निर्वात नलिका

बाद में थर्मियनिक निर्वात नलिका, ज्यादातर लघु शैली, कुछ उच्च वोल्टेज के लिए शीर्ष कैप सम्बन्ध के साथ

एक निर्वात नलिका, इलेक्ट्रॉन नलिका,^[1]^[2]^[3] वाल्व (ब्रिटिश उपयोग), या नलिका (उत्तरी अमेरिका),^[4] एक ऐसा उपकरण है जो विद्युदग्र के बीच एक उच्च निर्वात में विद्युत प्रवाह को नियंत्रित करता है जिसमें एक विद्युत संभावित अंतर लागू किया जाता है।

एक उष्मीय नलिका या उष्मीय वाल्व के रूप में जाने जाना वाला प्रकार मौलिक विद्युत कार्यों जैसे संकेत प्रवर्धन और धारा सुधार के लिए एक गर्म कैथोड से इलेक्ट्रॉनों के उष्मीय उत्सर्जन का उपयोग करता है। गैर-प्रकाश विद्युत प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन को प्राप्त करते हैं, और प्रकाश तीव्रता का पता लगाने के रूप में इस तरह के उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है , उदहारण के लिए गैर-उष्मीय प्रकार जैसे कि निर्वात फोटोनलिका। दोनों प्रकार में, नलिका में विद्युत क्षेत्र द्वारा इलेक्ट्रॉनों को कैथोड से एनोड तक त्वरित किया जाता है।

ऑडियो शक्ति प्रवर्धक नलिका का उपयोग करके, ऑपरेशन में। लाल-नारंगी चमक गर्म तंतु से है।

एक आदिम ट्रायोड निर्वात नलिका और विशिष्ट डीसी ऑपरेटिंग क्षमता के ध्रुवीयताओं का प्रतिनिधित्व करने वाला चित्रण।नहीं दिखाया गया है कि बाधाएं (प्रतिरोध या इंडक्टर्स) हैं जो सी और बी वोल्टेज स्रोतों के साथ श्रृंखला में शामिल किए जाएंगे।

जॉन एम्ब्रोस फ्लेमिंग द्वारा 1904 में आविष्कार की गई सबसे सरल निर्वात नलिका, डायोड (यानी फ्लेमिंग वाल्व) में केवल एक गर्म इलेक्ट्रॉन-उत्सर्जक कैथोड और एक एनोड होता है। इलेक्ट्रॉन को केवल उपकरण के माध्यम से एक दिशा में प्रवाहित कर सकते हैं - कैथोड से एनोड तक l नलिका के भीतर एक या एक से अधिक नियंत्रण जाल जोड़ने से कैथोड और एनोड के बीच धारा को जाल पर वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है।^[5]

ये उपकरण बीसवीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध के लिए विद्युत परिपथ का एक प्रमुख घटक बन गए थे। वे रेडियो, टेलीविजन, रडार, ध्वनि रिकॉर्डिंग और प्रजनन, लंबी दूरी के टेलीफोन नेटवर्क और अनुरूप और शुरुआती डिजिटल कंप्यूटरों के विकास के लिए महत्वपूर्ण थे। यद्यपि कुछ अनुप्रयोगों ने पहले प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया था जैसे कि कंप्यूटिंग के लिए रेडियो या यांत्रिक कंप्यूटर के लिए स्पार्क अंतर हस्तांतरण, यह उष्मीय निर्वात नलिका का आविष्कार था जिसने इन तकनीकों को व्यापक और व्यावहारिक बना दिया, और विद्युत के अनुशासन का निर्माण किया।^[6]

1940 के दशक में, अर्धचालक उपकरणों के आविष्कार ने ठोस-अवस्था उपकरणों का उत्पादन करना संभव बना दिया, जो कि उष्मीय नलिकाओं की तुलना में छोटे, अधिक कुशल, विश्वसनीय, टिकाऊ, सुरक्षित और अधिक किफायती थे। 1960 के दशक के मध्य में, उष्मीय नलिकाओं को ट्रांजिस्टर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा था। हालांकि, कैथोड किरण नलिका {CRT(सीआरटी)} 21 वीं सदी की शुरुआत तक टेलीविजन मॉनिटर और ऑसिलोस्कोप के लिए आधार बना रहा।

उष्मीय नलिकाओं का उपयोग अभी भी कुछ अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे कि माइक्रो तरंग, ओवन में उपयोग किए जाने वाले चुंबाणु तापायनिक नली तथा कुछ उच्च आवृत्ति वाले प्रवर्धकों, विद्युत संगीत वाद्ययंत्र के लिए प्रवर्धकों जैसे कि गिटार, साथ ही साथ उच्च अंत ऑडियो प्रवर्धकों , जो कई ऑडियो उत्साही अपने ताप नलिका के लिए ध्वनि पसंद करते हैं।

सभी विद्युत परिपथ वाल्व/इलेक्ट्रॉन नलिका निर्वात नलिका नहीं होते हैं। गैस से भरे नलिका समान उपकरण होते हैं, लेकिन आमतौर पर कम दबाव पर एक गैस होती है, जो आमतौर पर बिना उष्मक के गैसों में विद्युत निर्वहन से संबंधित घटनाओं का फायदा उठाती है।

वर्गीकरण

निर्वात नलिका के साथ रेडियो स्टेशन संकेत जनरेटर

उष्मीय निर्वात नलिकाओं का एक वर्गीकरण सक्रिय विद्युदग्र की संख्या से होता है। दो सक्रिय तत्वों वाला एक उपकरण एक डायोड है, जिसे आमतौर पर सुधार के लिए उपयोग किया जाता है। तीन तत्वों वाले उपकरण प्रवर्धन और स्विचन के लिए उपयोग किए जाने वाले ट्रायोड हैं। अतिरिक्त विद्युदग्र टेट्रोड, पेंटोडस, और इसके आगे का निर्माण करते हैं, जिनमें अतिरिक्त नियंत्रणीय विद्युदग्र द्वारा संभव किए गए कई अतिरिक्त कार्य संभव होते हैं।

अन्य वर्गीकरण हैं ,

आवृत्ति रेंज (ऑडियो, रेडियो, वीएचएफ, यूएचएफ, माइक्रोवेव) द्वारा
शक्ति रेटिंग (छोटे-संकेत, ऑडियो शक्ति, हाई-शक्ति रेडियो संचारण ) द्वारा
कैथोड/तंतु प्रकार (अप्रत्यक्ष रूप से गर्म, सीधे गर्म) और वार्म-अप समय ("उज्ज्वल-एमिटर" या "सुस्त-एमिटर" सहित) द्वारा
विशेषता घटता बनावट द्वारा (जैसे, तेज- बनाम रिमोट-कट-ऑफ (विद्युत्स) #valves | कुछ पेंटोड में कटऑफ)
आवेदन द्वारा (नलिका प्राप्त करना, नलिकाओं को प्रसारित करना, प्रवर्धित या स्विचिंग, सुधार, मिश्रण करना)
विशेष पैरामीटर (लंबा जीवन, बहुत कम माइक्रोफोनिक संवेदनशीलता और कम-शोर ऑडियो प्रवर्धन, बीहड़ या सैन्य संस्करण)
विशेष कार्य (प्रकाश या विकिरण संसूचक, वीडियो इमेजिंग नलिका)
जानकारी प्रदर्शित करने के लिए उपयोग की जाने वाली नलिका (मैजिक आई नलिका, निर्वात फ्लोरोसेंट डिस्प्ले, सीआरटी)

नलिकाओं के अलग -अलग कार्य होते हैं, जैसे कि कैथोड रे नलिका जो इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और इलेक्ट्रॉन किरण लिथोग्राफी जैसे अधिक विशिष्ट कार्यों के अलावा प्रदर्शन उद्देश्यों (जैसे टेलीविजन चित्र नलिका) के लिए इलेक्ट्रॉनों की एक किरण बनाते हैं। एक्स-रे नलिका भी निर्वात नलिका हैं। फोटोनलिका और फोटोमल्टीप्लायर एक निर्वात के माध्यम से इलेक्ट्रॉन प्रवाह पर भरोसा करते हैं, हालांकि उन मामलों में कैथोड से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन उष्मीय उत्सर्जन के बजाय फोटॉन से ऊर्जा पर निर्भर करता है। चूंकि इस प्रकार के निर्वात नलिकाओं में विद्युत प्रवर्धन और सुधार के अलावा अन्य कार्य होते हैं, इसलिए उन्हें कहीं और वर्णित किया जाता हैं।

विवरण

डायोड: गर्म कैथोड से इलेक्ट्रॉन धनात्मक एनोड की ओर प्रवाहित होते हैं, लेकिन इसके विपरीत नहीं

ट्रायोड: ग्रिड कंट्रोल प्लेट (एनोड) करंट पर लगाया जाने वाला वोल्टेज।

एक निर्वात नलिका में एक वायु-रोधक लिफाफे के अंदर एक निर्वात में दो या दो से अधिक विद्युदग्र होते हैं। अधिकांश नलिकाओं में कांच के लिफाफे होते हैं, जो कोवर सील करने योग्य बोरोसिलिकेट ग्लास के आधार पर कांच-से-धातु सील के साथ होते हैं, हालांकि सिरेमिक और धातु के लिफाफे (अवरोधक आधार के ऊपर) का उपयोग किया गया है। विद्युदग्र लीड से जुड़े होते हैं जो एक वायु-रोधक सील के माध्यम से लिफाफे से गुजरते हैं। तंतु या उष्मक जलने या अन्य विफलता मोड के कारण, अधिकांश निर्वात नलिकाओं में एक सीमित जीवनकाल होता है, इसलिए उन्हें बदली इकाइयों के रूप में बनाया जाता है ,विद्युदग्र नलिका के आधार पर पिन से जुड़ता करता है जो एक नलिका सॉकेट में प्लग करता है। नलिका विद्युत उपकरणों में विफलता का एक लगातार कारण थे, और उपभोक्ताओं से अपेक्षा की जाती थी कि वे स्वयं नलिकाओं को बदलने में सक्षम हों। आधार टर्मिनलों के अलावा, कुछ नलिकाओं में एक शीर्ष टोपी पर एक विद्युदग्र समाप्त होता था। ऐसा करने का मुख्य कारण नलिका आधार के माध्यम से रिसाव प्रतिरोध से बचने के लिए था, विशेष रूप से उच्च प्रतिबाधा जाल आदान के लिए।^[7]^: 580^[8] आधार आमतौर पर फेनोलिक इन्सुलेशन के साथ बनाए जाते थे जो आर्द्र परिस्थितियों में एक इन्सुलेटर के रूप में खराब प्रदर्शन करते हैं। शीर्ष कैप का उपयोग करने के अन्य कारणों में जाल-टू-एनोड संधारित्रो को कम करके स्थिरता में सुधार करना शामिल है,^[9] उच्च-आवृत्ति प्रदर्शन में सुधार, एक बहुत ही उच्च प्लेट वोल्टेज को कम वोल्टेज से दूर रखना, और आधार द्वारा अनुमत एक से अधिक विद्युदग्र को समायोजित करना। यहां तक कि एक सामयिक बनावट भी था जिसमें दो शीर्ष कैप सम्बन्ध थे।

सबसे पहले निर्वात नलिका गरमागरम प्रकाश बल्बों से विकसित हुए, जिसमें एक खाली ग्लास लिफाफे में सील किया गया तंतु होता है। एक खाली कांच के लिफाफे में सील किया गया। गर्म होने पर, तंतु इलेक्ट्रॉनों को निर्वात में छोड़ता है, यह एक प्रक्रिया जिसे उष्मीय उत्सर्जन कहा जाता है, जिसे मूल रूप से एडिसन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। जिसे मूल रूप से एडिसन प्रभाव के रूप में जाना जाता है। एक दूसरा इलेक्ट्रोड, एनोड या प्लेट, उन इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करेगा यदि यह अधिक सकारात्मक वोल्टेज पर है। परिणाम तंतु से प्लेट तक इलेक्ट्रॉनों का शुद्ध प्रवाह है। हालांकि, इलेक्ट्रॉन विपरीत दिशा में प्रवाहित नहीं हो सकते क्योंकि प्लेट गर्म नहीं होती है और इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन नहीं करती है। तंतु (कैथोड) में एक दोहरी कार्य होता है, यह गर्म होने पर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है और, प्लेट के साथ मिलकर, यह उनके बीच संभावित अंतर के कारण एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। केवल दो विद्युदग्र के साथ इस तरह की नलिका को एक डायोड कहा जाता है, और इसका उपयोग सुधार के लिए किया जाता है। चूँकि करंट केवल एक ही दिशा में गुजर सकता है, ऐसा डायोड (या रेक्टिफायर) प्रत्यावर्ती धारा एसी (AC) को स्पंदित DC (डीसी) में बदल देगा। इसलिए डायोड का उपयोग डीसी (DC) बिजली की आपूर्ति में किया जा सकता है, आयाम संशोधित (एएम) रेडियो संकेतों के एक डिमोडुलेटर के रूप में और इसी तरह के कार्यों के लिए।

शुरुआती नलिकाओं ने कैथोड के रूप में तंतु का उपयोग किया तथा इसे सीधे गर्म नलिका कहा जाता है। अधिकांश आधुनिक नलिकाओं को एक धातु नलिका के अंदर "उष्मक" तत्व द्वारा "अप्रत्यक्ष रूप से गर्म" किया जाता है जो कि कैथोड है। उष्मक को आसपास के कैथोड से विद्युत रूप से पृथक किया जाता है और केवल इलेक्ट्रॉनों के ऊष्मीय उत्सर्जन के लिए कैथोड को पर्याप्त रूप से गर्म करने का कार्य करता है। विद्युत अलगाव विभिन्न नलिकाओं में कैथोड को विभिन्न वोल्टेज पर संचालित करने की अनुमति देते हुए सभी नलिकाओं के उष्मकों को एक सामान्य परिपथ (जो बिना कूबड़ के एसी हो सकता है) से आपूर्ति करने की अनुमति देता है। एच जे राउंड( H. J. Round) ने 1913 के आसपास अप्रत्यक्ष रूप से गर्म नलिका का आविष्कार किया।^[10]

माइक्रोवाट स्तर पर संकेतों को प्रवर्धित करते हुए भी, तंतु को निरंतर और अक्सर काफी शक्ति की आवश्यकता होती है। जब कैथोड से इलेक्ट्रॉन एनोड (प्लेट) में पटकते हैं और इसे गर्म करते हैं तो शक्ति भी समाप्त हो जाती है तथा रैखिकता और कम विरूपण सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक मौन धारा के कारण यह एक निष्क्रिय प्रवर्धक में भी हो सकता है। एक शक्ति प्रवर्धक में, यह ताप काफी हो सकता है और अगर इसकी सुरक्षित सीमा से परे संचालित हो तो नलिका को नष्ट कर सकता है। चूंकि नलिका में एक निर्वात होता है, इसलिए अधिकांश छोटे और मध्यम शक्ति नलिकाओं में एनोड को कांच के लिफाफे के माध्यम से विकिरण द्वारा ठंडा किया जाता है। कुछ विशेष उच्च शक्ति अनुप्रयोगों में, एनोड एक बाहरी गर्मी सिंक में गर्मी का संचालन करने के लिए निर्वात लिफाफे का हिस्सा बनाता है, जिसे आमतौर पर एक ब्लोअर, या पानी-जैकेट द्वारा ठंडा किया जाता है।

क्लाइस्ट्रॉन (Klystrons) और मैग्नेट्रोन (magnetrons) अक्सर अपने एनोड्स (क्लिस्ट्रॉन में संग्राहक कहलाते हैं) को उच्च वोल्टेज इन्सुलेशन के बिना, विशेष रूप से पानी के साथ ठंडा करने की सुविधा के लिए जमीनी क्षमता पर संचालित करते हैं। ये नलिका इसके बजाय तंतु और कैथोड पर उच्च नकारात्मक वोल्टेज के साथ काम करते हैं।

डायोड को छोड़कर, अतिरिक्त विद्युदग्र कैथोड और प्लेट (एनोड) के बीच स्थित होते हैं। इन विद्युदग्र को जाल के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि वे ठोस विद्युदग्र नहीं होते हैं, लेकिन विरल तत्व होते हैं जिनके माध्यम से इलेक्ट्रॉन प्लेट में अपने रास्ते पर जा सकते हैं। निर्वात नलिका को तब जाल की संख्या के आधार पर ट्रायोड, टेट्रोड, पेंटोड, आदि के रूप में जाना जाता है। एक ट्रायोड में तीन विद्युदग्र होते हैं , एनोड, कैथोड, और इसी तरह का एक जाल, । पहला जाल, जिसे नियंत्रण जाल के रूप में जाना जाता है, (और कभी-कभी अन्य जाल) डायोड को वोल्टेज-नियंत्रित उपकरण में बदल देता है ,नियंत्रण जाल पर लागू वोल्टेज कैथोड और प्लेट के बीच धारा को प्रभावित करता है। जब कैथोड के संबंध में नकारात्मक आयोजित किया जाता है, तो नियंत्रण जाल एक विद्युत क्षेत्र बनाता है जो कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को पीछे हटाता है, इस प्रकार कैथोड और एनोड के बीच धारा को कम करता या रोकता है। जब तक नियंत्रण जाल कैथोड के सापेक्ष नकारात्मक है, अनिवार्य रूप से इसमें कोई धारा नहीं बहती है, फिर भी नियंत्रण जाल पर कई वोल्ट का परिवर्तन प्लेट करंट में एक बड़ा अंतर लाने के लिए पर्याप्त है, संभवतः उत्पादन को सैकड़ों वोल्ट से बदल देता है (परिपथ के आधार पर)। ठोस अवस्था उपकरण जो सबसे अधिक पेंटोड नलिका की तरह संचालित होता है, वह संयोजन क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर (JFET) है, हालांकि निर्वात नलिका आमतौर पर अधिकांश अनुप्रयोगों में अधिकांश अर्धचालकों के विपरीत, सौ वोल्ट से अधिक पर काम करते हैं।

