्यूब पर उच्च वोल्टेज द्वारा त्वरित।<ref>[http://www.lamptech.co.uk/Documents/M8G%20MA%20Electrodes.htm MA Electrode Requirements]</ref>
विनिर्माण सुविधा के लिए, ऑक्साइड-लेपित कैथोड आमतौर पर कार्बोनेट के साथ लेपित होते हैं, जो तब हीटिंग द्वारा ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं।सक्रियण माइक्रोवेव हीटिंग, डायरेक्ट इलेक्ट्रिक करंट हीटिंग, या इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जबकि ट्यूब थकाऊ मशीन पर है, जब तक कि गैसों का उत्पादन बंद नहीं हो जाता।ट्यूब जीवनकाल के लिए कैथोड सामग्री की शुद्धता महत्वपूर्ण है।<ref>{{cite web |url=http://www.transfixr.com/strafe_tube.htm |title=Archived copy |access-date=2006-02-14 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20060205200639/http://www.transfixr.com/strafe_tube.htm |archive-date=2006-02-05 }}</ref> कैथोड सक्रियण प्रक्रिया के बाद, ऑक्साइड कैथोड की सतह की परतों पर कई दसियों नैनोमीटर तक नीचे बीए सामग्री काफी बढ़ जाती है।<ref>{{cite journal
विनिर्माण सुविधा के लिए, ऑक्साइड-लेपित कैथोड आमतौर पर कार्बोनेट के साथ लेपित होते हैं, जो तब हीटिंग द्वारा ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं।सक्रियण माइक्रोवेव हीटिंग, डायरेक्ट इलेक्ट्रिक करंट हीटिंग, या इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जबकि ट्यूब थकाऊ मशीन पर है, जब तक कि गैसों का उत्पादन बंद नहीं हो जाता।ट्यूब जीवनकाल के लिए कैथोड सामग्री की शुद्धता महत्वपूर्ण है।<ref>{{cite web |url=http://www.transfixr.com/strafe_tube.htm |title=Archived copy |access-date=2006-02-14 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20060205200639/http://www.transfixr.com/strafe_tube.htm |archive-date=2006-02-05 }}</ref> कैथोड सक्रियण प्रक्रिया के बाद, ऑक्साइड कैथोड की सतह की परतों पर कई दसियों नैनोमीटर तक नीचे बीए सामग्री काफी बढ़ जाती है।<ref>{{cite journal
| author = B. M. Weon
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=== थोरियेटेड फिलामेंट्स ===
=== थोरियेटेड फिलामेंट्स ===
एक सामान्य प्रकार का सीधे गर्म कैथोड, जिसका उपयोग अधिकांश उच्च शक्ति संचारित ट्यूबों में किया जाता है, वह है थोरियेटेड टंगस्टन फिलामेंट, जिसे 1914 में खोजा गया था और 1923 में इरविंग लैंगमुइर द्वारा व्यावहारिक बनाया गया था।<ref>Turner page 7-37</ref> फिलामेंट के टंगस्टन में थोरियम की एक छोटी मात्रा जोड़ी जाती है।फिलामेंट को सफेद-गर्म गर्म किया जाता है, लगभग 2400 & nbsp; ° C, और थोरियम परमाणु फिलामेंट की सतह पर पलायन करते हैं और उत्सर्जन परत बनाते हैं।एक हाइड्रोकार्बन वातावरण में फिलामेंट को गर्म करना सतह को कार्बोरेज करता है और उत्सर्जन परत को स्थिर करता है।थोरियेटेड फिलामेंट्स में बहुत लंबे जीवनकाल हो सकते हैं और उच्च वोल्टेज पर होने वाले आयन बमबारी के लिए प्रतिरोधी होते हैं, क्योंकि ताजा थोरियम लगातार सतह पर फैलता है, परत को नवीनीकृत करता है।वे रेडियो ट्रांसमीटरों के लिए लगभग सभी उच्च-शक्ति वाले वैक्यूम ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ ट्यूबों में हाई-फाई एम्पलीफायरों के लिए।उनके जीवनकाल ऑक्साइड कैथोड्स की तुलना में लंबे होते हैं।<ref>{{cite web |url=http://userweb.suscom.net/~mos/knowledgebase/tp2.htm |title=Archived copy |access-date=2006-02-14 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20060408173003/http://userweb.suscom.net/~mos/knowledgebase/tp2.htm |archive-date=2006-04-08 }}</ref>
एक सामान्य प्रकार का सीधे गर्म कैथोड, जिसका उपयोग अधिकांश उच्च शक्ति संचारित ट्यूबों में किया जाता है, वह है थोरियेटेड टंगस्टन फिलामेंट, जिसे 1914 में खोजा गया था और 1923 में इरविंग लैंगमुइर द्वारा व्यावहारिक बनाया गया था।<ref>Turner page 7-37</ref> फिलामेंट के टंगस्टन में थोरियम की एक छोटी मात्रा जोड़ी जाती है।फिलामेंट को सफेद-गर्म गर्म किया जाता है, लगभग 2400 & nbsp; ° C, और थोरियम परमाणु फिलामेंट की सतह पर पलायन करते हैं और उत्सर्जन परत बनाते हैं।एक हाइड्रोकार्बन वातावरण में फिलामेंट को गर्म करना सतह को कार्बोरेज करता है और उत्सर्जन परत को स्थिर करता है।थोरियेटेड फिलामेंट्स में बहुत लंबे जीवनकाल हो सकते हैं और उच्च वोल्टेज पर होने वाले आयन बमबारी के लिए प्रतिरोधी होते हैं, क्योंकि ताजा थोरियम लगातार सतह पर फैलता है, परत को नवीनीकृत करता है।वे रेडियो ट्रांसमीटरों के लिए लगभग सभी उच्च-शक्ति वाले निर्वात नलिकाों में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ ट्यूबों में हाई-फाई एम्पलीफायरों के लिए।उनके जीवनकाल ऑक्साइड कैथोड्स की तुलना में लंबे होते हैं।<ref>{{cite web |url=http://userweb.suscom.net/~mos/knowledgebase/tp2.htm |title=Archived copy |access-date=2006-02-14 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20060408173003/http://userweb.suscom.net/~mos/knowledgebase/tp2.htm |archive-date=2006-04-08 }}</ref>