इतिहास और विकास

एडिसन के प्रयोगात्मक बल्बों में से एक

उन्नीसवीं शताब्दी में गीस्लर और क्रुक्स नलिका जैसे खाली नलिकाओं के साथ अनुसंधान में वृद्धि देखी गई। इस तरह की नलिकाओं के साथ प्रयोग करने वाले कई वैज्ञानिकों और आविष्कारकों में थॉमस एडिसन, यूजेन गोल्डस्टीन, निकोला टेस्ला और जोहान विल्हेम हिटॉर्फ शामिल हैं।प्रारंभिक प्रकाश बल्बों के अपवाद के साथ, इस तरह की नलिकाओं का उपयोग केवल वैज्ञानिक अनुसंधान में या नवीनतम के रूप में किया गया था।हालांकि, इन वैज्ञानिकों और आविष्कारकों द्वारा रखी गई नींव, बाद की निर्वात नलिका प्रौद्योगिकी के विकास के लिए महत्वपूर्ण थी।

यद्यपि ऊष्मीय उत्सर्जन मूल रूप से 1873 में फ्रेडरिक गुथरी द्वारा सूचित किया गया था,^[11] यह थॉमस एडिसन की 1883 में घटना की स्पष्ट रूप से स्वतंत्र खोज थी जो प्रसिद्ध हो गई। हालांकि एडिसन को तंतु और एनोड के बीच धारा प्रवाह की दिशाहीन प्रॉपर्टी के बारे में पता था, लेकिन उनकी रुचि (और पेटेंट)^[12] तंतु (और इस प्रकार तंतु तापमान) के माध्यम से धारा के लिए एनोड करंट की संवेदनशीलता पर केंद्रित थी। यह वर्षों बाद था कि जॉन एम्ब्रोस फ्लेमिंग ने एडिसन प्रभाव की सुधारात्मक संपत्ति को चुंबकीय संसूचक पर सुधार के रूप में रेडियो संकेतों का पता लगाने के लिए लागू किया।^[13]

निर्वात नलिका द्वारा प्रवर्धन केवल ली डे फॉरेस्ट के तीन-टर्मिनल ऑडियन नलिका के 1907 के आविष्कार के साथ व्यावहारिक हो गया, जो कि ट्रायोड बनने के लिए एक कच्चा रूप था।^[14] अनिवार्य रूप से पहला विद्युत प्रवर्धक होने के नाते,^[15] इस तरह की नलिका लंबी दूरी के टेलीफोनी (जैसे कि अमेरिका में पहली तट-से-तट टेलीफोन लाइन) और सार्वजनिक पते प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी, और रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर में उपयोग के लिए एक बेहतर और बहुमुखी तकनीक पेश की। 20वीं सदी की विद्युत क्रांति की शुरुआत यकीनन ट्रायोड निर्वात नलिका के आविष्कार से हुई।

डायोड्स

फ्लेमिंग का पहला डायोड

19 वीं शताब्दी के अंत में, रेडियो या वायरलेस तकनीक विकास के शुरुआती चरण में थी और मार्कोनी कंपनी रेडियो संचार प्रणालियों के विकास और निर्माण में लगी हुई थी। गुग्लिल्मो मार्कोनी ने 1899 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जॉन एम्ब्रोस फ्लेमिंग को वैज्ञानिक सलाहकार के रूप में नियुक्त किया था। फ्लेमिंग एडिसन टेलीफोन (1879) के वैज्ञानिक सलाहकार के रूप में कार्यरत थे ,एडिसन विद्युत लाइट (1882) में वैज्ञानिक सलाहकार के रूप में, और एडिसन-स्वान के तकनीकी सलाहकार भी थे।^[16] मार्कोनी की जरूरतों में से एक संसूचक के सुधार के लिए थी। मार्कोनी ने एक चुंबकीय संसूचक विकसित किया था, जो कि सहकर्मी की तुलना में रेडियो आवृत्ति हस्तक्षेप के प्राकृतिक स्रोतों के लिए कम प्रतिक्रियाशील था, लेकिन चुंबकीय संसूचक ने केवल एक टेलीफोन रिसीवर को एक ऑडियो आवृत्ति संकेत प्रदान किया। एक विश्वसनीय संसूचक की आवश्यकता थी जो मुद्रण यंत्र को चला सके। एडिसन प्रभाव बल्बों पर किए गए प्रयोगों के परिणामस्वरूप,^[13]फ्लेमिंग ने एक निर्वात नलिका विकसित की जिसे उन्होंने दोलन वाल्व कहा क्योंकि यह केवल एक दिशा में प्रवाहित होती है।^[17] कैथोड एक कार्बन लैंप तंतु था, जिसे इसके माध्यम से प्रवाहित करके गर्म किया जाता था, जिससे इलेक्ट्रॉनों का ऊष्मीय उत्सर्जन होता था। कैथोड से उत्सर्जित होने वाले इलेक्ट्रॉन प्लेट (एनोड) की ओर आकर्षित होते थे, जब प्लेट कैथोड के संबंध में एक सकारात्मक वोल्टेज पर थी। इलेक्ट्रॉन विपरीत दिशा में नहीं जा सकते थे क्योंकि प्लेट गर्म नहीं थी और इलेक्ट्रॉनों के ऊष्मीय उत्सर्जन में सक्षम नहीं थी। फ्लेमिंग ने इन नलिकाओं के लिए एक पेटेंट दायर किया, जिसे नवंबर 1904 में यूके में मार्कोनी कंपनी को सौंपा गया था और यह पेटेंट सितंबर 1905 में जारी किया गया था।^[18] बाद में फ्लेमिंग वाल्व के रूप में जाना जाता है, रेडियो रिसीवर परिपथ के संसूचक घटक के रूप में रेडियो आवृत्ति धारा को ठीक करने के उद्देश्य से दोलन वाल्व विकसित किया गया था।^[13]^[19]

क्रिस्टल संसूचक की विद्युत संवेदनशीलता पर कोई फायदा नहीं होने के दौरान,^[20] फ्लेमिंग वाल्व ने क्रिस्टल संसूचक के समायोजन की कठिनाई और कंपन या बंपिंग द्वारा समायोजन से विस्थापित होने के लिए क्रिस्टल संसूचक की संवेदनशीलता पर विशेष रूप से शिपबोर्ड उपयोग में लाभ की पेशकश की।^[21]

बिजली की आपूर्ति परिपथ में रेक्टिफायर एप्लिकेशन के लिए बनावट किए गए पहले निर्वात नलिका डायोड को अप्रैल 1915 में जनरल विद्युत के शाऊल दुशमैन (Saul Dushman) द्वारा पेश किया गया था।^[22]^[23]

ट्रायोड्स

पहला ट्रायोड, द डे फॉरेस्ट ऑडियन, का आविष्कार 1906 में किया गया

1918 में RE16 से 1918 में 1960 के दशक के ईआरए लघु नलिका तक, 40 साल से अधिक नलिका निर्माण के रूप में ट्रायोड्स विकसित हुए

ट्रायोड प्रतीक।ऊपर से नीचे तक: प्लेट (एनोड), कंट्रोल जाल, कैथोड, उष्मक (फिलामेंट)

19वीं सदी में, टेलीग्राफ और टेलीफोन इंजीनियरों ने उस दूरी को बढ़ाने की आवश्यकता को पहचाना था जिससे संकेतों को प्रेषित किया जा सकता था, प्रवर्धन नहीं। 1906 में, रॉबर्ट वॉन लिबेन ने कैथोड-रे नलिका के लिए एक पेटेंट के लिए दायर किया, जो एक बाहरी चुंबकीय विक्षेपण कुंडल का उपयोग करता था और टेलीफोनी उपकरण में एक प्रवर्धक के रूप में उपयोग के लिए अभिप्रेत था।^[24] विक्षेपण कुंडल द्वारा उपयोग की जाने वाली शक्ति के कारण यह वॉन लिबेन चुंबकीय विक्षेपण नलिका एक सफल प्रवर्धक नहीं थी।^[25] वॉन लिबेन बाद में निर्वात नलिकाओं को ट्रायोड करने के लिए शोधन करेंगे।

1907 में अपने मूल (डायोड) ऑडियोन को बेहतर बनाने के लिए प्रयोग करते हुए ट्रायोड नलिका का आविष्कार करने का श्रेय ली डे फॉरेस्ट को दिया जाता है।^[26] तंतु (कैथोड) और प्लेट (एनोड) के बीच एक अतिरिक्त विद्युदग्र रखकर, उन्होंने संकेतों को बढ़ाने के लिए परिणामी उपकरण की क्षमता की खोज की। चूंकि नियंत्रण जाल (या बस "जाल") पर लागू वोल्टेज कैथोड के वोल्टेज से कुछ अधिक नकारात्मक वोल्टेज तक कम हो गया था इसलिए तंतु से प्लेट तक धारा की मात्रा कम हो जाएगी। कैथोड के आसपास जाल द्वारा निर्मित नकारात्मक क्षेत्र उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के मार्ग को बाधित करेगा और प्लेट में धारा को कम करेगा। कैथोड की तुलना में कम जाल के वोल्टेज के साथ, कैथोड से जाल तक कोई प्रत्यक्ष धारा नहीं जा सकती थी।

इस प्रकार जाल पर लागू वोल्टेज में बदलाव, जिसके लिए जाल में बहुत कम बिजली आदान की आवश्यकता होती है, प्लेट धारा में बदलाव कर सकता है और प्लेट में बहुत बड़ा वोल्टेज परिवर्तन हो सकता है जोकि परिणाम वोल्टेज और बिजली प्रवर्धन था। 1908 में, डे फॉरेस्ट को रेडियो संचार में विद्युत प्रवर्धक के रूप में उपयोग के लिए अपने मूल ऑडियन के ऐसे तीन-विद्युदग्र संस्करण के लिए एक पेटेंट (U.S. Patent 879,532) प्रदान किया गया था। तब से यह अंततः ट्रायोड के रूप में जाना जाने लगा।

जनरल विद्युत कंपनी प्लोट्रॉन, विज्ञान इतिहास संस्थान

डी फॉरेस्ट का मूल उपकरण पारंपरिक निर्वात तकनीक के साथ बनाया गया था।निर्वात एक कठिन निर्वात नहीं था, बल्कि बहुत कम मात्रा में अवशिष्ट गैस छोड़ता था।उपकरण के संचालन के पीछे भौतिकी भी तय नहीं की गई थी। प्लेट वोल्टेज उच्च (लगभग 60 वोल्ट से ऊपर) होने पर अवशिष्ट गैस एक नीली चमक (दृश्यमान आयनीकरण) का कारण बनेगी। 1912 में, डे फॉरेस्ट और जॉन स्टोन स्टोन दोनों मिलकर ऑडियन को एटी एंड टी के अभियांत्रिकी विभाग में प्रदर्शन के लिए लाए। एटी एंड टी के डॉ. हेरोल्ड डी. अर्नोल्ड ने माना कि नीली चमक आयनित गैस के कारण होती है। अर्नोल्ड ने सिफारिश की कि एटी एंड टी पेटेंट खरीदें, और एटी एंड टी ने उनकी सिफारिश का पालन किया।अर्नोल्ड ने उच्च-निर्वात नलिका विकसित किए, जिन्हें 1913 की गर्मियों में एटी एंड टी की लंबी दूरी के नेटवर्क पर परीक्षण किया गया था। ^[27] उच्च-निर्वात नलिका नीली चमक के बिना उच्च प्लेट वोल्टेज पर काम कर सकते हैं।

फ़िनिश आविष्कारक एरिक टाइगरस्टेड ने 1914 में बर्लिन, जर्मनी में अपनी ध्वनि-पर-फ़िल्म प्रक्रिया पर काम करते हुए मूल ट्रायोड बनावट में काफी सुधार किया। टाइगरस्टेड का नवाचार केंद्र में कैथोड के साथ विद्युदग्र संकेंद्रित सिलेंडर बनाना था, इस प्रकार एनोड पर उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों के संग्रह में काफी वृद्धि हुई।^[28]

जनरल विद्युत रिसर्च लेबोरेटरी (स्केनेक्टैडी, न्यूयॉर्क) में इरविंग लैंगमुइर ने वोल्फगैंग गेडे के हाई-निर्वात डिफ्यूजन पंप में सुधार किया था और इसका इस्तेमाल निर्वात में उष्मीय उत्सर्जन और चालन के सवाल को निपटाने के लिए किया था। नतीजतन, जनरल विद्युत ने 1915 में हार्ड निर्वात ट्रायोड (जिन्हें प्लियोट्रॉन ब्रांडेड किया गया था) का उत्पादन शुरू किया।^[29] लैंगमुइर ने हार्ड निर्वात ट्रायोड का पेटेंट कराया, लेकिन डी फॉरेस्ट और एटी एंड टी ने सफलतापूर्वक प्राथमिकता पर जोर दिया और पेटेंट को अमान्य कर दिया।

प्लियोट्रॉन का फ्रांसीसी प्रकार 'टीएम' (TM) और बाद में अंग्रेजी प्रकार 'आर' (R) द्वारा बारीकी से पालन किया गया था जो कि 1916 तक संबद्ध सेना द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। ऐतिहासिक रूप से, उत्पादन निर्वात नलिकाओं में निर्वात स्तर आमतौर पर 10 µPa से लेकर 10 nPa तक (8×10-8 Torr नीचे से 8×10-11 Torr तक) होता था। ^[30]

ट्रायोड और इसके डेरिवेटिव (टेट्रोड्स और पेंटोड्स) ट्रांसकॉन्डक्टेंस उपकरण हैं, जिसमें जाल पर लागू नियंत्रित संकेत एक वोल्टेज है, और एनोड पर दिखाई देने वाला परिणामी प्रवर्धित संकेत एक धारा है।^[31] इसकी तुलना द्विध्रुवी संयोजन ट्रांजिस्टर के व्यवहार से करें, जिसमें निरोधक संकेत धारा होती है और उत्पादन भी धारा होती है।

निर्वात नलिकाओं के लिए, ट्रांसकंडक्टेंस या आपसी चालन (जीएम) को प्लेट (एनोड) / कैथोड करंट में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो कि कैथोड वोल्टेज के लिए एक स्थिर प्लेट (एनोड) के साथ कैथोड वोल्टेज में जाल में संबंधित परिवर्तन से विभाजित होता है। एक छोटे संकेत वाली निर्वात नलिका के लिए जीएम्(gm) के विशिष्ट मान 1 से 10 मिलीसीमेन्स होते हैं। यह निर्वात नलिका के तीन 'स्थिरांक' में से एक है, अन्य दो इसका लाभ μ और प्लेट प्रतिरोध $R p$ या $R a$ है । वैन डेर बिजल (BijL) समीकरण उनके संबंध को इस प्रकार परिभाषित करता है

$g_{m}={\mu \over R_{p}}$ ट्रायोड की गैर-रैखिक परिचालन विशेषता ने शुरुआती नलिका ऑडियो प्रवर्धकों को कम मात्रा में हार्मोनिक विरूपण का प्रदर्शन करने के लिए प्रेरित किया। प्लॉटिंग प्लेट करंट प्रयुक्त जाल वोल्टेज के एक कार्य के रूप में, यह देखा गया कि जाल वोल्टेज की एक श्रृंखला थी जिसके लिए स्थानांतरण विशेषताएं लगभग रैखिक थीं।

इस सीमा का उपयोग करने के लिए, रैखिक क्षेत्र में डीसी (DC) ऑपरेटिंग बिंदु को स्थिति में करने के लिए एक नकारात्मक पूर्वाग्रह वोल्टेज को जाल पर लागू किया जाना था। इसे निष्क्रिय स्थिति कहा जाता था, और इस बिंदु पर धारा प्लेट को "निष्क्रिय धारा" कहा जाता था। नियंत्रण वोल्टेज को पूर्वाग्रह वोल्टेज पर आरोपित किया गया था, जिसके परिणामस्वरूप उस बिंदु के आसपास आदान वोल्टेज की सकारात्मक और नकारात्मक भिन्नता के जवाब में प्लेट धारा की एक रैखिक भिन्नता थी।

इस अवधारणा को जाल पूर्वाग्रह कहा जाता है। कई शुरुआती रेडियो सेटों में "सी(C) बैटरी" नामक सी(C) बैटरी थी (वर्तमान सी सेल से असंबंधित, जिसके लिए पत्र इसके आकार और आकृति को दर्शाता है)। सी बैटरी का सकारात्मक टर्मिनल नलिकाओं के कैथोड (या अधिकांश परिपथ में "ग्राउंड") से जुड़ा था और जिसका नकारात्मक टर्मिनल नलिकाओं के जाल को इस पूर्वाग्रह वोल्टेज की आपूर्ति करता था।

बाद में परिपथ, नलिकाओं के बाद अपने कैथोड से पृथक उष्मकों के साथ बनाया गया था,और कैथोड पूर्वाग्रह का उपयोग किया गया था ताकि एक अलग नकारात्मक बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता से बचा जा सके। कैथोड बायसिंग के लिए, कैथोड और ग्राउंड के बीच एक अपेक्षाकृत कम मूल्य वाला रेसिस्टर जुड़ा होता है। यह जाल के संबंध में कैथोड को सकारात्मक बनाता है, जो डीसी (DC) के लिए जमीनी क्षमता पर निर्भर करता है।

हालांकि सी (C) बैटरी को कुछ उपकरणों में शामिल किया जाता रहा, तब भी जब ए ("A") और बी("B") बैटरीयों को एसी (AC) मेन से बिजली द्वारा बदल दिया गया था। यह संभव था क्योंकि इन बैटरी पर अनिवार्य रूप से कोई धारा ड्रॉ नहीं थी, वे इस प्रकार कई वर्षों तक (अक्सर सभी नलिकाओं की तुलना में) प्रतिस्थापन की आवश्यकता के बिना रह सकते थे।

जब पहली बार रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर में ट्रायड का उपयोग किया गया था, तो यह पाया गया कि ट्यून किए गए प्रवर्धन चरणों में तब तक दोलन करने की प्रवृत्ति थी जब तक कि उनका लाभ बहुत सीमित न हो। यह प्लेट (प्रवर्धक के आउटपुट) और कंट्रोल जाल (प्रवर्धक के इनपुट) के बीच परजीवी समाई के कारण था, जिसे मिलर संधारित्रो के रूप में जाना जाता है।

आखिरकार निराकरण की तकनीक विकसित की गई, जिससे प्लेट (एनोड) से जुड़े आरएफ (RF) परिवर्तक में विपरीत चरण में एक अतिरिक्त घुमाव शामिल होगा। यह वाइंडिंग एक छोटे संधारित्र के माध्यम से जाल से वापस से जोड़ा जाएगा , और जब ठीक से समायोजित किया जाएगा तो मिलर संधारित्रो को रद्द कर देगा। इस तकनीक को नियोजित किया गया था और 1920 के दशक के दौरान न्यूट्रोडाइन रेडियो की सफलता के लिए प्रेरित किया गया था। हालांकि, निराकरण के लिए सावधानीपूर्वक समायोजन की आवश्यकता होती है और आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोग किए जाने पर असंतोषजनक साबित होता है।

टेट्रोड्स और पेंटोड्स

टेट्रोड प्रतीक।ऊपर से नीचे तक: प्लेट (एनोड), स्क्रीन जाल, कंट्रोल जाल, कैथोड, उष्मक (फिलामेंट)।

जाल-टू-प्लेट संधारित्रो के कारण रेडियो आवृत्ति प्रवर्धक के रूप में ट्रायोड की स्थिरता की समस्याओं का मुकाबला करने के लिए, भौतिक विज्ञानी वाल्टर एच शोट्की( Walter H. Schottky ) ने 1919 में टेट्रोड या स्क्रीन जाल नलिका का आविष्कार किया ।^[32] उन्होंने दिखाया कि नियंत्रण जाल और प्लेट के बीच एक स्थिरविद्युत ढाल को जोड़ने से समस्या का समाधान हो सकता है। जोड़ा जाल को स्क्रीन जाल या शील्ड जाल के रूप में जाना जाता है। स्क्रीन जाल को प्लेट वोल्टेज की तुलना में काफी कम सकारात्मक वोल्टेज पर संचालित किया जाता है। इस बनावट को हल और परिष्कृत विलियम्स द्वारा किया गया था।^[33] जोड़ा गया जाल स्क्रीन जाल या शील्ड जाल के रूप में जाना जाने लगा। स्क्रीन जाल प्लेट वोल्टेज की तुलना में काफी कम सकारात्मक वोल्टेज पर संचालित होता है और इसे कम प्रतिबाधा के संधारित्र के साथ जमीन पर बायपास किया जाता है ताकि आवृत्तियों को बढ़ाया जा सके। ^[34] मध्यम तरंग प्रसारण आवृत्तियों पर परिपथरी को निष्क्रिय करने की आवश्यकता को समाप्त करते हुए, यह व्यवस्था प्लेट और नियंत्रण जाल को काफी हद तक अलग कर देती है। स्क्रीन जाल भी कैथोड के पास स्पेस आवेश पर प्लेट वोल्टेज के प्रभाव को काफी हद तक कम कर देता है, जिससे टेट्रोड को प्रवर्धक परिपथ में ट्रायोड की तुलना में अधिक वोल्टेज लाभ उत्पन्न करने की अनुमति मिलती है। जबकि विशिष्ट ट्रायोड के प्रवर्धन कारक आमतौर पर दस से 100 से नीचे तक होते हैं, 500 के टेट्रोड प्रवर्धन कारक आम हैं। नतीजतन, एकल नलिका प्रवर्धन चरण से उच्च वोल्टेज लाभ संभव हो गया, जिससे आवश्यक नलिकाओं की संख्या कम हो गई। 1927 के अंत में स्क्रीन जाल नलिकाओं को बाजार में उतारा गया था।^[35]

एक प्रवर्धक के रूप में स्क्रीन जाल नलिका (टेट्रोड) के संचालन का उपयोगी क्षेत्र स्क्रीन जाल क्षमता से अधिक विशेषता घटता के सीधे भागों में एनोड क्षमता तक सीमित है।

हालांकि, एक प्रवर्धक के रूप में स्क्रीन जाल नलिका के संचालन का उपयोगी क्षेत्र प्लेट से माध्यमिक उत्सर्जन के कारण, स्क्रीन जाल वोल्टेज से अधिक प्लेट वोल्टेज तक सीमित था। किसी भी नलिका में, इलेक्ट्रॉन पर्याप्त ऊर्जा के साथ प्लेट पर प्रहार करते हैं, जिससे उसकी सतह से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता है। एक ट्रायोड में इलेक्ट्रॉनों का यह द्वितीयक उत्सर्जन महत्वपूर्ण नहीं है क्योंकि वे प्लेट द्वारा आसानी से पुनः कब्जा कर लिए जाते हैं। लेकिन एक टेट्रोड में उन्हें स्क्रीन जाल द्वारा कैप्चर किया जा सकता है क्योंकि यह एक सकारात्मक वोल्टेज पर भी होता है, जिससे उन्हें प्लेट करंट से लूट लिया जाता है और नलिका के प्रवर्धन को कम कर दिया जाता है।चूंकि माध्यमिक इलेक्ट्रॉन प्लेट वोल्टेज की एक निश्चित सीमा पर प्राथमिक इलेक्ट्रॉनों को पछाड़ सकते हैं, प्लेट वोल्टेज बढ़ने के साथ प्लेट करंट घट सकता है। यह डायनाट्रॉन क्षेत्र है^[36] या टेट्रोड किंक और नकारात्मक प्रतिरोध का एक उदाहरण है जो स्वयं अस्थिरता का कारण बन सकता है।^[37] द्वितीयक उत्सर्जन का एक और अवांछनीय परिणाम यह है कि स्क्रीन करंट बढ़ाया जाता है, जिससे कारण स्क्रीन अपनी शक्ति रेटिंग से अधिक हो सकती है।

प्लेट विशेषता के अन्यथा अवांछनीय नकारात्मक प्रतिरोध क्षेत्र का उपयोग डायनाट्रॉन थरथरानवाला परिपथ के साथ किया गया था ताकि एक साधारण थरथरानवाला का उत्पादन किया जा सके, जिसके लिए प्लेट को एक गुंजयमान एलसी (LC) परिपथ से दोलन करने की आवश्यकता होती है। डायनाट्रॉन थरथरानवाला नकारात्मक प्रतिरोध के समान सिद्धांत पर कई वर्षों बाद सुरंग डायोड थरथरानवाला के रूप में संचालित होता है।

स्क्रीन जाल नलिका के डायनाट्रॉन क्षेत्र को पेंटोड बनाने के लिए स्क्रीन जाल और प्लेट के बीच एक जाल जोड़कर समाप्त कर दिया गया था। पेन्टोड का दबाने वाला जाल आमतौर पर कैथोड से जुड़ा होता था और इसके ऋणात्मक वोल्टेज को एनोड प्रतिकर्षित माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों के सापेक्ष जोड़ा जाता था ताकि वे स्क्रीन जाल के बजाय एनोड द्वारा एकत्र किए जा सकें। पेंटोड शब्द का मतलब है कि नलिका में पांच विद्युदग्र होते हैं। पेंटोड का आविष्कार 1926 में बर्नार्ड डी एच टेलेगेन (Bernard D. H. Tellegen) द्वारा किया गया था और आम तौर पर साधारण टेट्रोड के पक्ष में हो गया था। पेंटोड दो वर्गों में बने होते हैं ,वे जो दबाने वाले जाल के साथ आंतरिक रूप से कैथोड (जैसे EL84/6BQ5) से जुड़े होते हैं और वे जो दबाने वाला जाल के साथ उपयोगकर्ता के उपयोग के लिए एक अलग पिन से जुड़े होते हैं (जैसे 803, 837) । बिजली अनुप्रयोगों के लिए एक वैकल्पिक समाधान किरण टेट्रोड या किरण शक्ति नलिका है, जिसकी चर्चा नीचे की गई है ।

मल्टीकार्य और बहुखंड नलिका्स

पेंटाजाल परिवर्त्तक में कैथोड और प्लेट (एनोड) के बीच पांच जाल होते हैं

सुपरहेट्रोडाइन (Superheterodyne) आदाता को एक स्थानीय थरथरानवाला और मिक्सर की आवश्यकता होती है, जो एक एकल पेंटाजाल परिवर्त्तक नलिका के कार्य में संयुक्त होता है। इस उद्देश्य के लिए विभिन्न विकल्पों जैसे कि हेक्सोड के साथ ट्रायोड के संयोजन का उपयोग करना और यहां तक कि एक ऑक्टोड का भी उपयोग किया गया है। अतिरिक्त जाल में नियंत्रण जाल (कम क्षमता पर) और स्क्रीन जाल (एक उच्च वोल्टेज पर) शामिल हैं। कई बनावट थरथरानवाला कार्य के लिए प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए एक अतिरिक्त एनोड के रूप में इस तरह के स्क्रीन जाल का उपयोग करते हैं, जिसका करंट आने वाले रेडियो आवृत्ति संकेत में जोड़ता है। पेंटाजाल परिवर्त्तक इस प्रकार एएम रिसीवर में व्यापक रूप से उपयोग किया गया, जिसमें "All American Five" ("ऑल अमेरिकन फाइव") का लघु नलिका संस्करण भी शामिल हैं। ऑक्टोड्स, जैसे कि 7A8, संयुक्त राज्य अमेरिका में शायद ही कभी उपयोग किए जाते थे, लेकिन यूरोप में बहुत अधिक आम है, विशेष रूप से बैटरी संचालित रेडियो में जहां कम बिजली की खपत एक फायदा था।

रेडियो उपकरणों की लागत और जटिलता को और कम करने के लिए, दो अलग -अलग संरचनाएं (उदाहरण के लिए ट्रायोड और पेंटोड) को एक एकल बहुखंड नलिका के बल्ब में जोड़ा जा सकता है। एक प्रारंभिक उदाहरण Loewe (लोवे )3NF है। 1920 के दशक के इस उपकरण में एक ग्लास लिफ़ाफ़े में तीन ट्रायोड होते हैं, साथ में सभी निश्चित संधारित्र और प्रतिरोधक होते हैं जो एक पूर्ण रेडियो रिसीवर बनाने के लिए आवश्यक होते हैं। चूंकि लोवे सेट में केवल एक नलिका सॉकेट था, इसलिए यह प्रतियोगिता को काफी हद तक कम करने में सक्षम था, क्योंकि जर्मनी में, सॉकेट्स की संख्या से राज्य कर लगाया गया था। हालांकि, विश्वसनीयता से समझौता किया गया था, क्योकि नलिका के लिए उत्पादन लागत बहुत अधिक थी। एक अर्थ में, ये एकीकृत परिपथ के समान थे। संयुक्त राज्य अमेरिका में, क्लियरट्रॉन ने एमर्सन बेबी ग्रैंड रिसीवर में उपयोग के लिए संक्षिप्त रूप से "मल्टीवाइव" ट्रिपल ट्रायोड का निर्माण किया। इस एमर्सन सेट में एक एकल नलिका सॉकेट भी है, क्योंकि यह चार-पिन आधार का उपयोग करता है, इसलिए अतिरिक्त तत्व सम्बन्ध नलिका आधार के शीर्ष पर एक मेजेनाइन प्लेटफॉर्म पर बनाए जाते हैं।

1940 तक बहुखंड नलिका आम हो गए थे। हालांकि, पेटेंट और अन्य लाइसेंसिंग विचारों (ब्रिटिश वाल्व एसोसिएशन देखें) के कारण बाधाएं थीं। बाहरी पिन (लीड) की संख्या के कारण बाधाओं ने अक्सर कार्यों को उन बाहरी कनेक्शनों में से कुछ को साझा करने के लिए मजबूर किया जैसे कि उनके कैथोड सम्बन्ध (उष्मक सम्बन्ध के अलावा) आदि को। आरसीए (RCA) टाइप 55 एक डबल डायोड ट्रायोड है जिसका उपयोग संसूचक के रूप में किया जाता है, प्रारंभिक एसी(AC ) संचालित रेडियो में स्वचालित लाभ नियंत्रण सुधारक और ऑडियो प्रीम्प्लीफायर आदि में किया जाता है। इन सेटों में अक्सर 53 दोहरी ट्रायोड ऑडियो उत्पादन शामिल होते हैं। एक अन्य प्रारंभिक प्रकार की मल्टी-सेक्शन नलिका, 6SN7, एक "डुअल ट्रायोड" है, जो दो ट्रायोड नलिकाओं का कार्य करती है, जबकि आधी जगह लेती है और लागत कम होती है। 12AX7 एक लघु बाड़े में एक दोहरी "उच्च म्यू" (उच्च वोल्टेज लाभ^[38]^[39]) ट्रायोड है, और ऑडियो संकेत प्रवर्धकों , उपकरणों और गिटार प्रवर्धकों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लघु नलिका आधार (नीचे देखें) की शुरूआत जिसमें 9 पिन हो सकते हैं, पहले से उपलब्ध अन्य मल्टी-सेक्शन नलिकाओं को पेश करने की अनुमति दी गई है , जैसे कि 6GH8/ECF82 ट्रायोड-पेंटोड, टेलीविजन आदाता में काफी लोकप्रिय है। एक लिफाफे में और भी अधिक कार्यों को शामिल करने की इच्छा के परिणामस्वरूप जनरल विद्युत कॉम्पेक्ट्रॉन में 12 पिन होते हैं। एक विशिष्ट उदाहरण, 6AG11, में दो ट्रायोड और दो डायोड होते हैं।

कुछ अन्य पारंपरिक नलिका मानक श्रेणियों में नहीं आते हैं , 6AR8, 6JH8 और 6ME8 में कई सामान्य जाल होते हैं, इसके बाद किरण विक्षेपण विद्युदग्र की एक जोड़ी होती है जो दो एनोडों में से किसी एक की ओर धारा को विक्षेपित करती है। उन्हें कभी-कभी 'शीट बीम' नलिका के रूप में जाना जाता था और रंगीन डिमॉड्यूलेशन के लिए कुछ रंगीन टीवी सेटों में उपयोग किया जाता था। समान 7360 एक संतुलित SSB (डी) न्यूनाधिक के रूप में लोकप्रिय था।

किरण शक्ति नलिका्स

रेडियो आवृत्ति उपयोग के लिए बनावट किया गया किरण शक्ति नलिका

एक किरण शक्ति नलिका, कैथोड से कई आंशिक रूप से टकराए गए बीमों में इलेक्ट्रॉन स्ट्रीम बनाती है, जिससे एनोड और स्क्रीन जाल के बीच एक कम संभावित स्पेस आवेश क्षेत्र का निर्माण होता है, जब एनोड की क्षमता स्क्रीन की तुलना में कम होती है, तो एनोड सेकेंडरी एमिशन इलेक्ट्रॉनों को एनोड में वापस कर देता है।^[40]^[41] किरण के निर्माण से स्क्रीन जाल करंट भी कम हो जाता है। कुछ बेलनाकार सममित किरण शक्ति नलिकाओं में, कैथोड उत्सर्जित सामग्री के संकीर्ण पट्टियों से बनता है जो नियंत्रण जाल के एपर्चर के साथ संरेखित होते हैं, नियंत्रण जाल धारा को कम करते हैं।^[42] यह बनावट उच्च-शक्ति, उच्च दक्षता वाले शक्ति नलिकाओं को बनावट करने में कुछ व्यावहारिक बाधाओं को दूर करने में मदद करता है।

निर्माता की डेटा शीट अक्सर किरण शक्ति नलिका के बजाय किरण पेंटोड या किरण शक्ति पेंटोड का उपयोग करती हैं, और किरण बनाने वाली प्लेट दिखाने वाले ग्राफिक प्रतीक के बजाय एक पेंटोड ग्राफिक प्रतीक का उपयोग करती हैं।^[43]

किरण शक्ति नलिका तुलनीय शक्ति पेंटोड की तुलना में लंबी लोड लाइन, कम स्क्रीन करंट, उच्च ट्रांसकंडक्टेंस और कम तीसरे हार्मोनिक विरूपण के फायदे प्रदान करते हैं।।^[44]^[45] किरण शक्ति नलिका को बेहतर ऑडियो टोनल गुणवत्ता के लिए ट्रायोड के रूप में जोड़ा जा सकता है, लेकिन ट्रायोड मोड में काफी कम बिजली उत्पादन प्रदान करता है।^[46]

गैस से भरे नलिका

गैस से भरे नलिका जैसे डिस्आवेश नलिका और कोल्ड कैथोड नलिका कठोर निर्वात नलिका नहीं होते हैं, हालांकि हमेशा समुद्र-स्तर के वायुमंडलीय दबाव से कम गैस से भरे होते हैं। वोल्टेज-नियामक नलिका और थायरट्रॉन जैसे प्रकार कठोर निर्वात नलिकाओं के समान होते हैं और निर्वात नलिकाओं के लिए बनावट किए गए सॉकेट में फिट होते हैं। ऑपरेशन के दौरान उनका विशिष्ट नारंगी, लाल या बैंगनी चमक गैस की उपस्थिति को इंगित करता है ,एक निर्वात में बहने वाले इलेक्ट्रॉन उस क्षेत्र के भीतर प्रकाश का उत्पादन नहीं करते हैं। इन प्रकारों को अभी भी इलेक्ट्रॉन नलिका के रूप में संदर्भित किया जा सकता है क्योंकि वे विद्युत कार्य करते हैं। उच्च-शक्ति वाले रेक्टिफायर उच्च-निर्वात नलिकाओं की तुलना में कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप प्राप्त करने के लिए पारा वाष्प का उपयोग करते हैं।