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== कैथोड हीटर ==
== कैथोड हीटर ==
एक कैथोड हीटर एक गर्म तार फिलामेंट है जिसका उपयोग कैथोड को एक वैक्यूम ट्यूब या कैथोड रे ट्यूब में गर्म करने के लिए किया जाता है।कैथोड तत्व को इन ट्यूबों को ठीक से काम करने के लिए आवश्यक तापमान प्राप्त करना होगा।यही कारण है कि पुराने इलेक्ट्रॉनिक्स को अक्सर संचालित होने के बाद गर्म होने के लिए कुछ समय की आवश्यकता होती है;यह घटना अभी भी कुछ आधुनिक टेलीविज़न और कंप्यूटर मॉनिटर के कैथोड किरण ट्यूबों में देखी जा सकती है।कैथोड एक तापमान पर गर्म होता है जो इलेक्ट्रॉनों को ट्यूब में खाली जगह में अपनी सतह के 'उबला हुआ' होने का कारण बनता है, एक प्रक्रिया जिसे थर्मियोनिक उत्सर्जन कहा जाता है।आधुनिक ऑक्साइड-लेपित कैथोड के लिए आवश्यक तापमान आसपास है {{convert|800|-|1000|C|F}}।
एक कैथोड हीटर एक गर्म तार फिलामेंट है जिसका उपयोग कैथोड को एक निर्वात नलिका या कैथोड रे ट्यूब में गर्म करने के लिए किया जाता है।कैथोड तत्व को इन ट्यूबों को ठीक से काम करने के लिए आवश्यक तापमान प्राप्त करना होगा।यही कारण है कि पुराने इलेक्ट्रॉनिक्स को अक्सर संचालित होने के बाद गर्म होने के लिए कुछ समय की आवश्यकता होती है;यह घटना अभी भी कुछ आधुनिक टेलीविज़न और कंप्यूटर मॉनिटर के कैथोड किरण ट्यूबों में देखी जा सकती है।कैथोड एक तापमान पर गर्म होता है जो इलेक्ट्रॉनों को ट्यूब में खाली जगह में अपनी सतह के 'उबला हुआ' होने का कारण बनता है, एक प्रक्रिया जिसे थर्मियोनिक उत्सर्जन कहा जाता है।आधुनिक ऑक्साइड-लेपित कैथोड के लिए आवश्यक तापमान आसपास है {{convert|800|-|1000|C|F}}।


कैथोड आमतौर पर ट्यूब के केंद्र में एक लंबी संकीर्ण शीट धातु सिलेंडर के रूप में होता है। हीटर में एक ठीक तार या रिबन होता है, जो एक टोस्टर में हीटिंग तत्व के समान, निक्रोम जैसे उच्च प्रतिरोध धातु मिश्र धातु से बना होता है, लेकिन महीन होता है। यह कैथोड के केंद्र के माध्यम से चलता है, अक्सर छोटे इन्सुलेट समर्थन पर कुंडलित किया जाता है या आवश्यक गर्मी का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त सतह क्षेत्र देने के लिए हेयरपिन जैसी आकृतियों में मुड़ा हुआ होता है। ठेठ हीटरों में तार पर एक सिरेमिक कोटिंग होती है। जब यह कैथोड आस्तीन के सिरों पर तेजी से मुड़ा हुआ है, तो तार उजागर हो जाता है।
कैथोड आमतौर पर ट्यूब के केंद्र में एक लंबी संकीर्ण शीट धातु सिलेंडर के रूप में होता है। हीटर में एक ठीक तार या रिबन होता है, जो एक टोस्टर में हीटिंग तत्व के समान, निक्रोम जैसे उच्च प्रतिरोध धातु मिश्र धातु से बना होता है, लेकिन महीन होता है। यह कैथोड के केंद्र के माध्यम से चलता है, अक्सर छोटे इन्सुलेट समर्थन पर कुंडलित किया जाता है या आवश्यक गर्मी का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त सतह क्षेत्र देने के लिए हेयरपिन जैसी आकृतियों में मुड़ा हुआ होता है। ठेठ हीटरों में तार पर एक सिरेमिक कोटिंग होती है। जब यह कैथोड आस्तीन के सिरों पर तेजी से मुड़ा हुआ है, तो तार उजागर हो जाता है।
तार के छोर विद्युत रूप से ट्यूब के अंत से कई पिनों में से दो से जुड़े होते हैं। जब वर्तमान तार से गुजरता है तो यह लाल गर्म हो जाता है, और विकिरणित गर्मी कैथोड के अंदर की सतह को गर्म करती है, इसे गर्म करती है। ऑपरेटिंग वैक्यूम ट्यूब से आने वाली लाल या नारंगी चमक का उत्पादन हीटर द्वारा किया जाता है।
तार के छोर विद्युत रूप से ट्यूब के अंत से कई पिनों में से दो से जुड़े होते हैं। जब वर्तमान तार से गुजरता है तो यह लाल गर्म हो जाता है, और विकिरणित गर्मी कैथोड के अंदर की सतह को गर्म करती है, इसे गर्म करती है। ऑपरेटिंग निर्वात नलिका से आने वाली लाल या नारंगी चमक का उत्पादन हीटर द्वारा किया जाता है।