लघु नलिका

पुरानी अष्टक शैली की तुलना में लघु नलिका (दाएं)।पिन सहित, बड़ी नलिका, एक 5U4GB, है 93 mm एक के साथ उच्च 35 mm व्यास का आधार, जबकि छोटा, एक 9-पिन 12ax7, है 45 mm उच्च, और 20.4 mm दायरे में।

सबमिनिएट CV4501 नलिका (EF72 का SQ संस्करण), 35 mm long x 10 mm diameter (लीड को छोड़कर)

प्रारंभिक नलिकाओं में एक इन्सुलेट बैकलाइट आधार के ऊपर एक धातु या कांच के लिफाफे का इस्तेमाल किया जाता था। 1938 में लिफ़ाफ़े के कांच के आधार में जुड़े हुए पिनों के साथ एक पूरी तरह से कांच के निर्माण^[47] का उपयोग करने के लिए एक तकनीक विकसित की गई थी। यह एक बहुत छोटी नलिका रूपरेखा के बनावट में उपयोग किया गया था, जिसे लघु नलिका के रूप में जाना जाता है, जिसमें सात या नौ पिन थे। नलिकाओं को छोटे बनाने से वोल्टेज कम हो गया जहां वे सुरक्षित रूप से संचालित सकते है, और तंतु के बिजली अपव्यय को भी कम कर सकते है। रेडियो रिसीवर और हाई-फाई प्रवर्धकों जैसे उपभोक्ता अनुप्रयोगों में लघु नलिका प्रमुख बन गए।हालांकि, बड़ी पुरानी शैलियों का उपयोग विशेष रूप से उच्च-शक्ति वाले रेक्टिफायर के रूप में, उच्च-शक्ति ऑडियो उत्पादन चरणों में और नलिकाओं को संचारित करने के रूप में किया जाता रहा।

उप-लघु नलिका

RCA 6DS4 NUVISTOR ट्रायोड, सी। 20 mm high द्वारा 11 mm diameter

उप-लघु नलिका लगभग आधे सिगरेट के आकार के साथ उपभोक्ता अनुप्रयोगों में श्रवण-सहायता प्रवर्धकों के रूप में उपयोग किए जाते थे। इन नलिकाओं में एक सॉकेट में प्लगिंग पिन नहीं था, लेकिन जगह-जगह टांका लगाया गया था। "एकोर्न नलिका" (इसके आकार के कारण नामित) भी बहुत छोटा था, जैसा कि 1959 से धातु-आवरण आरसीए नुविस्टर था, एक कीप के आकार के बारे में था। न्यूविस्टर को शुरुआती ट्रांजिस्टर के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए विकसित किया गया था और उन शुरुआती ट्रांजिस्टर की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर संचालित किया जा सकता था। छोटे आकार ने विशेष रूप से उच्च आवृत्ति संचालन का समर्थन किया; ,उच्च आवृत्ति सक्षम ट्रांजिस्टर द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने तक विमान रेडियो ट्रांसीवर, यूएचएफ( UHF) टेलीविजन ट्यूनर, और कुछ हायफ़ीई एफएम रेडियो(HiFi FM radio) ट्यूनर (संसुई 500 ए) में नुविस्टर का उपयोग किया जाता था।

निर्माण और प्रदर्शन में सुधार

20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में उपयोग की जाने वाली निर्वात नलिकाओं के लिए वाणिज्यिक पैकेजिंग, जिसमें व्यक्तिगत नलिकाओं (नीचे दाएं) के लिए बक्से शामिल हैं, बक्से की पंक्तियों के लिए आस्तीन (बाएं), और बैग जो कि छोटी नलिकाओं को खरीदने पर एक स्टोर द्वारा डाले जाएंगे (शीर्ष)सही)

सबसे पहले निर्वात नलिका दृढ़ता से गरमागरम प्रकाश बल्बों से मिलते -जुलते थे और दीपक निर्माताओं द्वारा बनाए गए थे, जिनके पास कांच के लिफाफे के निर्माण के लिए आवश्यक उपकरण थे और बाड़ों को खाली करने के लिए आवश्यक निर्वात पंप थे। डी फॉरेस्ट ने हेनरिक गिस्लर के पारा विस्थापन पंप का इस्तेमाल किया, जो एक आंशिक निर्वात को पीछे छोड़ देता था। 1915 में प्रसार पंप के विकास और इरविंग लैंगमुइर द्वारा सुधार के कारण उच्च-निर्वात नलिकाओं का विकास हुआ। प्रथम विश्व युद्ध के बाद, प्रसारण रिसीवर की बढ़ती मांग को भरने के लिए अधिक किफायती निर्माण विधियों का उपयोग करने वाले विशेष निर्माताओं को स्थापित किया गया था। नंगे टंगस्टन तंतु लगभग 2200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर संचालित होते थे। 1920 के दशक के मध्य में ऑक्साइड-लेपित तंतु के विकास ने तंतु ऑपरेटिंग तापमान को एक सुस्त लाल गर्मी (लगभग 700 डिग्री सेल्सियस) तक कम कर दिया, जिसने बदले में नलिका संरचना के थर्मल विरूपण को कम कर दिया और नलिका तत्वों के करीब अंतर की अनुमति दी। यह बदले में नलिका लाभ में सुधार करता है, क्योंकि ट्रायोड का लाभ जाल और कैथोड के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है। नंगे टंगस्टन तंतु छोटे संचारित नलिकाओं में उपयोग में रहते हैं, लेकिन भंगुर होते हैं और मोटे तौर पर संभाले जाने पर भंगहो जाते हैं- उदाहरण के लिए डाक सेवाओं में। ये नलिका स्थिर उपकरणों के लिए सबसे उपयुक्त हैं जहां प्रभाव और कंपन मौजूद नहीं हैं।

परोक्ष रूप से गर्म कैथोड

एसी(AC) मेन शक्ति का उपयोग करके विद्युत उपकरणों को शक्ति करने की इच्छा को नलिका के तंतु की शक्ति के संबंध में एक कठिनाई का सामना करना पड़ा, क्योंकि ये प्रत्येक नलिका के कैथोड भी थे। एक बिजली परिवर्तक से सीधे तंतु को शक्ति करने से मुख्य-आवृत्ति (50 या 60 हर्ट्ज) ह्यूम को ऑडियो चरणों में पेश किया गया। "इक्विपोटेंशियल कैथोड" के आविष्कार ने इस समस्या को कम कर दिया, तंतु को एक संतुलित एसी(AC) शक्ति ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग द्वारा संचालित किया जा रहा है जिसमें ग्राउंडेड सेंटर टैप होता है।

एक बेहतर समाधान, और एक जो प्रत्येक कैथोड को एक अलग वोल्टेज पर तैरने की अनुमति देता था, वह अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड था, ऑक्साइड-लेपित निकल का एक सिलेंडर एक इलेक्ट्रॉन-उत्सर्जक कैथोड के रूप में काम करता था और इसके अंदर के तंतु से विद्युत रूप से पृथक होता था। अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड कैथोड परिपथ को उष्मक परिपथ से अलग करने में सक्षम बनाते हैं। फिलामेंट, जो अब नलिका के विद्युदग्र से विद्युत रूप से जुड़ा नहीं है, बस एक उष्मक के रूप में जाना जाता है, और साथ ही एसी (AC) द्वारा बिना किसी भी परिचय के संचालित किया जा सकता है।^[48] 1930 के दशक में, अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड नलिका एसी (AC) शक्ति का उपयोग करने वाले उपकरणों में व्यापक हो गए। सीधे गर्म कैथोड नलिकाओं को बैटरी से चलने वाले उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता रहा, क्योंकि उनके तंतु को अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड के साथ आवश्यक उष्मकों की तुलना में काफी कम बिजली की आवश्यकता होती है।

उच्च लाभ वाले ऑडियो अनुप्रयोगों के लिए बनावट की गई नलिकाओं में घुमावदार बिजली के क्षेत्रों को रद्द करने के लिए मुड़े हुए उष्मक तार हो सकते हैं, ऐसे क्षेत्र जो कार्यक्रम सामग्री में आपत्तिजनक हुम (HUM) को प्रेरित कर सकते हैं।

उष्मक या तो वैकल्पिक धारा (AC) या प्रत्यक्ष धारा (DC) के साथ सक्रिय हो सकते हैं। डीसी (DC) का उपयोग अक्सर वहां किया जाता है जहां कम ह्यूम (HUM) की आवश्यकता होती है।

विद्युत कंप्यूटर में उपयोग करें

1946 ENIAC कंप्यूटर ने 17,468 निर्वात नलिकाओं का उपयोग किया और उपभोग किया 150 kW बिजली की

स्विच के रूप में उपयोग किए जाने वाले निर्वात नलिकाओं ने पहली बार विद्युत कंप्यूटिंग को संभव बनाया, लेकिन लागत और नलिकाओं की विफलता के लिए अपेक्षाकृत कम औसत समय सीमित कारक थे।^[49] "सामान्य ज्ञान यह था कि वाल्व - जिनमें, प्रकाश बल्बों की तरह, एक गर्म चमकता हुआ तंतु होता है - का उपयोग कभी भी बड़ी संख्या में संतोषजनक ढंग से नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे अविश्वसनीय थे, और एक बड़ी स्थापना में बहुत से बहुत कम समय में विफल हो जाते थे"।^[50] टॉमी फ्लावर्स, जिन्होंने बाद में कोलोसस को बनावट किया, उन्होंने पता लगाया कि, जब तक वाल्व को चालू किया गया था और उन्हें छोड़ दिया गया था, वे बहुत लंबे समय तक मज़बूती से काम कर सकते थे, खासकर अगर उनके 'उष्मक' को कम करंट पर चलाया जाता था।^[50] 1934 में फ्लावर्स ने छोटे स्वतंत्र मापांक में 3,000 से अधिक नलिकाओं का उपयोग करके एक सफल प्रयोगात्मक स्थापना का निर्माण किया ,जब एक नलिका विफल हो जाती थी, तो एक मापांक को बंद करना और दूसरों को चालू रखना संभव था, जिससे एक और नलिका की विफलता का खतरा कम हो जाता था ,इस स्थापना को डाकघर (जिन्होंने टेलीफोन विनिमयो का संचालन किया) द्वारा स्वीकार किया गया था। फ्लावर्स भी बहुत तेजी से (इलेक्ट्रोमैकेनिकल उपकरणों की तुलना में) विद्युत स्विच के रूप में नलिकाओं का उपयोग करने में अग्रणी थे। बाद में काम ने पुष्टि की कि नलिका अविश्वसनीयता उतनी गंभीर समस्या नहीं थी जितना कि आम तौर पर माना जाता था ,1946 ईएनआईएसी (ENIAC) में, 17,000 से अधिक नलिकाओं के साथ, औसतन हर दो दिन में एक नलिका फेल हो गई (जिसका पता लगाने में 15 मिनट का समय लगा)। नलिकाओं की गुणवत्ता एक कारक थी, और द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान कुशल लोगों के विचलन ने नलिकाओं की सामान्य गुणवत्ता को कम कर दिया।^[51] युद्ध के दौरान कोलोसस ने जर्मन संहिताओं को तोड़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। युद्ध के बाद, नलिका-आधारित कंप्यूटरों के साथ विकास जारी रहा, जिसमें सैन्य कंप्यूटर ईएनआईएसी (ENIAC) और बवंडर, फेरांति मार्क 1 (पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध विद्युत कंप्यूटरों में से एक), और यूएनआईवीएसी (UNIVAC) 1, व्यावसायिक रूप से भी उपलब्ध थे।

सबमिनेट्योर नलिका का उपयोग करने वाले अग्रिमों में बेथेस्डा, मैरीलैंड की जैकब्स इंस्ट्रूमेंट कंपनी द्वारा निर्मित मशीनों की जैनकॉम्प श्रृंखला शामिल थी।इसके जैनकॉम्प-बी जैसे मॉडल ने डेस्कटॉप-आकार की इकाई में सिर्फ 300 ऐसी नलिकाओं को नियोजित किया, जो तत्कालीन कमरे के आकार की मशीनों में से कई को प्रतिद्वंद्वी करने के लिए प्रदर्शन की पेशकश की।^[52]

कोलोसस

इंग्लैंड के बेलेचले पार्क में द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में द्वितीय विश्व युद्ध के युग के कोलोसस कंप्यूटर के एक मनोरंजन में देखा गया निर्वात नलिका

फ्लॉवर्स कोलोसस और इसके उत्तराधिकारी कोलोसस एमके (Mk) 2 को द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान ब्रिटिशों द्वारा जर्मन उच्च स्तर के लोरेंज कूटलेखन को तोड़ने के कार्य को काफी हद तक गति देने के लिए बनाया गया था। लगभग 1,500 निर्वात नलिका (एमके 2 के लिए 2,400) का उपयोग करते हुए, कोलोसस ने रिले और स्विच लॉजिक (हीथ रॉबिन्सन) के आधार पर एक पहले की मशीन को बदल दिया। कोलोसस कुछ ही घंटों के संदेशों को तोड़ने में सक्षम था जो पहले कई सप्ताह ले चुके थे ,और यह बहुत अधिक विश्वसनीय भी था।^[50] कोलोसस एकल मशीन के लिए इतने बड़े पैमाने पर संगीत कार्यक्रम में काम करने वाले निर्वात नलिकाओं का पहला उपयोग था।^[50]

बवंडर और "विशेष-गुणवत्ता" नलिका

व्हर्लविंड की कोर मेमोरी यूनिट से परिपथरी

1951 के अमेरिकी डिजिटल कंप्यूटर व्हर्लविंड की विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, विस्तारित जीवन के साथ विशेष-गुणवत्ता वाले नलिका, और विशेष रूप से एक लंबे समय तक चलने वाले कैथोड का उत्पादन किया गया था। छोटे जीवनकाल की समस्या का पता काफी हद तक सिलिकॉन के वाष्पीकरण के लिए किया गया था, जिसका उपयोग टंगस्टन मिश्र धातु में उष्मक के तार को खींचने में आसान बनाने के लिए किया जाता था। सिलिकॉन निकेल स्लीव और कैथोड बेरियम ऑक्साइड परत के बीच अंतराफलक में बेरियम ऑर्थोसिलिकेट बनाता है।^[7]^: 301 यह कैथोड अंतराफलक एक उच्च-प्रतिरोध परत (कुछ समानांतर समाई के साथ) है जो नलिका को चालन मोड में स्विच किए जाने पर कैथोड करंट को बहुत कम कर देता है।^[53]^: 224 उष्मक वायर मिश्र धातु से सिलिकॉन का उन्मूलन (और वायर ड्राइंग के अधिक लगातार प्रतिस्थापन की मृत्यु) ने उन नलिकाओं के उत्पादन की अनुमति दी जो बवंडर परियोजना के लिए पर्याप्त विश्वसनीय थे। उच्च शुद्धता वाले निकल टयूबिंग और कैथोड परतो जैसे कि सिलिकेट्स और एल्यूमीनियम जैसे सामग्रियों से मुक्त जो कि उत्सर्जन को कम कर सकते हैं, वे भी लंबे कैथोड जीवन में योगदान करते हैं।

इस तरह की पहली कंप्यूटर नलिका सिल्वेनिया का 1948 का 7AK7 एक पेंटोड था (ये 7AD7 को बदल दिया गया था, जिसे मानक 6AG7 की तुलना में बेहतर गुणवत्ता माना जाता था, लेकिन यह बहुत अविश्वसनीय साबित हुआ)।^[54]^: 59 कंप्यूटर पहले नलिका उपकरण थे जो काफी विस्तारित अवधि के लिए कटऑफ पर नलिका चलाने के लिए (पर्याप्त नकारात्मक जाल वोल्टेज उन्हें चालन बंद करने के लिए) थे। उष्मक के साथ कटऑफ में चलने से कैथोड विषाक्तता तेज हो जाती है और चालन मोड में स्विच करने पर नलिका का उत्पादन करंट बहुत कम हो जाएगा।^[53]^: 224 7AK7 नलिकाओं ने कैथोड विषाक्तता की समस्या में सुधार किया, लेकिन वह आवश्यक विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए अकेले अपर्याप्त था।^[54]^: 60 आगे के उपायों में उष्मक वोल्टेज को बंद करना शामिल था, जब नलिकाओं को विस्तारित अवधि के लिए संचालित करने की आवश्यकता नहीं थी, उष्मक तत्व पर ऊष्ण आघात से बचने के लिए एक धीमी रैंप के साथ उष्मक वोल्टेज को चालू और बंद करना, उष्मक तत्व पर ऊष्ण आघात से बचने के लिए,^[53]^: 226 और कमजोर इकाइयों की शुरुआती विफलता लाने के लिए ऑफ़लाइन रखरखाव अवधि के दौरान नलिकाओं के परीक्षण पर जोर देना।^[54]^: 60–61

व्हर्लविंड के लिए विकसित नलिकाओं का उपयोग बाद में विशाल सेज हवाई रक्षा कंप्यूटर प्रणाली में इस्तेमाल किया गया था। 1950 के दशक के अंत तक, विशेष-गुणवत्ता वाले छोटे-संकेत नलिकाओं के लिए नियमित रूप से संचालित होने पर सैकड़ों-हजारों घंटे तक चलना नियमित था। इस बढ़ी हुई विश्वसनीयता ने पनडुब्बी केबलों में मध्य-केबल प्रवर्धकों को भी संभव बना दिया।

हीट जनरेशन और कूलिंग

इस संचारण ट्रायोड के एनोड (प्लेट) को अप करने के लिए बनावट किया गया है 500 W गर्मी का

तंतु (उष्मक) और प्लेट पर बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की धारा दोनों से, जब नलिका संचालित होती हैं, तो काफी मात्रा में ऊष्मा उत्पन्न होती है । शक्ति प्रवर्धकों में, गर्मी का यह स्रोत कैथोड हीटिंग से अधिक होता है। कुछ प्रकार के नलिका एक सुस्त लाल गर्मी पर एनोड के साथ काम करने की अनुमति देते हैं ,अन्य प्रकारों में, लाल गर्मी गंभीर अधिभार को इंगित करती है।

गर्मी हटाने के लिए आवश्यकताएं उच्च-शक्ति वाले निर्वात नलिकाओं की उपस्थिति को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकती हैं। उच्च शक्ति ऑडियो प्रवर्धकों और रेक्टिफायर को गर्मी को खत्म करने के लिए बड़े लिफाफे की आवश्यकता होती है। संचारण नलिका अभी भी बहुत बड़ी हो सकती है।

एनोड (प्लेट) से ब्लैक-बॉडी रेडिएशन द्वारा इंफ्रारेड रेडिएशन के रूप में और नलिका लिफाफे के ऊपर हवा के संवहन द्वारा उपकरण से गर्मी निकलती है।^[55] अधिकांश नलिकाओं के अंदर संवहन संभव नहीं है क्योंकि एनोड निर्वात से घिरा हुआ है।

नलिका जो अपेक्षाकृत कम गर्मी उत्पन्न करते हैं, जैसे कि 1.4-वोल्ट तंतु सीधे बैटरी-संचालित उपकरणों में उपयोग के लिए बनावट किए गए गर्म नलिकाओं को गर्म करते हैं, अक्सर चमकदार धातु एनोड होते हैं। 1T4, 1R5 और 1A7 इसके उदाहरण है। गैस से भरे नलिका जैसे कि थाराट्रॉन्स भी एक चमकदार धातु एनोड का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि नलिका के अंदर मौजूद गैस एनोड से कांच के बाड़े तक गर्मी संवहन के लिए अनुमति देती है।

एनोड का उपचार अक्सर इसकी सतह को अधिक अवरक्त ऊर्जा उत्सर्जित करने के लिए किया जाता है। उच्च-शक्ति वाले प्रवर्धक नलिकाओं को बाहरी एनोड के साथ बनावट किया गया है , जिन्हें संवहन मजबूर हवा या परिसंचारी पानी द्वारा ठंडा किया जा सकता है। वाटर-कूल्ड 80 किग्रा, 1.25 मेगावाट 8974 आज उपलब्ध सबसे बड़ी व्यावसायिक नलिकाओं में से एक है।

एक पानी-कूल्ड नलिका में, एनोड वोल्टेज सीधे ठंडा पानी की सतह पर दिखाई देता है,इस प्रकार रेडिएटर प्रणाली को ठंडा पानी के माध्यम से उच्च वोल्टेज रिसाव को रोकने के लिए पानी को विद्युत इन्सुलेटर होने की आवश्यकता होती है। आमतौर पर आपूर्ति किए जाने वाले पानी में आयन होते हैं जो बिजली का संचालन करते हैं ,विआयनीकृत पानी, एक अच्छा इन्सुलेटर, आवश्यक है। इस तरह की प्रणालियों में आमतौर पर एक अंतर्निहित जल-चालन मॉनिटर होता है जो उच्च तनाव की आपूर्ति को बंद कर देता है यदि चालकता बहुत अधिक हो जाती है।

स्क्रीन जाल भी काफी गर्मी उत्पन्न कर सकता है। स्क्रीन जाल अपव्यय की सीमा, प्लेट अपव्यय के अलावा, बिजली उपकरणों के लिए सूचीबद्ध हैं। यदि ये अधिक हो जाते हैं तो नलिका के खराब होने की संभावना होती है।

नलिका पैकेज

ऑक्टल आधार के साथ धातु-कैद नलिका

ट्रायोड नलिका प्रकार GS-9B;2000 मेगाहर्ट्ज तक रेडियो आवृत्तियों पर उपयोग के लिए बनावट किया गया और 300 वाट एनोड शक्ति अपव्यय के लिए रेटेड।^[56] फिन्ड हीट सिंक एनोड से एयर स्ट्रीम तक गर्मी का चालन प्रदान करता है।

अधिकांश आधुनिक नलिकाओं में कांच के लिफाफे होते हैं, लेकिन धातु, फ्यूज्ड क्वार्ट्ज (सिलिका) और सिरेमिक का भी उपयोग किया गया है। 6L6 के पहले संस्करण ने कांच के मोतियों के साथ सील किए गए एक धातु के लिफाफे का उपयोग किया था, जबकि बाद के संस्करणों में धातु से जुड़ी एक ग्लास डिस्क का इस्तेमाल किया गया था। धातु और सिरेमिक का उपयोग लगभग विशेष रूप से 2kW अपव्यय से ऊपर बिजली नलिकाओं के लिए किया जाता है। न्यूविस्टर एक बहुत छोटी धातु और सिरेमिक पैकेज का उपयोग करके एक आधुनिक प्राप्त करने वाली नलिका थी।

नलिकाओं के आंतरिक तत्वों को हमेशा बाहरी परिपथरी से उनके आधार पर पिन के माध्यम से जोड़ा जाता है जो एक सॉकेट में प्लग होता है। सबमिनेचर नलिकाओं को सॉकेट्स के बजाय वायर लीड्स का उपयोग करके तैयार किया गया था, हालांकि, ये विशेष अनुप्रयोगों तक ही सीमित थे। नलिका के आधार पर सम्बन्ध के अलावा, कई शुरुआती ट्रायोड्स ने नलिका के शीर्ष पर एक धातु टोपी का उपयोग करके जाल को जोड़ा , यह जाल और प्लेट लीड के बीच आवारा समाई को कम करता है। नलिका कैप्स का उपयोग प्लेट (एनोड) सम्बन्ध के लिए भी किया जाता था, विशेष रूप से बहुत अधिक प्लेट वोल्टेज का उपयोग करके नलिका और नलिका को ट्रांसमिट करने में।

उच्च शक्ति वाली नलिका जैसे संचारण नलिका में हीट स्थानांतरण को बढ़ाने के लिए अधिक बनावट किए गए पैकेज होते हैं। कुछ नलिकाओं में, धातु का लिफाफा भी एनोड होता है। 4CX1000A इस प्रकार का एक बाहरी एनोड नलिका है। एनोड से जुड़े पंखों की एक सरणी के माध्यम से हवा को उड़ा दिया जाता है, और इस प्रकार इसे ठंडा किया जाता है। इस शीतलन योजना का उपयोग करने वाले शक्ति नलिका 150 kW अपव्यय तक उपलब्ध हैं। उस स्तर के ऊपर,पानी या जल-वाष्प कूलिंग का उपयोग किया जाता है। वर्तमान में उपलब्ध उच्चतम-शक्ति नलिका ईआईएम्एसी (EIMAC) 4CM2500KG है, जो 2.5 मेगावाट को नष्ट करने में सक्षम एक मजबूर वाटर-कूल्ड शक्ति टेट्रोड है।^[57] तुलना करके, सबसे बड़ा शक्ति ट्रांजिस्टर केवल लगभग 1 किलोवाट का प्रसार कर सकता है।

नाम

यूके में उपयोग किया जाने वाला सामान्य नाम [उष्मीय] वाल्व एक पानी के पाइप में एक गैर-वापसी वाल्व के साथ सादृश्य द्वारा एक गर्म तंतु से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करने वाले उष्मीय डायोड द्वारा किए गए थर्मायोनिक डायोड,जल्द से जल्द उपकरण द्वारा अनुमत दिशाहीन करंट फ्लो से निकला है।^[58] अमेरिकी नाम "निर्वात नलिका", "इलेक्ट्रॉन नलिका", और "उष्मीय नलिका" सभी बस एक नलिकालर लिफाफे का वर्णन करते हैं जिसे खाली कर दिया गया है ("निर्वात"), एक उष्मक है और इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करता है।

कई मामलों में, निर्माताओं और सेना ने नलिकाओं को पदनाम दिए, जिन्होंने उनके उद्देश्य के बारे में कुछ भी नहीं कहा (जैसे, 1614)। शुरुआती दिनों में कुछ निर्माताओं ने मालिकाना नामों का उपयोग किया जो कुछ जानकारी दे सकते थे, लेकिन केवल उनके उत्पादों के बारे में , KT66 और KT88 किंकलेस टेट्रोड्स थे। बाद में, उपभोक्ता नलिकाओं को ऐसे नाम दिए गए थे, जिन्होंने कुछ जानकारी दी थी, एक ही नाम के साथ अक्सर कई निर्माताओं द्वारा उदारता से उपयोग किया जाता था। अमेरिका में, रेडियो विद्युत्स टेलीविजन निर्माता संगठनआरईटीएमए (RETMA) पदनामों में एक नंबर शामिल था, और इसके बाद एक या दो अक्षर, और एक संख्या शामिल होती थी। पहला नंबर (गोल) उष्मक वोल्टेज, पत्र एक विशेष नलिका को नामित करत है, लेकिन इसकी संरचना के बारे में कुछ नहीं कहते हैं, और अंतिम संख्या विद्युदग्र की कुल संख्या है (उदाहरण के लिए, कई विद्युदग्र के साथ एक नलिका, या एक लिफाफे में विद्युदग्र के दो सेट-एक डबल ट्रायोड के बीच अंतर किए बिना)। उदाहरण के लिए, 12AX7 12.6V उष्मक के साथ एक डबल ट्रायोड (तीन विद्युदग्र प्लस उष्मक के दो सेट) है (जो, जैसा कि होता है, 6.3V से चलाने के लिए भी जोड़ा जा सकता है)। इस विशेष नलिका को इसकी विशेषताओं के अनुसार नामित करने के अलावा "AX" का कोई अर्थ नहीं है । इसी तरह एक सामान, नहीं है ,ये नलिका 12AD7, 12AE7 ... 12AT7, 12AU7, 12AV7, 12AV7 (दुर्लभ!), 12ay7, और 12AZ7 हैं।

यूरोप में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एक प्रणाली जिसे मुलार्ड -फिलिप्स नलिका पदनाम के रूप में जाना जाता है, जिसे ट्रांजिस्टर तक भी बढ़ाया जाता है, एक पत्र का उपयोग करता है ,उसके बाद एक या अधिक अक्षर और एक संख्या होती है। टाइप डिज़ाइनर उष्मक वोल्टेज या करंट (एक अक्षर), नलिका के सभी वर्गों (एक अक्षर प्रति खंड), सॉकेट प्रकार (पहले अंक), और विशेष नलिका (शेष अंक) के कार्यों को निर्दिष्ट करता है। उदाहरण के लिए, ECC83 (12AX7 के बराबर) एक लघु आधार (8) के साथ 6.3V (E) डबल ट्रायोड (CC) है। इस प्रणाली में विशेष-गुणवत्ता वाले नलिका (जैसे, लंबे समय तक कंप्यूटर के उपयोग के लिए) को पहले अक्षर के तुरंत बाद संख्या को स्थानांतरित करके इंगित किया जाता है, E83CC ECC83 के एक विशेष-गुणवत्ता के बराबर है, E55L एक शक्ति पेंटोड जिसमें कोई उपभोक्ता समतुल्य नहीं है।

विशेष प्रयोजन नलिका

ऑपरेशन में वोल्टेज-नियामक नलिका।वर्तमान प्रवाह के कारण नलिका चमक के भीतर कम दबाव वाली गैस।

लिफाफे में विशेष गैसों के साथ कुछ विशेष प्रयोजन नलिकाओं का निर्माण किया जाता है। उदाहरण के लिए, वोल्टेज-नियामक नलिकाओं में विभिन्न अक्रिय गैसें जैसे आर्गन, हीलियम या नियॉन होती हैं, जो कि पूर्वानुमानित वोल्टेज पर आयनित होती है। थायराट्रॉन एक विशेष-उद्देश्य वाली नलिका है जो कम दबाव वाली गैस या पारा वाष्प से भरी होती है। निर्वात नलिकाओं की तरह, इसमें एक गर्म कैथोड और एनोड होता है, लेकिन एक नियंत्रण विद्युदग्र भी होता है जो एक ट्रायोड के जाल की तरह कुछ हद तक व्यवहार करता है। जब नियंत्रण विद्युदग्र चालन शुरू करता है, तो गैस आयनित होती है, जिसके बाद नियंत्रण विद्युदग्र अब धारा को रोक नहीं सकता है ,जैसे नलिका चालन में कुंडी। एनोड (प्लेट) वोल्टेज को हटाने से गैस डी-आयनित होने की सुविधा मिलती है, जो इसकी गैर-प्रवाहकीय स्थिति को बहाल करती है।

कुछ थायराट्रॉन अपने भौतिक आकार के लिए बड़ी धाराएँ ले जा सकते हैं। एक उदाहरण लघु टाइप 2D21 है, जो अक्सर 1950 के दशक में ज्यूकबॉक्स में प्रसारण के लिए नियंत्रण स्विच के रूप में देखा जाता है। थायराट्रॉन का एक कोल्ड-कैथोड संस्करण, जो अपने कैथोड के लिए पारा के एक पूल का उपयोग करता है, जिसको इग्नाट्रॉन कहा जाता है जिसे कुछ हजारों एम्पीयर को स्विच कर सकते हैं। हाइड्रोजन युक्त थायराट्रॉन की टर्न-ऑन पल्स और पूर्ण चालन के बीच एक बहुत ही सुसंगत समय विलंब होता है , वे आधुनिक सिलिकॉन-नियंत्रित रेक्टिफायर्स की तरह व्यवहार करते हैं, जिन्हें थाइरिस्टर भी कहा जाता है, क्योंकि थायराट्रॉन के साथ उनकी कार्यात्मक समानता होती है। रडार ट्रांसमीटरों में हाइड्रोजन थायराट्रॉन का लंबे समय से उपयोग किया जाता रहा है।

एक विशेष नलिका क्रिट्रॉन है, जिसका उपयोग तेजी से उच्च-वोल्टेज स्विचिंग के लिए किया जाता है। परमाणु हथियार सेट करने के लिए इस्तेमाल किए गए विस्फोटों को शुरू करने के लिए क्रिट्रोन का उपयोग किया जाता है ,अंतरराष्ट्रीय स्तर पर क्रिट्रॉन को भारी रूप से नियंत्रित किया जाता है।

एक्स-रे नलिका का उपयोग अन्य उपयोगों के बीच मेडिकल इमेजिंग में किया जाता है। प्रतिदीप्तिदर्शन और सीटी इमेजिंग उपकरण में निरंतर-ड्यूटी संचालन के लिए उपयोग की जाने वाली एक्स-रे नलिका एक केंद्रित कैथोड और एक घूर्णन एनोड का उपयोग कर सकती है जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है। इन्हें शीतलन प्रदान करने के लिए तेल से भरे एल्यूमीनियम आवास में रखा गया है।

फोटोमल्टीप्लायर नलिका प्रकाश का एक अत्यंत संवेदनशील संसूचक है, जो विद्युत संकेतों को उत्पन्न करने और बढ़ाने के लिए उष्मीय उत्सर्जन के बजाय फोटोविद्युत प्रभाव और माध्यमिक उत्सर्जन का उपयोग करता है। परमाणु चिकित्सा इमेजिंग उपकरण और तरल स्किनटिलेशन काउंटर आयनीकरण विकिरण के कारण कम तीव्रता वाले स्किन्टिलेशन का पता लगाने के लिए फोटोमुल्टिप्लियर नलिका सरणियों का उपयोग करते हैं।

1970 के दशक की शुरुआत में प्रतिरोध वेल्डिंग उपकरण में इग्नाट्रॉन नलिका का उपयोग किया गया था। इग्नाट्रॉन में एक कैथोड, एनोड और एक इग्नाइटर था। नलिका आधार पारा से भरा हुआ था और नलिका का उपयोग बहुत ही उच्च धारा स्विच के रूप में किया गया था। नलिका के एनोड और कैथोड के बीच एक बड़ी धारा क्षमता रखी गई थी, लेकिन इसे केवल तब संचालित करने की अनुमति दी गई थी जब पारा के संपर्क में आने वाले इग्नाइटर में पारा को वाष्पीकृत करने और परिपथ को पूरा करने के लिए पर्याप्त धारा थी। क्योंकि इसका उपयोग प्रतिरोध वेल्डिंग में किया गया था, एक एसी परिपथ के दो चरणों के लिए दो इग्नाट्रॉन थे। नलिका के निचले हिस्से में पारा होने के कारण उन्हें शिप करना बेहद मुश्किल था। इन नलिकाओं को अंततः SCRs (सिलिकॉन नियंत्रित रेक्टिफायर) द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था।

नलिका को शक्ति देना

बैटरी

बैटरियों ने प्रारंभिक रेडियो सेटों में नलिकाओं द्वारा आवश्यक वोल्टेज प्रदान किया। (A)ए, बी(B), और सी(C) बैटरी के रूप में नामित तीन अलग-अलग बैटरियों का उपयोग करते हुए आम तौर पर तीन अलग-अलग वोल्टेज की आवश्यकता होती थी। (A)ए बैटरी या एलटी (कम-तनाव) बैटरी ने तंतु वोल्टेज प्रदान किया। नलिका उष्मक सिंगल, डबल या ट्रिपल-सेल लीड-एसिड बैटरी के लिए बनावट किए गए थे, जो 2 वी, 4 वी या 6 वी के नाम मात्र उष्मक वोल्टेज देते थे। पोर्टेबल रेडियो में, कभी-कभी 1.5 या 1 V उष्मक के साथ सूखी बैटरियों का उपयोग किया जाता था। उष्मक।तंतु की खपत को कम करने से बैटरी के जीवन काल में सुधार हुआ। 1955 तक नलिका युग के अंत तक, उष्मक के लिए केवल 50 mA से 10 mA से कम का उपयोग करने वाले नलिका विकसित किए गए थे।^[59]