कैथोड में ज्यादा जगह नहीं है, और कैथोड को अक्सर हीटर के तार के साथ बनाया जाता है। कैथोड के अंदर एल्यूमिना (एल्यूमीनियम ऑक्साइड) के कोटिंग द्वारा अछूता है। यह उच्च तापमान पर बहुत अच्छा इन्सुलेटर नहीं है, इसलिए ट्यूबों में कैथोड और हीटर के बीच अधिकतम वोल्टेज के लिए रेटिंग होती है, आमतौर पर केवल 200 से 300 वी।
कैथोड में ज्यादा जगह नहीं है, और कैथोड को अक्सर हीटर के तार के साथ बनाया जाता है। कैथोड के अंदर एल्यूमिना (एल्यूमीनियम ऑक्साइड) के कोटिंग द्वारा अछूता है। यह उच्च तापमान पर बहुत अच्छा इन्सुलेटर नहीं है, इसलिए ट्यूबों में कैथोड और हीटर के बीच अधिकतम वोल्टेज के लिए रेटिंग होती है, आमतौर पर केवल 200 से 300 वी।
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सक्रिय इलेक्ट्रोड को ऑक्सीजन या अन्य रसायनों (जैसे एल्यूमीनियम, या सिलिकेट्स) के संपर्क से नष्ट किया जा सकता है, या तो अवशिष्ट गैसों के रूप में मौजूद है, लीक के माध्यम से ट्यूब में प्रवेश करते हैं, या निर्माण तत्वों से प्रवास या प्रवास द्वारा जारी किया जाता है।इसके परिणामस्वरूप उत्सर्जन में कमी आती है।इस प्रक्रिया को कैथोड विषाक्तता के रूप में जाना जाता है।उच्च-विश्वसनीयता ट्यूबों को प्रारंभिक बवंडर कंप्यूटर के लिए विकसित किया जाना था, सिलिकॉन के निशान से मुक्त फिलामेंट्स के साथ।
सक्रिय इलेक्ट्रोड को ऑक्सीजन या अन्य रसायनों (जैसे एल्यूमीनियम, या सिलिकेट्स) के संपर्क से नष्ट किया जा सकता है, या तो अवशिष्ट गैसों के रूप में मौजूद है, लीक के माध्यम से ट्यूब में प्रवेश करते हैं, या निर्माण तत्वों से प्रवास या प्रवास द्वारा जारी किया जाता है।इसके परिणामस्वरूप उत्सर्जन में कमी आती है।इस प्रक्रिया को कैथोड विषाक्तता के रूप में जाना जाता है।उच्च-विश्वसनीयता ट्यूबों को प्रारंभिक बवंडर कंप्यूटर के लिए विकसित किया जाना था, सिलिकॉन के निशान से मुक्त फिलामेंट्स के साथ।


उत्सर्जन परत की धीमी गिरावट और अचानक जलने और फिलामेंट का रुकावट वैक्यूम ट्यूबों के दो मुख्य विफलता मोड हैं।
उत्सर्जन परत की धीमी गिरावट और अचानक जलने और फिलामेंट का रुकावट निर्वात नलिकाों के दो मुख्य विफलता मोड हैं।


== ट्रांसमिटिंग ट्यूब हॉट कैथोड विशेषताओं<ref>L.W. Turner,(ed), ''Electronics Engineer's Reference Book'', 4th ed. Newnes-Butterworth, London 1976 {{ISBN|0408001682}} pg. 7-36</ref>==
== ट्रांसमिटिंग ट्यूब हॉट कैथोड विशेषताओं<ref>L.W. Turner,(ed), ''Electronics Engineer's Reference Book'', 4th ed. Newnes-Butterworth, London 1976 {{ISBN|0408001682}} pg. 7-36</ref>==

Revision as of 10:08, 9 August 2022

एक कम दबाव पारा गैस डिस्चार्ज लैंप में एक टंगस्टन फिलामेंट जो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को बढ़ाने के लिए, कॉइल के मध्य भाग पर दिखाई देने वाली एक सफेद थर्मोनिक उत्सर्जन मिक्स कोटिंग लागू की जाती है।आमतौर पर बेरियम, स्ट्रोंटियम और कैल्शियम ऑक्साइड के मिश्रण से बना होता है, कोटिंग को सामान्य उपयोग के माध्यम से दूर किया जाता है, अंततः लैंप की विफलता होती है।