एनोड (प्लेट) पर लागू उच्च वोल्टेज बी बैटरी या एचटी (उच्च-तनाव) आपूर्ति या बैटरी द्वारा प्रदान किया गया था। ये आम तौर पर शुष्क सेल निर्माण के होते थे और आम तौर पर 22.5-, 45-, 67.5-, 90-, 120- या 135-वोल्ट संस्करणों में आते थे।बी-बैटरियों के उपयोग के चरणबद्ध होने के बाद और नलिकाओं की प्लेटों द्वारा आवश्यक उच्च वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए संशोधित लाइन-शक्ति को नियोजित किया गया था, उच्च वोल्टेज स्रोत का जिक्र करते समय "बी +" शब्द यूएस में बना रहा। अंग्रेजी भाषी दुनिया के अधिकांश लोग इस आपूर्ति को सिर्फ HT (हाई टेंशन) के रूप में संदर्भित करते हैं।

एक निर्वात-नलिका परिपथ के लिए बैटरी।सी बैटरी को हाइलाइट किया गया है।

शुरुआती सेटों में जाल बायस बैटरी या "सी" बैटरी का इस्तेमाल किया गया था जो एक नकारात्मक वोल्टेज प्रदान करने के लिए जुड़ा था। चूंकि नलिका के जाल सम्बन्ध से कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है, इसलिए इन बैटरियों में कोई करंट ड्रेन नहीं होता है और यह सबसे लंबे समय तक चलती है, जो आमतौर पर अपने स्वयं के शेल्फ जीवन द्वारा सीमित होती है। जाल बायस बैटरी से आपूर्ति शायद ही कभी हो पाती थी , यदि कभी हो पाती थी , तो प्रथक हो जाती थी या रेडियो अन्यथा बंद हो जाता था। एसी शक्ति की आपूर्ति आम होने के बाद भी, कुछ रेडियो सेट सी(C) बैटरी के साथ बनाए जाते रहे, क्योंकि उन्हें लगभग कभी भी बदलने की आवश्यकता नहीं होती थी।हालांकि अधिक आधुनिक परिपथ कैथोड पूर्वाग्रह का उपयोग करके बनावट किए गए थे, जिससे तीसरी बिजली आपूर्ति वोल्टेज की आवश्यकता को समाप्त हो गई ,यह कैथोड के अप्रत्यक्ष ताप का उपयोग करने वाली नलिकाओं के साथ-साथ रोकने वाला/संधारित्र युग्मन के विकास के साथ व्यावहारिक हो गया, जिसने पहले के अंतर-स्तरीय परिवर्तक को बदल दिया।

पूर्वाग्रह के लिए "सी(C) बैटरी" एक पदनाम है जिसका "(C)सी सेल" बैटरी आकार से कोई संबंध नहीं है।

एसी(AC) पावर

प्रारंभिक रेडियो रिसीवर उपयोगकर्ताओं के लिए बैटरी प्रतिस्थापन एक प्रमुख परिचालन लागत थी। बैटरी एलिमिनेटर का विकास, और, 1925 में, घरेलू शक्ति द्वारा संचालित बैटरी रहित रिसीवर, परिचालन लागत में कमी आई और रेडियो की बढ़ती लोकप्रियता में योगदान दिया। कई वाइंडिंग, एक या एक से अधिक रेक्टिफायर (जो स्वयं निर्वात नलिका हो सकते हैं) के साथ एक परिवर्तक का उपयोग करके बिजली की आपूर्ति, और बड़े निस्पंदन संधारित्र वैकल्पिक धारा स्रोत से आवश्यक प्रत्यक्ष धारा वोल्टेज प्रदान करते हैं।

लागत में कमी के उपाय के रूप में, विशेष रूप से उच्च-मात्रा वाले उपभोक्ता रिसीवरों में, सभी नलिका उष्मकों को समान करंट की आवश्यकता वाले उष्मकों का उपयोग करके और समान वार्म-अप समय के साथ एसी आपूर्ति में श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है। ऐसे ही एक बनावट में, नलिका उष्मक स्ट्रिंग पर एक टैप डायल लाइट के लिए आवश्यक 6 वोल्ट की आपूर्ति करता है। एसी मेन से सीधे जुड़े एक हाफ-वेव रेक्टिफायर से उच्च वोल्टेज प्राप्त करके, भारी और महंगा बिजली परिवर्तक को समाप्त कर दिया गया था। इसने ऐसे रिसीवरों को प्रत्यक्ष धारा, एक तथाकथित एसी/डीसी रिसीवर बनावट पर काम करने की अनुमति दी गई। युग के कई अलग-अलग अमेरिकी उपभोक्ता ऐएम्(AM) रेडियो निर्माताओं ने एक समान परिपथ का इस्तेमाल किया, जिसे ऑल अमेरिकन फाइव (All American Five) उपनाम दिया गया।

जहां मुख्य वोल्टेज 100-120 वी रेंज में था, यह सीमित वोल्टेज केवल कम-शक्ति रिसीवर के लिए उपयुक्त साबित हुआ। टेलीविजन रिसीवर को या तो एक परिवर्तक की आवश्यकता होती है या वोल्टेज दोहरीकरण परिपथ का उपयोग कर सकता है। जहां 230 वी नाममात्र मेन वोल्टेज का उपयोग किया गया था, टेलीविजन रिसीवर भी बिजली परिवर्तक के साथ बांट सकते थे।

उपयोगकर्ताओं के लिए झटके के खतरे को सीमित करने के लिए ट्रांसफार्मर-रहित बिजली आपूर्ति को उनके बनावट में सुरक्षा सावधानियों की आवश्यकता होती है, जैसे विद्युत रूप से इन्सुलेटेड कैबिनेट और कैबिनेट को शक्ति कॉर्ड बांधने वाला एक इंटरलॉक, इसलिए यदि उपयोगकर्ता या सेवा व्यक्ति ने कैबिनेट खोला तो लाइन कॉर्ड आवश्यक रूप से प्रथक हो जाता था। मंत्रिमंडल एक चीटर कॉर्ड सुरक्षा इंटरलॉक द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशेष सॉकेट में समाप्त होने वाला एक शक्ति कॉर्ड था, तथा सर्वर तब खतरनाक वोल्टेज के साथ उपकरण को शक्ति दे सकते थे

वार्म-अप देरी से बचने के लिए, "तत्काल" टेलीविजन रिसीवरों ने अपने नलिकाओं के माध्यम से एक छोटा हीटिंग करंट पास किया, तब भी जब सेट नाममात्र का था । स्विच ऑन करने पर, पूर्ण हीटिंग करंट प्रदान किया गया था और सेट लगभग तुरंत चालू हो जाता था।

विश्वसनीयता

1930 में निर्मित नलिका परीक्षक।

ऑक्साइड कैथोड के साथ नलिकाओं की एक विश्वसनीयता समस्या यह संभावना है कि कैथोड धीरे-धीरे नलिका में अन्य तत्वों से गैस अणुओं द्वारा "जहर" बन सकता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को उत्सर्जित करने की क्षमता कम हो जाती है। फंसी हुई गैसें या धीमी गैस का रिसाव भी कैथोड को नुकसान पहुंचा सकता था या मुक्त गैस अणुओं के आयनीकरण के कारण प्लेट (एनोड) करंट को भगा सकता था। निर्वात कठोरता और निर्माण सामग्री का उचित चयन नलिका जीवनकाल पर प्रमुख प्रभाव था। सामग्री, तापमान और निर्माण के आधार पर, कैथोड की सतह सामग्री भी अन्य तत्वों पर फैल सकती है। कैथोड को गर्म करने वाले प्रतिरोधक उष्मक गरमागरम लैंप तंतु के समान तरीके से टूट सकते हैं, लेकिन शायद ही कभी टूटते हैं, क्योंकि वे लैंप की तुलना में बहुत कम तापमान पर काम करते हैं।

उष्मक की विफलता मोड आमतौर पर टंगस्टन तार का या एक वेल्ड बिंदु पर तनाव से संबंधित भंगहोता है और आम तौर पर कई उष्म (शक्ति चालू-बंद) चक्रों को अर्जित करने के बाद होता है। कमरे के तापमान पर टंगस्टन तार का प्रतिरोध बहुत कम होता है। एक नकारात्मक तापमान गुणांक उपकरण, जैसे कि एक थर्मिस्टर, उपकरण की उष्मक आपूर्ति में शामिल किया जा सकता है या एक रैंप-अप परिपथ को नियोजित किया जा सकता है ताकि उष्मक या तंतु को एक कदम-कार्य में संचालित-अप की तुलना में अधिक धीरे-धीरे ऑपरेटिंग तापमान तक पहुंचने की अनुमति मिल सके। कम लागत वाले रेडियो में श्रृंखला में जुड़े उष्मकों के साथ नलिका होते थे, जिसमें कुल वोल्टेज लाइन (मुख्य) के बराबर होता था। द्वितीय विश्व युद्ध से पहले किए गए कुछ रिसीवरों में श्रृंखला-स्ट्रिंग उष्मक थे, जिनमें कुल वोल्टेज के साथ मेन की तुलना में कम था। कुछ के पास एक प्रतिरोध तार था जो वोल्टेज को नलिकाओं को छोड़ने के लिए शक्ति कॉर्ड की लंबाई चलाता था। अन्य में नियमित नलिकाओं की तरह बने श्रृंखला प्रतिरोधक थे, उन्हें गिट्टी नलिका कहा जाता था।

द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, श्रृंखला उष्मक स्ट्रिंग्स में उपयोग किए जाने वाले नलिकाओं को सभी के लिए समान ("नियंत्रित") वार्म-अप समय के लिए फिर से बनावट किया गया था। पहले के बनावट में काफी-भिन्न थर्मल टाइम स्थिरांक थे। उदाहरण के लिए, ऑडियो उत्पादन स्टेज में एक बड़ा कैथोड था और कम-संचालित नलिकाओं की तुलना में अधिक धीरे-धीरे गर्म होता था। इसका परिणाम यह था कि तेजी से गर्म होने वाले उष्मक भी अस्थायी रूप से उच्च प्रतिरोध में थे, अपने सकारात्मक तापमान गुणांक के कारण। इस अनुपातहीन प्रतिरोध के कारण उन्हें अस्थायी रूप से उष्मक वोल्टेज के साथ उनकी रेटिंग के ऊपर अच्छी तरह से काम करना पड़ा, और उनके जीवन को छोटा कर दिया।

एक और महत्वपूर्ण विश्वसनीयता समस्या नलिका में हवा के रिसाव के कारण होती है। आमतौर पर हवा में ऑक्सीजन गर्म तंतु या कैथोड के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करता है, और जल्दी से इसे बर्बाद कर देता है। डिजाइनरों ने नलिका बनावट विकसित किए जो मज़बूती से सील कर दिए। यही कारण है कि अधिकांश नलिकाओं का निर्माण कांच से किया गया था। धातु मिश्र धातुओं (जैसे कि क्यूनाइफ और फर्निको) और चश्मे को प्रकाश बल्बों के लिए विकसित किया गया था जो समान मात्रा में विस्तारित और अनुबंधित होते थे, क्योंकि तापमान बदल गया था। कांच के माध्यम से विद्युदग्र के लिए सम्बन्ध तारों को पारित करते हुए, इनसे कांच के एक इन्सुलेटिंग लिफाफे का निर्माण करना आसान हो गया।

जब एक निर्वात नलिका को ओवरलोड किया जाता है या उसके बनावट अपव्यय को अतीत में संचालित किया जाता है, तो इसका एनोड (प्लेट) लाल चमक सकता है। उपभोक्ता उपकरणों में, एक चमकती प्लेट सार्वभौमिक रूप से एक अतिभारित नलिका का संकेत है। हालांकि, कुछ बड़े संचारित नलिकाओं को लाल, नारंगी, या दुर्लभ मामलों में, सफेद गर्मी में उनके एनोड के साथ संचालित करने के लिए बनावट किया गया है।

मानक नलिकाओं के विशेष गुणवत्ता वाले संस्करण अक्सर बनाए जाते थे, जो कुछ मामलों में बेहतर प्रदर्शन के लिए बनावट किए गए थे, जैसे कि लंबा जीवन कैथोड, कम शोर निर्माण, ऊबड़-खाबड़ तंतु के माध्यम से यांत्रिक असभ्यता, कम माइक्रोफ़ोनी, उन अनुप्रयोगों के लिए जहां नलिका अपना अधिकांश समय काट कर खर्च करेगी, आदि।, एक विशेष गुणवत्ता वाले हिस्से की विशेष विशेषताओं को जानने का एकमात्र तरीका डेटाशीट को पढ़ना है। नाम मानक नाम (12AU7 ==> 12AU7A, इसके समकक्ष ECC82 ==> E82CC, आदि) को प्रतिबिंबित कर सकते हैं, या बिल्कुल कुछ भी हो (एक ही नलिका के मानक और विशेष-गुणवत्ता वाले समकक्षों में 12AU7, ECC82, B329, CV491, E2163 , E812CC, M8136, CV4003, 6067, VX7058, 5814A और 12AU7A) शामिल हैं।^[60]

सबसे लंबे समय तक रिकॉर्ड किए गए वाल्व जीवन को मज़्दा एसी/पी पेंटोड वाल्व (सीरियल नंबर 4418) द्वारा बीबीसी के मुख्य उत्तरी आयरलैंड ट्रांसमीटर लिसनगरवे में संचालन में अर्जित किया गया था। वाल्व 1935 से 1961 तक सेवा में था और 232,592 घंटे का रिकॉर्ड किया गया जीवन था। बीबीसी ने अपने वाल्व के जीवन के सावधानीपूर्वक रिकॉर्ड को अपने केंद्रीय वाल्व स्टोरों में आवधिक रिटर्न के साथ बनाए रखा।^[61]^[62]

निर्वात

डेड निर्वात फ्लोरोसेंट डिस्प्ले (हवा लीक हो गई है और गेटर स्पॉट सफेद हो गया है)

खुली ट्यूब में गेट्टर; गेट्टर से चांदी जमा

नलिका के भीतर सकारात्मक आयन उत्पन्न करने के परिणामों से बचने के लिए एक निर्वात नलिका को अत्यधिक उच्च निर्वात (या एक्स-रे कठोर निर्वात) की आवश्यकता होती है।)^[63] अवशिष्ट गैस परमाणु एक इलेक्ट्रॉन से टकराने पर आयनित हो जाते हैं और कैथोड पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकते हैं, उत्सर्जन को कम कर सकते हैं।^[64] बड़ी मात्रा में अवशिष्ट गैस नलिका विद्युदग्र के बीच एक दृश्यमान चमक निर्वहन बना सकती है और विद्युदग्र के अधिक गर्म होने का कारण बन सकती है, और अधिक गैस का उत्पादन करती है, तथा नलिका को नुकसान पहुंचाती है और संभवतः अतिरिक्त धारा के कारण अन्य घटकों को नुकसान पहुंचाती है।^[65]^[66]^[67] इन प्रभावों से बचने के लिए, नलिका के भीतर अवशिष्ट दबाव कम होना चाहिए कि एक इलेक्ट्रॉन का औसत मुक्त पथ नलिका के आकार की तुलना में अधिक लंबा है (इसलिए एक इलेक्ट्रॉन के अवशिष्ट परमाणु से टकराने की संभावना नहीं है और इसलिए बहुत कम आयनित परमाणु मौजूद होंगे)। निर्माण के समय वाणिज्यिक निर्वात नलिकाओं को लगभग 0.000001 mmHg (1.0×10−6 Torr, 130 μPa, 1.3×10−6 mbar, 1.3×10−9 atm) तक खाली कर दिया जाता है।^[68]^[69]

नलिका के निर्वात से समझौता करने से गैसों को रोकने के लिए, आधुनिक नलिकाओं का निर्माण गेटर्स के साथ किया जाता है, जो आमतौर पर धातुएं होती हैं जो जल्दी से ऑक्सीकरण करती हैं, और बेरियम से आम होती है।^[69]^[70] ग्लास नलिकाओं के लिए, जबकि नलिका लिफाफे को खाली किया जा रहा है, गेट्टर को छोड़कर आंतरिक भागों को धातु भागों से किसी भी शेष गैस को विकसित करने के लिए आरएफ (RF) प्रेरण ऊष्मा द्वारा गर्म किया जाता है। फिर नलिका को सील कर दिया जाता है और फ्लैश गेटर्स के लिए गेटर ट्रफ या पैन को फिर से रेडियो आवृत्ति इंडक्शन हीटिंग द्वारा उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जिससे गेटर सामग्री वाष्पीकृत हो जाती है और किसी भी अवशिष्ट गैस के साथ प्रतिक्रिया करती है। वाष्प कांच के लिफाफे के अंदर जमा हो जाती है, जिससे चांदी के रंग का धातु का पैच निकल जाता है जो कम मात्रा में गैस को अवशोषित करता रहता है जो अपने कामकाजी जीवन के दौरान नलिका में लीक हो सकता है। यह सुनिश्चित करने के लिए वाल्व बनावट के साथ बहुत सावधानी बरती जाती है कि यह सामग्री किसी भी काम करने वाले विद्युदग्र पर जमा नहीं हो। यदि एक नलिका लिफाफे में एक गंभीर रिसाव विकसित करता है, तो यह जमा एक सफेद रंग में बदल जाता है क्योंकि यह वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। बड़े संचारण और विशेष नलिका अक्सर ज़िरकोनियम जैसे अधिक विदेशी गेट्टर सामग्री का उपयोग करते हैं। प्रारंभिक गेटर्ड नलिकाओं में फॉस्फोरस-आधारित गेटर्स का उपयोग किया जाता है, और इन नलिकाओं को आसानी से पहचाना जा सकता है, क्योंकि फॉस्फोरस कांच पर एक विशिष्ट नारंगी या इंद्रधनुष जमा छोड़ देता है। फॉस्फोरस का उपयोग अल्पकालिक था और इसे जल्दी से बेहतर बेरियम गेटर्स द्वारा बदल दिया गया था। बेरियम गेटर्स के विपरीत, फास्फोरस ने एक बार आगे बढ़ने के बाद किसी भी और गैसों को अवशोषित नहीं किया।