नलिका और गैस से भरी नलिका में, एक गर्म कैथोड या तापायनिक कैथोड इलेक्ट्रोड होता है जिसे तापायनिक उत्सर्जन के कारण इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए गर्म किया जाता है। यह एक ठंडे कैथोड के विपरीत है, जिसमें ताप तत्व नहीं होता है। ताप तत्व आमतौर पर एक विद्युत  संवाहक तार होता है जिसे एक अलग विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किया जाता है। गर्म कैथोड आमतौर पर ठंडे कैथोड की तुलना में बहुत अधिक शक्ति घनत्व प्राप्त करते हैं, समान सतह क्षेत्र से काफी अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करते हैं। ठंडे कैथोड सकारात्मक आयन बमबारी से क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन या द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन पर निर्भर करते हैं, और उन्हें ताप की आवश्यकता नहीं होती है। गर्म कैथोड दो प्रकार के होते हैं। सीधे गर्म कैथोड में, संवाहक तार कैथोड होता है और इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड में,  संवाहक तार या तापक एक अलग धातु कैथोड इलेक्ट्रोड को गर्म करता है जो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।

1920 के दशक से 1960 के दशक तक, विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों ने गर्म कैथोड निर्वात नलिका का उपयोग किया जाता है। आज, गर्म कैथोड का उपयोग प्रतिदीप्त दीप, निर्वात नलिका में इलेक्ट्रॉनों के स्रोत के रूप में किया जाता है, और कैथोड रे ट्यूबों में उपयोग की जाने वाली इलैक्ट्रॉन प्रक्षेपी और इलेक्ट्रॉन अणुवीक्षण यन्त्र  जैसे प्रयोगशाला उपकरण में उपयोग किया जाता है।

विवरण

Two indirectly heated cathodes (orange heater strip) in ECC83 dual triode tube
Cutaway view of a triode vacuum tube with an indirectly heated cathode (orange tube), showing the heater element inside

निर्वात नलिका या अन्य निर्वात प्रणाली में कैथोड इलेक्ट्रोड एक धातु की सतह होती है जो ट्यूब के खाली स्थान में इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करती है। चूँकि ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन धातु के परमाणुओं के धनात्मक नाभिक की ओर आकर्षित होते हैं, वे सामान्य रूप से धातु के अंदर रहते हैं और इसे छोड़ने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।[1] एक गर्म कैथोड में, कैथोड सतह को एक तंतु के साथ गर्म करके इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने के लिए प्रेरित किया जाता है, टंगस्टन जैसी दुर्दम्य धातु का एक पतला तार जिसके माध्यम से धारा प्रवाहित होती है।[1][2]कैथोड को एक ऐसे तापमान पर गर्म किया जाता है जिसके कारण इलेक्ट्रॉनों को इसकी सतह से ट्यूब में खाली जगह में 'उबला हुआ' हो जाता है, एक प्रक्रिया जिसे  तापायनिक उत्सर्जन कहा जाता है[1]

दो प्रकार के गर्म कैथोड हैं:[1]

सीधे गर्म कैथोड

इसमें, तंतु ही कैथोड होता है और सीधे इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। पहले निर्वात नलिका में सीधे गर्म कैथोड का इस्तेमाल किया गया था। आज, उनका उपयोग प्रतिदीप्ति नलिका और अधिकांश उच्च-शक्ति संचारण निर्वात नलिका में किया जाता है।

अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड
इस प्रकार में, तंतु कैथोड नहीं है, बल्कि एक अलग कैथोड को गर्म करता है जिसमें तंतु के चारों ओर धातु सिलेंडर की परत होती  है, और सिलेंडर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का उपयोग सबसे कम शक्ति वाली निर्वात नलिका में किया जाता है। उदाहरण के लिए, अधिकांशन निर्वात नलिका में कैथोड एक निकल नलिका होता है, जो धातु के आक्साइड के साथ लेपित होता है। इसके अंदर एक टंगस्टन तंतु द्वारा इसे गर्म किया जाता है, और तंतु से निकलने वाली गर्मी के कारण ऑक्साइड कोटिंग की बाहरी सतह इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करती है।[2]अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड के तंतु को आमतौर पर तापक कहा जाता है।

अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का उपयोग करने का मुख्य कारण फिलामेंट के पार विद्युत क्षमता से निर्वात नलिका के बाकी हिस्सों को अलग करना है, जिससे निर्वात नलिकाों को फिलामेंट को गर्म करने के लिए वैकल्पिक वर्तमान का उपयोग करने की अनुमति मिलती है।एक ट्यूब में जिसमें फिलामेंट स्वयं कैथोड है, फिलामेंट की सतह से वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के आंदोलन को प्रभावित करेगा और mains_hum का परिचय देगा। ट्यूब आउटपुट में हम।यह एक इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस में सभी ट्यूबों में फिलामेंट्स को एक साथ बांधने और एक ही वर्तमान स्रोत से आपूर्ति करने की अनुमति देता है, भले ही कैथोड वे गर्मी विभिन्न क्षमताओं पर हो सकते हैं।

एक रेडियो ट्रांसमीटर में एक ईआईएमएसी 4-1000 ए 1 किलोवाट पावर टेट्रोड ट्यूब में एक सीधे गर्म कैथोड की चमक।सीधे गर्म कैथोड उच्च तापमान पर काम करते हैं और एक उज्जवल चमक पैदा करते हैं।कैथोड अन्य ट्यूब तत्वों के पीछे है और सीधे दिखाई नहीं देता है।

इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन में सुधार करने के लिए, कैथोड को आमतौर पर रसायनों, कम कार्य समारोह के साथ धातुओं के यौगिकों के साथ इलाज किया जाता है।ये सतह पर एक धातु की परत बनाते हैं जो अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है।उपचारित कैथोड्स को समान कैथोड करंट की आपूर्ति करने के लिए कम सतह क्षेत्र, कम तापमान और कम शक्ति की आवश्यकता होती है।शुरुआती निर्वात नलिकाों (जिसे उज्ज्वल उत्सर्जक कहा जाता है) में उपयोग किए जाने वाले अनुपचारित थोरियेटेड टंगस्टन फिलामेंट्स को 2500 & nbsp; ° F (1400 & nbsp; ° C), सफेद-गर्म, उपयोग के लिए पर्याप्त थर्मियनिक उत्सर्जन का उत्पादन करने के लिए गर्म किया जाना था, जबकि आधुनिक लेपित कैथोड्स (जिसे सुस्त कैथोड कहा जाता है (Emitters) किसी दिए गए तापमान पर कहीं अधिक इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन करते हैं, इसलिए उन्हें केवल 800-1100 & nbsp; ° F (425–600 & nbsp; ° C) तक गर्म करना पड़ता है।[1][3]


प्रकार

ऑक्साइड-लेपित कैथोड्स

अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड का सबसे आम प्रकार ऑक्साइड-लेपित कैथोड है, जिसमें निकेल कैथोड सतह में उत्सर्जन बढ़ाने के लिए क्षारीय पृथ्वी धातु ऑक्साइड की एक कोटिंग होती है।इसके लिए उपयोग की जाने वाली शुरुआती सामग्रियों में से एक बेरियम ऑक्साइड था;यह एक बेहद कम कार्य समारोह के साथ बेरियम की एक मोनटोमिक परत बनाता है।अधिक आधुनिक योगों में बेरियम ऑक्साइड, स्ट्रोंटियम ऑक्साइड और कैल्शियम ऑक्साइड के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।एक अन्य मानक सूत्रीकरण 5: 3: 2 अनुपात में बेरियम ऑक्साइड, कैल्शियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम ऑक्साइड है।थोरियम ऑक्साइड का भी उपयोग किया जा सकता है।ऑक्साइड-लेपित कैथोड लगभग 800-1000 & nbsp; ° C, ऑरेंज-हॉट पर काम करते हैं।वे अधिकांश छोटे ग्लास निर्वात नलिकाों में उपयोग किए जाते हैं, लेकिन शायद ही कभी उच्च-शक्ति ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं क्योंकि कोटिंग को सकारात्मक आयनों द्वारा नीचा दिखाया जाता है जो कैथोड पर बमबारी करते हैं, ट्यूब पर उच्च वोल्टेज द्वारा त्वरित।[4] विनिर्माण सुविधा के लिए, ऑक्साइड-लेपित कैथोड आमतौर पर कार्बोनेट के साथ लेपित होते हैं, जो तब हीटिंग द्वारा ऑक्साइड में परिवर्तित हो जाते हैं।सक्रियण माइक्रोवेव हीटिंग, डायरेक्ट इलेक्ट्रिक करंट हीटिंग, या इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, जबकि ट्यूब थकाऊ मशीन पर है, जब तक कि गैसों का उत्पादन बंद नहीं हो जाता।ट्यूब जीवनकाल के लिए कैथोड सामग्री की शुद्धता महत्वपूर्ण है।[5] कैथोड सक्रियण प्रक्रिया के बाद, ऑक्साइड कैथोड की सतह की परतों पर कई दसियों नैनोमीटर तक नीचे बीए सामग्री काफी बढ़ जाती है।[6] ऑक्साइड कैथोड के जीवनकाल का मूल्यांकन एक फैला हुआ घातीय कार्य के साथ किया जा सकता है।[7] इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन स्रोतों की उत्तरजीविता उच्च of स्पीड एक्टिवेटर के उच्च डोपिंग द्वारा काफी सुधार किया जाता है।[8] बेरियम ऑक्साइड अंतर्निहित धातु में सिलिकॉन के निशान के साथ प्रतिक्रिया करता है, बेरियम सिलिकेट (बीए)2सियो4) परत।इस परत में उच्च विद्युत प्रतिरोध होता है, विशेष रूप से बंद वर्तमान भार के तहत, और कैथोड के साथ श्रृंखला में एक अवरोधक के रूप में कार्य करता है।यह विशेष रूप से कंप्यूटर अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली ट्यूबों के लिए अवांछनीय है, जहां वे विस्तारित अवधि के लिए वर्तमान का संचालन किए बिना रह सकते हैं।[9] बेरियम भी गर्म कैथोड से, और पास की संरचनाओं पर जमा करता है।इलेक्ट्रॉन ट्यूबों के लिए, जहां ग्रिड को उच्च तापमान के अधीन किया जाता है और बेरियम संदूषण ग्रिड से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की सुविधा प्रदान करेगा, कैल्शियम के उच्च अनुपात को कोटिंग मिश्रण (कैल्शियम कार्बोनेट के 20% तक) में जोड़ा जाता है।[9]

G1 सपोर्ट और G1 वायर की SEM छवि, कैथोड से बेरियम ऑक्साइड संदूषण (हरा) दिखाने वाली एक भारी इस्तेमाल की गई पेंटोड की।


बोरिड कैथोड्स

लैंथेनम हेक्सबोराइड हॉट कैथोड
लैंथेनम हेक्सबोराइड हॉट कैथोड्स

Lanthanum Hexaboride (लैब)6) और सेरियम हेक्सबोराइड (सीईबी)6) का उपयोग कुछ उच्च-वर्तमान कैथोड के कोटिंग के रूप में किया जाता है।हेक्साबोराइड्स कम कार्य समारोह दिखाते हैं, 2.5 ईवी के आसपास।वे विषाक्तता के लिए भी प्रतिरोधी हैं।सेरियम बोरिड कैथोड्स लैंथेनम बोरिड की तुलना में 1700 K पर कम वाष्पीकरण दर दिखाते हैं, लेकिन यह 1850 K और उच्चतर पर बराबर हो जाता है।सेरियम बोरिड कैथोड्स में कार्बन दूषित होने के उच्च प्रतिरोध के कारण, लैंथेनम बोरिड के जीवनकाल का डेढ़ गुना अधिक है।बोरिड कैथोड टंगस्टन वाले के रूप में लगभग दस गुना उज्ज्वल हैं और जीवनकाल में 10-15 गुना लंबा है।उनका उपयोग उदा।इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में, माइक्रोवेव ट्यूब, इलेक्ट्रॉन लिथोग्राफी, इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग, एक्स-रे ट्यूब और मुक्त इलेक्ट्रॉन लेजर।हालांकि ये सामग्री महंगी होती है।

अन्य हेक्साबोराइड्स को भी नियोजित किया जा सकता है;उदाहरण कैल्शियम हेक्साबोराइड, स्ट्रोंटियम हेक्साबोराइड, बेरियम हेक्साबोराइड, येट्रियम हेक्सबोराइड, गैडोलिनियम हेक्साबोराइड, सामरी हेक्साबोराइड और थोरियम हेक्सबोराइड हैं।

थोरियेटेड फिलामेंट्स

एक सामान्य प्रकार का सीधे गर्म कैथोड, जिसका उपयोग अधिकांश उच्च शक्ति संचारित ट्यूबों में किया जाता है, वह है थोरियेटेड टंगस्टन फिलामेंट, जिसे 1914 में खोजा गया था और 1923 में इरविंग लैंगमुइर द्वारा व्यावहारिक बनाया गया था।[10] फिलामेंट के टंगस्टन में थोरियम की एक छोटी मात्रा जोड़ी जाती है।फिलामेंट को सफेद-गर्म गर्म किया जाता है, लगभग 2400 & nbsp; ° C, और थोरियम परमाणु फिलामेंट की सतह पर पलायन करते हैं और उत्सर्जन परत बनाते हैं।एक हाइड्रोकार्बन वातावरण में फिलामेंट को गर्म करना सतह को कार्बोरेज करता है और उत्सर्जन परत को स्थिर करता है।थोरियेटेड फिलामेंट्स में बहुत लंबे जीवनकाल हो सकते हैं और उच्च वोल्टेज पर होने वाले आयन बमबारी के लिए प्रतिरोधी होते हैं, क्योंकि ताजा थोरियम लगातार सतह पर फैलता है, परत को नवीनीकृत करता है।वे रेडियो ट्रांसमीटरों के लिए लगभग सभी उच्च-शक्ति वाले निर्वात नलिकाों में उपयोग किए जाते हैं, और कुछ ट्यूबों में हाई-फाई एम्पलीफायरों के लिए।उनके जीवनकाल ऑक्साइड कैथोड्स की तुलना में लंबे होते हैं।[11]


थोरियम विकल्प

थोरियम रेडियोधर्मिता और विषाक्तता के बारे में चिंताओं के कारण, विकल्प खोजने के प्रयास किए गए हैं।उनमें से एक ज़िरकोन्टेड टंगस्टन है, जहां थोरियम डाइऑक्साइड के बजाय ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड का उपयोग किया जाता है।अन्य प्रतिस्थापन सामग्री लैंथेनम (III) ऑक्साइड, Yttrium (III) ऑक्साइड, सेरियम (IV) ऑक्साइड और उनके मिश्रण हैं।[12]


अन्य सामग्री

सूचीबद्ध ऑक्साइड और बोरिड्स के अलावा, अन्य सामग्रियों का भी उपयोग किया जा सकता है।कुछ उदाहरण संक्रमण धातुओं के कार्बाइड और बोरिड्स हैं, उदा।ज़िरकोनियम कार्बाइड, हाफनियम कार्बाइड, टैंटलम कार्बाइड, हाफनियम डाइबोराइड, और उनके मिश्रण।समूह समूह 3 तत्व से धातु। IIIB (स्कैंडियम, yttrium, और कुछ लैंथेनाइड्स, अक्सर गडोलीनियम और सामरी) और समूह 4 तत्व | IVB (हफ़्नियम, जिरकोनियम, टाइटेनियम) आमतौर पर चुने जाते हैं।[12]

टंगस्टन के अलावा, अन्य दुर्दम्य धातुओं और मिश्र धातुओं का उपयोग किया जा सकता है, उदा।टैंटलम, मोलिब्डेनम और रेनियम और उनके मिश्र धातु।