गेटर्स रासायनिक रूप से अवशिष्ट या घुसपैठ गैसों के साथ संयोजन करके कार्य करते हैं, लेकिन निष्क्रिय (गैर-प्रतिक्रियाशील) अक्रिय गैसों का मुकाबला करने में असमर्थ होते हैं। एक ज्ञात समस्या, जो मुख्य रूप से कैथोड-रे नलिका और कैमरा नलिका जैसे कि आइकोस्कोप, ऑर्थोकॉन और छवि ऑर्थोकॉन जैसे बड़े लिफाफे वाले वाल्वों को प्रभावित करती है, जो हीलियम घुसपैठ से आती है।^{[citation needed]} प्रभाव बिगड़ा हुआ या अनुपस्थित कामकाज के रूप में दिखाई देता है, और नलिका के अंदर इलेक्ट्रॉन धारा के साथ एक विसरित चमक के रूप में प्रकट होता है। इस प्रभाव को ठीक नहीं किया जा सकता है (पुनर्मूल्यांकन और पुनर्विचार की कमी), और इस तरह की नलिकाओं के दुर्लभ और दुर्लभ होने के काम के उदाहरणों के लिए जिम्मेदार है। अप्रयुक्त ("न्यू ओल्ड स्टॉक") नलिका भी निष्क्रिय गैस घुसपैठ का प्रदर्शन कर सकते हैं, इसलिए भविष्य में इन नलिका प्रकारों के जीवित रहने की कोई दीर्घकालिक गारंटी नहीं है।

संचारण नलिका्स

बड़ी संचारण नलिकाओं में कार्बोनेटेड टंगस्टन तंतु होते हैं जिनमें थोरियम का एक छोटा सा निशान (1% से 2%) होता है। थोरियम परमाणुओं की एक अत्यंत पतली (आणविक) परत तार की कार्बोनेटेड परत के बाहर बनती है और गर्म होने पर इलेक्ट्रॉनों के एक कुशल स्रोत के रूप में काम करती है। थोरियम धीरे -धीरे तार की सतह से वाष्पित हो जाता है, जबकि नए थोरियम परमाणु उन्हें बदलने के लिए सतह पर फैल जाते हैं। इस तरह के थोरियेटेड टंगस्टन कैथोड आमतौर पर हजारों घंटे में जीवनकाल प्रदान करते हैं। एक थोरिएटेड-टंगस्टन तंतु के लिए जीवन का अंत परिदृश्य तब होता है जब कार्बोनेटेड परत को ज्यादातर टंगस्टन कार्बाइड के दूसरे रूप में वापस बदल दिया गया है और उत्सर्जन तेजी से गिरना शुरू कर देता है,इस प्रकार के उत्सर्जक के साथ एक नलिका में थोरियम का पूर्ण नुकसान कभी भी जीवन के अंत का कारक नहीं पाया गया है। हंट्सविले, अलबामा में WAAY-TV ने अपने ट्रांसमीटर के दृश्य परिपथ में एक Eimac बाहरी गुहा क्लीस्टरोण से 163,000 घंटे (18.6 वर्ष) की सेवा हासिल की , यह इस प्रकार की नलिका के लिए उच्चतम प्रलेखित सेवा जीवन है।^[71] यह कहा गया है^[who?] कि निर्वात नलिका वाले ट्रांसमीटर ट्रांजिस्टर ट्रांसमीटरों की तुलना में बिजली के झटके से बचने में बेहतर होते हैं। हालांकि यह आमतौर पर माना जाता था कि निर्वात नलिका लगभग 20 किलोवाट से ऊपर आरएफ बिजली के स्तर पर ठोस-अवस्था परिपथ की तुलना में अधिक कुशल थे, यह अब मामला नहीं है, विशेष रूप से मध्यम तरंग (एएम प्रसारण) सेवा में जहां लगभग बिजली स्तरों पर ठोस-अवस्था ट्रांसमीटरों में औसत रूप से उच्च दक्षता होती है। लगभग 15kW तक के ठोस-अवस्था बिजली प्रवर्धकों वाले FM प्रसारण ट्रांसमीटर भी नलिका-आधारित शक्ति प्रवर्धकों की तुलना में बेहतर समग्र बिजली दक्षता दिखाते हैं।

प्राप्त नलिका

छोटे प्राप्त करने वाली नलिकाओं में कैथोड को बेरियम ऑक्साइड और स्ट्रोंटियम ऑक्साइड के मिश्रण के साथ लेपित किया जाता है, और कभी -कभी कैल्शियम ऑक्साइड या एल्यूमीनियम ऑक्साइड के साथ भी। एक विद्युत उष्मक को कैथोड आस्तीन में डाला जाता है और एल्युमिनियम ऑक्साइड के लेप द्वारा विद्युत रूप से इससे अछूता रहता है। इस जटिल निर्माण के कारण बेरियम और स्ट्रोंटियम परमाणु कैथोड की सतह पर फैल जाते हैं और लगभग 780 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करते हैं।

विफलता मोड

विनाशकारी विफलताएं

एक भयावह विफलता वह है जो अचानक निर्वात नलिका को अनुपयोगी बनाती है। कांच के लिफाफे में एक दरार हवा को नलिका में जाने देगी और इसे नष्ट कर देगी। दरारें कांच में तनाव, मुड़े हुए पिन या प्रभावों के परिणामस्वरूप हो सकती हैं , पिंस पर कांच में तनाव को रोकने के लिए नलिका सॉकेट्स को तापीय विस्तार की अनुमति देनी चाहिए। यदि धातु की ढाल या अन्य वस्तु नलिका के लिफाफे पर दबाव डालती है और कांच के अंतर को गर्म करती है तो तनाव जमा हो सकता है। उच्च वोल्टेज चाप से कांच भी क्षतिग्रस्त हो सकता है।

अधिक वोल्टेज के संपर्क में या विनिर्माण दोषों के परिणामस्वरूप ,नलिका उष्मक बिना किसी चेतावनी के भी विफल हो सकते हैं। नलिका उष्मक आम तौर पर दीपक तंतु की तरह वाष्पीकरण से विफल नहीं होते हैं क्योंकि वे बहुत कम तापमान पर काम करते हैं। जब उष्मक को पहली बार सक्रिय किया जाता है तो दबाव की वृद्धि उष्मक में तनाव का कारण बनती है और धीरे-धीरे उष्मक को गर्म करने से बचा जा सकता है, परिपथ में शामिल एनटीसी (NTC) थर्मिस्टर के साथ धीरे-धीरे धारा में वृद्धि होती है। आपूर्ति के दौरान उष्मक के श्रृंखला-तार संचालन के लिए इच्छित नलिकाओं में कुछ उष्मकों पर अतिरिक्त वोल्टेज से बचने के लिए एक निर्दिष्ट नियंत्रित वार्म-अप समय होता है क्योंकि अन्य गर्म हो जाते हैं। बैटरी-संचालित नलिकाओं या कुछ रेक्टिफायर में उपयोग किए जाने वाले सीधे गर्म फिलामेंट-प्रकार के कैथोड्स विफल हो सकते हैं यदि तंतु शिथिल हो जाता है, जिससे आंतरिक चाप होता है।अप्रत्यक्ष रूप से गर्म कैथोड में अतिरिक्त उष्मक-टू-कैथोड वोल्टेज तत्वों के बीच रोधन को तोड़ सकता है और उष्मक को नष्ट कर सकता है।

नलिका तत्वों के बीच चाप नलिका को नष्ट कर सकता है। कैथोड के क्रिया-चालन तापमान तक आने से पहले एनोड (प्लेट) पर वोल्टेज लगाने से चाप हो सकता है, या एक रेक्टिफायर के माध्यम से अतिरिक्त धारा खींचकर, जो उत्सर्जन परत को नुकसान पहुंचाता है। आर्क(Arcs) को नलिका के अंदर किसी भी ढीली सामग्री, या अतिरिक्त स्क्रीन वोल्टेज द्वारा भी शुरू किया जा सकता है। नलिका के अंदर एक चाप गैस को नलिका सामग्री से विकसित करने की अनुमति देता है,और आंतरिक इन्सुलेटिंग स्पेसर पर प्रवाहकीय सामग्री जमा कर सकता है ।^[72]

नलिका रेक्टिफायर्स में सीमित धारा क्षमता होती है और दर से अधिक होने से अंततः एक नलिका नष्ट हो जाएगी।

अपक्षयी विफलताएं

अपक्षयी विफलताएं समय के साथ प्रदर्शन की धीमी गिरावट के कारण होती हैं।

नियंत्रण जाल या अभ्रक स्पेसर इंसुलेटर जैसे आंतरिक भागों के अत्यधिक गरम होने के परिणामस्वरूप फंसी हुई गैस नलिका में निकल सकती है , यह प्रदर्शन को कम कर सकता है। नलिका संचालन के दौरान विकसित गैसों को अवशोषित करने के लिए एक प्राप्तकर्ता का उपयोग किया जाता है, लेकिन इसमें गैस के साथ संयोजन करने की सीमित क्षमता होती है। लिफाफा तापमान का नियंत्रण कुछ प्रकार के बक को रोकता है। प्लेट वोल्टेज लागू होने पर असामान्य रूप से उच्च स्तर की आंतरिक गैस वाली एक नलिका एक दृश्यमान नीली चमक प्रदर्शित कर सकती है। प्राप्तकर्ता (एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातु होने के नाते) कई वायुमंडलीय गैसों के खिलाफ प्रभावी है, लेकिन हीलियम जैसी गैसों को निष्क्रिय करने के लिए कोई (या बहुत सीमित) रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं करता है। एक प्रगतिशील प्रकार की विफलता, विशेष रूप से शारीरिक रूप से बड़े लिफाफे जैसे कि कैमरा नलिका और कैथोड-रे नलिका द्वारा उपयोग किए जाने वाले, हीलियम घुसपैठ से आते हैं।। सटीक तंत्र स्पष्ट नहीं है , मेटल-टू-ग्लास लीड-इन सील एक संभावित घुसपैठ स्थल हैं।

नलिका के भीतर गैस और आयन जाल करंट में योगदान करते हैं जो एक निर्वात-नलिका परिपथ के संचालन को बाधित कर सकते हैं।अधिक ऊष्मा का एक अन्य प्रभाव आंतरिक स्पेसर पर धातु के वाष्पों का धीमा जमा होना है, जिसके परिणामस्वरूप अंतर-तत्व रिसाव होता है।

लंबी अवधि के लिए रक्षित नलिका, उष्मक वोल्टेज लागू होने के साथ, उच्च कैथोड अंतराफलक प्रतिरोध विकसित कर सकते हैं और खराब उत्सर्जन विशेषताओं को प्रदर्शित कर सकते हैं। यह प्रभाव विशेष रूप से स्पंद और डिजिटल परिपथ में हुआ, जहां नलिकाओं में विस्तारित समय के लिए कोई प्लेट धारा प्रवाह नहीं था। इस तरह के ऑपरेशन के लिए विशेष रूप से बनावट किए गए नलिका बनाए गए थे।

कैथोड रिक्तीकरण हजारों घंटों के सामान्य उपयोग के बाद उत्सर्जन की हानि है। कभी -कभी उष्मक वोल्टेज को बढ़ाकर, या तो थोड़े समय के लिए या कुछ प्रतिशत की स्थायी वृद्धि के लिए उत्सर्जन को एक समय के लिए बहाल किया जा सकता है। कैथोड की कमी संकेत नलिकाओं में असामान्य थी, लेकिन मोनोक्रोम टेलीविजन कैथोड-रे नलिका की विफलता का एक लगातार कारण था।^[73] इस महंगे घटक के प्रयोग करने योग्य जीवन को कभी -कभी उष्मक वोल्टेज को बढ़ाने के लिए एक बढ़ावा परिवर्तक को फिट करके बढ़ाया गया था।

अन्य विफलताएं

निर्वात नलिका संचालन में दोषों को विकसित कर सकते हैं जो किसी दिए गए उपकरण में एक व्यक्तिगत नलिका को अनुपयुक्त बनाते हैं, हालांकि यह किसी अन्य अनुप्रयोग में संतोषजनक ढंग से प्रदर्शन कर सकता है। माइक्रोफोनिक्स नलिका तत्वों के आंतरिक कंपन को संदर्भित करता है जो नलिका के संकेत को अवांछनीय तरीके से संशोधित करते हैं, ध्वनि या कंपन संग्रह संकेतो को प्रभावित कर सकता है, या यहां तक कि अनियंत्रित गर्जना का कारण बन सकता है यदि एक प्रतिक्रिया पथ (एकता लाभ से अधिक के साथ) एक माइक्रोफोनिक नलिका के बीच विकसित होता है और उदाहरण के लिए, एक लाउडस्पीकर के बीच विकसित होता है। एसी(AC) उष्मक और कैथोड के बीच लीकेज करंट परिपथ में जुड़ सकता है, या उष्मक के सिरों से सीधे निकलने वाले इलेक्ट्रॉन भी संकेत में गुंजन कोअन्तक्षेप कर सकते हैं। आंतरिक संदूषण के कारण रिसाव धारा भी शोर को अन्तक्षेप कर सकता है।^[74] इनमें से कुछ प्रभाव नलिकाओं को छोटे-संकेत ऑडियो उपयोग के लिए अनुपयुक्त बनाते हैं, हालांकि अन्य उद्देश्यों के लिए आपत्तिजनक नहीं हैं। महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए नाममात्र समान नलिकाओं के एक बैच का चयन करना बेहतर परिणाम पैदा कर सकता है।

नलिका पिन गर्मी या गंदगी के कारण गैर-संचालन या उच्च प्रतिरोध सतह फिल्मों को विकसित कर सकते हैं। चालन को बहाल करने के लिए पिन को साफ किया जा सकता है।

परीक्षण

सार्वभौमिक निर्वात नलिका परीक्षक

क्यूम नलिका टेस्टर का उपयोग करके उनके परिपथरी के बाहर निर्वात नलिकाओं का परीक्षण किया जा सकता है।

अन्य निर्वात नलिका उपकरण

अधिकांश छोटे संकेत निर्वात नलिका उपकरणों को अर्धचालकों द्वारा हटा दिया गया है, लेकिन कुछ निर्वात नलिका विद्युत उपकरण अभी भी सामान्य उपयोग में हैं। मैग्नेट्रॉन सभी सूक्ष्म तंरग ओवन में उपयोग की जाने वाली नलिका का प्रकार है। शक्ति अर्धचालक तकनीक में अत्याधुनिक होने के बावजूद, निर्वात नलिका में अभी भी उच्च आवृत्ति वाले आरएफ बिजली उत्पादन के लिए विश्वसनीयता और लागत लाभ हैं।

कुछ नलिका, जैसे मैग्नेट्रोन, ट्रैवलिंग-वेव नलिका, कार्सिनोट्रॉन और क्लिस्ट्रॉन, चुंबकीय और स्थिरविद्युत प्रभावों को मिलाते हैं। ये कुशल (आमतौर पर संकीर्ण-बैंड) आरएफ जनरेटर हैं और अभी भी रडार, सूक्ष्म तंरग ओवन और औद्योगिक हीटिंग में उपयोग करते हैं। ट्रैवलिंग-वेव नलिका (TWTs) बहुत अच्छे प्रवर्धकों हैं और यहां तक कि कुछ संचार उपग्रहों में भी उपयोग किए जाते हैं। उच्च शक्ति वाली क्लिस्ट्रॉन प्रवर्धक नलिका यूएचएफ रेंज में सैकड़ों किलोवाट प्रदान कर सकती हैं।

कैथोड किरण नलिका

कैथोड रे नलिका (CRT) एक निर्वात नलिका है जिसका उपयोग विशेष रूप से प्रदर्शन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। यद्यपि कैथोड किरण नलिकाओं का उपयोग करके अभी भी कई टेलीविजन और कंप्यूटर मॉनिटर हैं, उन्हें तेजी से समतल नामिका डिस्प्ले प्रदशि॔त प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जिनकी कीमतों में गिरावट के बावजूद गुणवत्ता में काफी सुधार हुआ है। यह डिजिटल ऑस्किलोस्कोप (आंतरिक कंप्यूटर और एनालॉग-टू-डिजिटल संपरिवर्तित्र के आधार पर) के बारे में भी सच है, हालांकि पारंपरिक एनालॉग दायरा (सीआरटी पर निर्भर) का उत्पादन जारी है, किफायती हैं, और कई तकनीशियनों द्वारा पसंद किए जाते हैं।^{[citation needed]} एक समय में कई रेडियो "मैजिक आई नलिका" का उपयोग करते थे, एक विशेष प्रकार का सीआरटी जो मीटर की गति के स्थान पर एक फीता रिकॉर्डर में संकेत की शक्ति या आदान स्तर को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता था। एक आधुनिक संकेतक उपकरण, निर्वात फ्लोरोसेंट डिस्प्ले (VFD) भी एक प्रकार का कैथोड रे नलिका है।