अन्य सामग्री की एक बाधा परत को आधार धातु और उत्सर्जन परत के बीच रखा जा सकता है, इन के बीच रासायनिक प्रतिक्रिया को बाधित करने के लिए।सामग्री को उच्च तापमान के लिए प्रतिरोधी होना चाहिए, उच्च पिघलने बिंदु और बहुत कम वाष्प दबाव है, और विद्युत प्रवाहकीय होना चाहिए।उपयोग की जाने वाली सामग्री उदा।टैंटलम डाइबोराइड, टाइटेनियम डाइबोराइड, ज़िरकोनियम डाइबोराइड, नियोबियम डाइबोराइड, टैंटलम कार्बाइड, जिरकोनियम कार्बाइड, टैंटलम नाइट्राइड, और जिरकोनियम नाइट्राइड।[13]


कैथोड हीटर

एक कैथोड हीटर एक गर्म तार फिलामेंट है जिसका उपयोग कैथोड को एक निर्वात नलिका या कैथोड रे ट्यूब में गर्म करने के लिए किया जाता है।कैथोड तत्व को इन ट्यूबों को ठीक से काम करने के लिए आवश्यक तापमान प्राप्त करना होगा।यही कारण है कि पुराने इलेक्ट्रॉनिक्स को अक्सर संचालित होने के बाद गर्म होने के लिए कुछ समय की आवश्यकता होती है;यह घटना अभी भी कुछ आधुनिक टेलीविज़न और कंप्यूटर मॉनिटर के कैथोड किरण ट्यूबों में देखी जा सकती है।कैथोड एक तापमान पर गर्म होता है जो इलेक्ट्रॉनों को ट्यूब में खाली जगह में अपनी सतह के 'उबला हुआ' होने का कारण बनता है, एक प्रक्रिया जिसे थर्मियोनिक उत्सर्जन कहा जाता है।आधुनिक ऑक्साइड-लेपित कैथोड के लिए आवश्यक तापमान आसपास है 800–1,000 °C (1,470–1,830 °F)।

कैथोड आमतौर पर ट्यूब के केंद्र में एक लंबी संकीर्ण शीट धातु सिलेंडर के रूप में होता है। हीटर में एक ठीक तार या रिबन होता है, जो एक टोस्टर में हीटिंग तत्व के समान, निक्रोम जैसे उच्च प्रतिरोध धातु मिश्र धातु से बना होता है, लेकिन महीन होता है। यह कैथोड के केंद्र के माध्यम से चलता है, अक्सर छोटे इन्सुलेट समर्थन पर कुंडलित किया जाता है या आवश्यक गर्मी का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त सतह क्षेत्र देने के लिए हेयरपिन जैसी आकृतियों में मुड़ा हुआ होता है। ठेठ हीटरों में तार पर एक सिरेमिक कोटिंग होती है। जब यह कैथोड आस्तीन के सिरों पर तेजी से मुड़ा हुआ है, तो तार उजागर हो जाता है। तार के छोर विद्युत रूप से ट्यूब के अंत से कई पिनों में से दो से जुड़े होते हैं। जब वर्तमान तार से गुजरता है तो यह लाल गर्म हो जाता है, और विकिरणित गर्मी कैथोड के अंदर की सतह को गर्म करती है, इसे गर्म करती है। ऑपरेटिंग निर्वात नलिका से आने वाली लाल या नारंगी चमक का उत्पादन हीटर द्वारा किया जाता है।

कैथोड में ज्यादा जगह नहीं है, और कैथोड को अक्सर हीटर के तार के साथ बनाया जाता है। कैथोड के अंदर एल्यूमिना (एल्यूमीनियम ऑक्साइड) के कोटिंग द्वारा अछूता है। यह उच्च तापमान पर बहुत अच्छा इन्सुलेटर नहीं है, इसलिए ट्यूबों में कैथोड और हीटर के बीच अधिकतम वोल्टेज के लिए रेटिंग होती है, आमतौर पर केवल 200 से 300 वी।

हीटर को कम वोल्टेज, शक्ति के उच्च वर्तमान स्रोत की आवश्यकता होती है। हीटर पावर के लिए 0.5 से 4 वाट के क्रम पर लाइन-संचालित उपकरणों के लिए लघु प्राप्त ट्यूबों का उपयोग; उच्च शक्ति ट्यूब जैसे कि रेक्टिफायर या आउटपुट ट्यूब 10 से 20 वाट के क्रम पर उपयोग करते हैं, और प्रसारण ट्रांसमीटर ट्यूबों को कैथोड को गर्म करने के लिए किलोवाट या अधिक की आवश्यकता हो सकती है।[14] आवश्यक वोल्टेज आमतौर पर 5 या 6 वोल्ट एसी होता है। यह डिवाइस की बिजली आपूर्ति ट्रांसफार्मर पर एक अलग 'हीटर वाइंडिंग' द्वारा आपूर्ति की जाती है जो ट्यूबों की प्लेटों और अन्य इलेक्ट्रोड द्वारा आवश्यक उच्च वोल्टेज की आपूर्ति भी करता है। ट्रांसफार्मरलेस लाइन-संचालित रेडियो और टेलीविजन रिसीवर जैसे ऑल अमेरिकन फाइव में इस्तेमाल किया जाने वाला एक दृष्टिकोण आपूर्ति लाइन के पार सभी ट्यूब हीटरों को श्रृंखला में जोड़ने के लिए है। चूंकि सभी हीटर एक ही करंट पर रेट किए गए हैं, इसलिए वे अपनी हीटर रेटिंग के अनुसार वोल्टेज साझा करेंगे।

बैटरी-संचालित रेडियो सेट हीटर (आमतौर पर फिलामेंट्स के रूप में जाना जाता है) के लिए प्रत्यक्ष-वर्तमान शक्ति का उपयोग करते थे, और बैटरी सेट के लिए इच्छित ट्यूबों को बैटरी प्रतिस्थापन पर आर्थिक रूप से कम करने के लिए आवश्यक रूप से कम फिलामेंट पावर के रूप में उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। ट्यूब-सुसज्जित रेडियो रिसीवर के अंतिम मॉडल हीटर के लिए 50 एमए से कम का उपयोग करके सबमिनेट्योर ट्यूब के साथ बनाए गए थे, लेकिन इन प्रकारों को उसी समय विकसित किया गया था जब ट्रांजिस्टर ने उन्हें बदल दिया।

जहां हीटर सर्किट से रिसाव या आवारा फ़ील्ड संभवतः कैथोड के लिए युग्मित हो सकते हैं, प्रत्यक्ष वर्तमान को कभी -कभी हीटर पावर के लिए उपयोग किया जाता है। यह संवेदनशील ऑडियो या इंस्ट्रूमेंटेशन सर्किट में शोर के स्रोत को समाप्त करता है।

कम पावर ट्यूब उपकरण संचालित करने के लिए आवश्यक अधिकांश बिजली हीटरों द्वारा खपत की जाती है। ट्रांजिस्टर के पास ऐसी बिजली की आवश्यकता नहीं होती है, जो अक्सर एक महान लाभ होता है।

विफलता मोड

लेपित कैथोड पर उत्सर्जन परतें समय के साथ धीरे -धीरे गिरती हैं, और बहुत अधिक तेज़ी से जब कैथोड को बहुत अधिक वर्तमान के साथ ओवरलोड किया जाता है।परिणाम कमजोर उत्सर्जन और ट्यूबों की कम शक्ति, या सीआरटी में चमक को कम कर दिया जाता है।

सक्रिय इलेक्ट्रोड को ऑक्सीजन या अन्य रसायनों (जैसे एल्यूमीनियम, या सिलिकेट्स) के संपर्क से नष्ट किया जा सकता है, या तो अवशिष्ट गैसों के रूप में मौजूद है, लीक के माध्यम से ट्यूब में प्रवेश करते हैं, या निर्माण तत्वों से प्रवास या प्रवास द्वारा जारी किया जाता है।इसके परिणामस्वरूप उत्सर्जन में कमी आती है।इस प्रक्रिया को कैथोड विषाक्तता के रूप में जाना जाता है।उच्च-विश्वसनीयता ट्यूबों को प्रारंभिक बवंडर कंप्यूटर के लिए विकसित किया जाना था, सिलिकॉन के निशान से मुक्त फिलामेंट्स के साथ।

उत्सर्जन परत की धीमी गिरावट और अचानक जलने और फिलामेंट का रुकावट निर्वात नलिकाों के दो मुख्य विफलता मोड हैं।

ट्रांसमिटिंग ट्यूब हॉट कैथोड विशेषताओं[15]

Material Operating temperature Emission efficacy Specific emission
Tungsten 2500 K() 5 mA/W 500 mA/cm2
Thoriated tungsten 2000 K(1726c) 100 mA/W 5 A/cm2
Oxide coated 1000 K 500 mA/W 10 A/cm2
Barium aluminate 1300 K 400 mA/W 4 A/cm2


यह भी देखें

  • हॉट फिलामेंट आयनीकरण गेज

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Avadhanulu, M.N.; P.G. Kshirsagar (1992). A Textbook Of Engineering Physics For B.E., B.Sc. S. Chand. pp. 345–348. ISBN 978-8121908177.
  2. ↑ 2.0 2.1 Ferris, Clifford "Electron tube fundamentals" in Whitaker, Jerry C. (2013). The Electronics Handbook, 2nd Ed. CRC Press. pp. 354–356. ISBN 978-1420036664.
  3. ↑ Jones, Martin Hartley (1995). A Practical Introduction to Electronic Circuits. UK: Cambridge Univ. Press. p. 49. ISBN 978-0521478793.
  4. ↑ MA Electrode Requirements
  5. ↑ "Archived copy". Archived from the original on 2006-02-05. Retrieved 2006-02-14.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  6. ↑ B. M. Weon; et al. (2003). "Ba enhancement on the surface of oxide cathodes". Journal of Vacuum Science and Technology B. 21 (5): 2184–2187. Bibcode:2003JVSTB..21.2184W. doi:10.1116/1.1612933.
  7. ↑ B. M. Weon and J. H. Je (2005). "Stretched exponential degradation of oxide cathodes". Applied Surface Science. 251 (1–4): 59–63. Bibcode:2005ApSS..251...59W. doi:10.1016/j.apsusc.2005.03.164.
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  15. ↑ L.W. Turner,(ed), Electronics Engineer's Reference Book, 4th ed. Newnes-Butterworth, London 1976 ISBN 0408001682 pg. 7-36


बाहरी संबंध

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