एक्स-रे नलिका एक प्रकार की कैथोड-रे नलिका है जो उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों के एनोड से टकराने पर एक्स-रे उत्पन्न करती है।

उच्च-शक्ति मिलीमीटर बैंड तरंगों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले जाइरोट्रॉन या निर्वात मासर, चुंबकीय निर्वात नलिका होते हैं जिसमें उच्च वोल्टेज के कारण एक छोटे सापेक्ष प्रभाव का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को गुच्छ करने के लिए किया जाता है। जाइरोट्रॉन बहुत उच्च शक्तियां (सैकड़ों किलोवाट) उत्पन्न कर सकते हैं। उच्च-शक्ति सुसंगत प्रकाश और यहां तक कि एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए उपयोग किए जाने वाले फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर, उच्च-ऊर्जा कण त्वरक द्वारा संचालित अत्यधिक सापेक्ष निर्वात नलिका हैं। इस प्रकार, ये कैथोड-रे नलिका के प्रकार हैं।

इलेक्ट्रॉन गुणक

एक फोटोमुल्टिप्लियर एक फोटोनलिका है जिसकी संवेदनशीलता इलेक्ट्रॉन गुणन के उपयोग के माध्यम से बहुत बढ़ जाती है। यह द्वितीयक उत्सर्जन के सिद्धांत पर काम करता है, जिससे फोटोकैथोड द्वारा उत्सर्जित एक एकल इलेक्ट्रॉन एक विशेष प्रकार के एनोड से टकराता है जिसे डायनोड के रूप में जाना जाता है, जिससे उस डायनोड से अधिक इलेक्ट्रॉनों को जारी किया जाता है। उन इलेक्ट्रॉनों को एक उच्च वोल्टेज पर एक और डायनोड की ओर त्वरित किया जाता है, अधिक माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को को मुक्त किया जाता है , ऐसे 15 चरण एक बड़ा विस्तार प्रदान करते हैं। ठोस-अवस्था फोटोडेटेक्टर्स (जैसे सिंगल-फोटॉन हिमस्खलन डायोड) में बहुत प्रगति के बावजूद, फोटोमल्टीप्लायर नलिकाओं की एकल-फोटॉन खोजने की क्षमता इस निर्वात नलिका उपकरण को कुछ अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट बनाती है। इस तरह की नलिका का उपयोग गीगर -म्यूलर नलिका (स्वयं एक वास्तविक निर्वात नलिका नहीं) के विकल्प के रूप में आयनकारी विकिरण का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है। ऐतिहासिक रूप से, आधुनिक सीसीडी सारणियों के विकास से पहले टेलीविजन स्टूडियो में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली छवि ऑर्थोकॉन टीवी कैमरा नलिका में भी मल्टीस्टेज इलेक्ट्रॉन गुणन का उपयोग किया जाता था।

दशकों के लिए, इलेक्ट्रॉन-नलिका डिजाइनरों ने लाभ बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रॉन गुणकों के साथ एम्पलीफाइंग नलिकाओं को बढ़ाने की कोशिश की, लेकिन इन्हें कम जीवन का सामना करना पड़ा क्योंकि डायनोड्स के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री नलिका के गर्म कैथोड को "जहर" कर देती थी। (उदाहरण के लिए, दिलचस्प आरसीए 1630 सेकेंडरी-एमिशन नलिका का विपणन किया गया था, लेकिन यह टिक नहीं पाया था।) हालांकि, अंततः, नीदरलैंड के फिलिप्स ने ईएफपी 60 नलिका विकसित की जिसका जीवनकाल संतोषजनक था और कम से कम एक उत्पाद, एक प्रयोगशाला पल्स जनरेटर में इस्तेमाल किया गया था। उस समय तक, ट्रांजिस्टर तेजी से सुधार कर रहे थे, क्योकि इस तरह के विकास को अनावश्यक बना दिया गया था।

यह एक प्रकार का गुणक है, जिसे "चैनल इलेक्ट्रॉन गुणक" कहा जाता है, व्यक्तिगत डायनोड्स का उपयोग नहीं करता है, लेकिन इसमें एक घुमावदार नलिका होती है, जैसे कि एक हेलिक्स, जो अच्छे माध्यमिक उत्सर्जन के साथ सामग्री के साथ अंदर पर लेपित होती है। द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों को पकड़ने के लिए एक प्रकार का फ़नल होता है। यह एक निरंतर डायनोड प्रतिरोधक था, और इसके छोर इलेक्ट्रॉनों के बार -बार कैस्केड बनाने के लिए पर्याप्त वोल्टेज से जुड़ते थे। सूक्ष्म चैनल प्लेट में छवि प्लेन पर एकल चरण इलेक्ट्रॉन मल्टीप्लायरों की एक सारणी होती है, इनमें से कई को तब ढेर किया जा सकता है जब इसका उपयोग, उदाहरण के लिए, एक छवि गहनता के रूप में किया जा सकता है जिसमें असतत चैनल फ़ोकसिंग के लिए स्थानापन्न करते हैं।

टेक्ट्रोनिक्स ने फॉस्फोर परत के पीछे एक चैनल इलेक्ट्रॉन गुणक प्लेट के साथ एक उच्च-प्रदर्शन वाला वाइडबैंड ऑसिलोस्कोप सीआरटी बनाया। यह प्लेट बड़ी संख्या में लघु व्यक्तिगत c.e.m. की एक बंडल सरणी थी ,जिसे नलिकाओं ने कम-धारा किरण को स्वीकार करने के लिए और व्यावहारिक चमक का प्रदर्शन प्रदान करने के लिए इसे तेज कर दिया। नलिकाओं ने कम-वर्तमान किरण को स्वीकार कर लिया और व्यावहारिक चमक का प्रदर्शन प्रदान करने के लिए इसे तेज कर दिया। (वाइडबैंड इलेक्ट्रॉन गन के इलेक्ट्रॉन प्रकाशिकी फॉस्फोर को सीधे उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त धारा प्रदान नहीं कर सकी।)

21 वीं सदी में निर्वात नलिका

आला अनुप्रयोग

हालांकि अधिकांश एम्पलीफाइंग, स्विचिंग और रेक्टीफाइंग अनुप्रयोगों में निर्वात नलिकाओं को बड़े पैमाने पर ठोस-अवस्था उपकरणों से बदल दिया गया है, लेकिन कुछ अपवाद हैं। ऊपर उल्लिखित विशेष कार्यों के अतिरिक्त, नलिकाओं में अभी भी कुछ विशिष्ट अनुप्रयोग हैं।

सामान्य तौर पर, निर्वात नलिका क्षणिक ओवरवॉल्टेज के लिए संबंधित ठोस-अवस्था वाले घटकों की तुलना में बहुत कम संवेदनशील होते हैं, जैसे कि मुख्य वोल्टेज सर्ज या बिजली, परमाणु विस्फोटों का विद्युत चुम्बकीय स्पंद प्रभाव,^[75] या विशाल सौर चमक द्वारा निर्मित भू -चुंबकीय तूफान आदि।^[76] अधिक व्यावहारिक और कम खर्चीली ठोस-अवस्था तकनीक के समान अनुप्रयोगों के लिए उपलब्ध होने के बाद, इस संपत्ति ने उन्हें कुछ सैन्य अनुप्रयोगों के लिए उपयोग में रखा, उदाहरण के लिए मिग (MiG) -25 के साथ इसका उपयोग किया गया।^[75]

निर्वात नलिका अभी भी^[when?] औद्योगिक रेडियो आवृत्ति हीटिंग, कण त्वरक, और प्रसारण ट्रांसमीटर जैसे अनुप्रयोगों में रेडियो आवृत्तियों पर उच्च शक्ति उत्पन्न करने में ठोसअवस्था उपकरणों के लिए व्यावहारिक विकल्प होते है। यह आवृत्तियों पर विशेष रूप से सच है जहां क्लिस्ट्रॉन और ट्रैवलिंग-वेव नलिका जैसे उपकरण धारा अर्धचालक उपकरणों का उपयोग करके अप्राप्य बिजली के स्तर पर प्रवर्धन प्रदान करते हैं। घरेलू सूक्ष्म तंरग ओवन एक मैग्नेट्रोन नलिका का उपयोग कुशलतापूर्वक सैकड़ों वाट सूक्ष्म तंरग शक्ति उत्पन्न करने के लिए करता है। ठोस-अवस्था उपकरण जैसे गैलियम नाइट्राइड प्रतिस्थापन का वादा कर रहे हैं, लेकिन बहुत महंगे हैं और अभी भी^[when?] विकास में है ।

सैन्य अनुप्रयोगों में, एक उच्च शक्ति वाली निर्वात नलिका 10-100 मेगावाट संकेत उत्पन्न कर सकती है जो एक असुरक्षित रिसीवर के परिद्रश्य को जला सकती है। ऐसे उपकरणों को गैर-परमाणु विद्युत चुम्बकीय हथियार माना जाता है ,उन्हें 1990 के दशक के अंत में यू.एस. और रूस दोनों द्वारा पेश किया गया था^{[citation needed]} ।

ऑडीओफाइल्स

70-वाट नलिका-हाइब्रिड ऑडियो एम्पलीफायर

तीन क्षेत्रों में व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य नलिका प्रवर्धक बनाने के लिए पर्याप्त लोग नलिका ध्वनि पसंद करते हैं, गीत वाद्ययंत्र (जैसे, गिटार) प्रवर्धकों , रिकॉर्डिंग स्टूडियो में उपयोग किए जाने वाले उपकरण, और ऑडियोफाइल उपकरण आदि ।^[77]

कई गिटारवादक ठोस-अवस्था मॉडल के लिए वाल्व प्रवर्धकों का उपयोग करना पसंद करते हैं, अक्सर जिस तरह से वे हद से ज़्यादा होने पर विकृत हो जाते हैं।^[78] कोई भी प्रवर्धक केवल एक निश्चित मात्रा में एक संकेत को सटीक रूप से बढ़ा सकता है, इस सीमा के बाद, प्रवर्धक संकेत को विकृत करना शुरू कर देगा। विभिन्न परिपथ अलग-अलग तरीकों से संकेत को विकृत करेंगे; कुछ गिटारवादक निर्वात नलिकाओं की विकृति विशेषताओं को पसंद करते हैं। अधिकांश लोकप्रिय विंटेज मॉडल निर्वात नलिका का उपयोग करते हैं।^{[citation needed]}

डिस्प्ले

कैथोड रे नलिका

कैथोड रे नलिका 21 वीं सदी की शुरुआत में टेलीविज़न और कंप्यूटर मॉनिटर के लिए प्रमुख प्रदर्शन तकनीक थी। हालांकि, एलसीडी समतल नामिका प्रौद्योगिकी की तेजी से प्रगति और गिरती कीमतों ने जल्द ही इन उपकरणों में सीआरटी की जगह ले ली।^[79] 2010 तक, अधिकांश CRT उत्पादन समाप्त हो गया था।^[80]

क्षेत्र इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक का उपयोग करने वाली निर्वात नलिका

21वीं सदी के शुरुआती वर्षों में निर्वात नलिकाओं में दिलचस्पी बढ़ी है, जैसा कि एकीकृत परिपथ प्रौद्योगिकी में होता है वैसा इस बार एक समतल सिलिकॉन सब्सट्रेट पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक के साथ हुआ। इस विषय को अब निर्वात नैनोविद्युत्स कहा जाता है।^[81] सबसे आम बनावट एक बड़े क्षेत्र के क्षेत्र इलेक्ट्रॉन स्रोत के रूप में एक ठंडे कैथोड का उपयोग करता है (उदाहरण के लिए एक क्षेत्र उत्सर्जक सरणी)। इन उपकरणों के साथ, इलेक्ट्रॉनों को बड़ी संख्या में बारीकी से अलग-अलग व्यक्तिगत उत्सर्जन स्थलों से क्षेत्र-उत्सर्जित किया जाता है।

इस तरह के एकीकृत माइक्रोनलिका ब्लूटूथ और वाई-फाई ट्रांसमिशन के लिए, और रडार और उपग्रह संचार में मोबाइल फोन सहित सूक्ष्म तंरग उपकरणों में आवेदन पा सकते हैं।^{[citation needed]} As of 2012^[update] (2012 तक), क्षेत्र उत्सर्जन प्रदर्शन प्रौद्योगिकी में संभावित अनुप्रयोगों के लिए उनका अध्ययन किया जा रहा था, लेकिन महत्वपूर्ण उत्पादन समस्याएं थीं^{[citation needed]}

2014 तक, नासा के एम्स रिसर्च सेंटर को सीएमओएस तकनीकों का उपयोग करके उत्पादित निर्वात-चैनल ट्रांजिस्टर पर काम करने की सूचना मिली थी।^[82]

विशेषताएँ

विशिष्ट ट्रायोड प्लेट विशेषताएँ

एक निर्वात नलिका का अंतरिक्ष चार्ज

जब एक कैथोड को गर्म किया जाता है और 1050 डिग्री केल्विन (777 डिग्री सेल्सियस) के आसपास के ऑपरेटिंग तापमान तक पहुंच जाता है, तो इसकी सतह से मुक्त इलेक्ट्रॉनों को संचालित किया जाता है। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच के खाली स्थान में एक बादल बनाते हैं, जिसे स्पेस आवेश के रूप में जाना जाता है। यह स्पेस आवेश क्लाउड इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति करता है जो कैथोड से एनोड तक धारा प्रवाह बनाते हैं। चूंकि परिपथ के संचालन के दौरान इलेक्ट्रॉनों को एनोड के लिए तैयार किया जाता है, इसलिए नए इलेक्ट्रॉन स्पेस आवेश को फिर से भरने के लिए कैथोड को उबाल देंगे।^[83] अंतरिक्ष आवेश विद्युत क्षेत्र का एक उदाहरण है।

वोल्टेज - निर्वात नलिका की धारा की विशेषताएं

एक या एक से अधिक नियंत्रण जाल वाले सभी नलिकाओं को नियंत्रण जाल पर लागू एक एसी (वैकल्पिक धारा) आदान वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जबकि परिणामी प्रवर्धित संकेत एनोड पर धारा के रूप में दिखाई देता है। एनोड पर रखे गए उच्च वोल्टेज के कारण, एक अपेक्षाकृत छोटा एनोड करंट मूल संकेत वोल्टेज के मूल्य पर ऊर्जा में काफी वृद्धि का प्रतिनिधित्व कर सकता है। गर्म कैथोड से संचालित अंतरिक्ष आवेश इलेक्ट्रॉन सकारात्मक एनोड को दृढ़ता से आकर्षित करते हैं। एक नलिका में नियंत्रण जाल जाल के थोड़े नकारात्मक मान के साथ छोटे एसी संकेत करंट को मिलाकर इस करंट प्रवाह को मध्यस्थ करता है। जब संकेत साइन (एसी) तरंग को जाल पर लागू किया जाता है, तो यह इस नकारात्मक मूल्य पर सवारी करता है, एसी संकेत तरंग में परिवर्तन के रूप में इसे सकारात्मक और नकारात्मक दोनों तरह से चलाता है।

यह संबंध प्लेट अभिलक्षण वक्रों के एक सेट के साथ दिखाया गया है (ऊपर उदाहरण देखें), जो नेत्रहीन प्रदर्शित करते हैं कि एनोड ( $I a$ ) से उत्पादन करंट कैसे जाल( $V g$ ), पर लागू एक छोटे आदान वोल्टेज से प्रभावित हो सकता है, किसी भी दिए गए एनोड के लिए प्लेट पर वोल्टेज ( $V a$ )।

प्रत्येक नलिका में ऐसे विशिष्ट वक्रों का एक अनूठा सेट होता है। वक्र ग्राफिक रूप से जाल-टू-कैथोड वोल्टेज में बहुत छोटे परिवर्तन द्वारा संचालित तात्कालिक प्लेट धारा में परिवर्तन से संबंधित हैं ( $V gk$ ) क्योंकि आदान संकेत बदलता रहता है

V-I विशेषता प्लेट और कैथोड के आकार और सामग्री पर निर्भर करती है।^[84] वोल्टेज प्लेट और प्लेट धारा के बीच अनुपात को व्यक्त करें।^[85]

वी-आई(V-I) वक्र (फिलामेंट्स, प्लेट करंट में वोल्टेज)
प्लेट करंट, प्लेट वोल्टेज विशेषताओं
प्लेट की डीसी प्लेट प्रतिरोध - प्रत्यक्ष धारा के एनोड और कैथोड के बीच के पथ की प्रतिरोध
प्लेट का एसी प्लेट प्रतिरोध - प्रत्यावर्ती धारा के एनोड और कैथोड के बीच पथ का प्रतिरोध

स्थिरविद्युत क्षेत्र का आकार

स्थिरविद्युत क्षेत्र का आकार नलिका में दो या दो से अधिक प्लेटों के बीच का आकार होता है।

पेटेंट

U.S. Patent 803,684- निरंतर धाराओं में वैकल्पिक बिजली की धाराओं को परिवर्तित करने के लिए (फ्लेमिंग वाल्व पेटेंट)
U.S. Patent 841,387—स
U.S. Patent 879,532-डे वन के तीन विद्युदग्र ऑडियन

यह भी देखें

बोगी मान- निर्माता के घोषित पैरामीटर मानों को क्लिन करें
Fetron- एक ठोस-राज्य, प्लग-संगत, वैक्यूम ट्यूबों के लिए प्रतिस्थापन
वैक्यूम ट्यूबों की सूची - प्रकार की संख्याओं की एक सूची।
वैक्यूम-ट्यूब कंप्यूटरों की सूची
मुलार्ड -फिलिप्स ट्यूब पदनाम
निक्सी ट्यूब- एक गैस से भरा डिस्प्ले डिवाइस कभी-कभी वैक्यूम ट्यूब के रूप में गलत तरीके से किया जाता है
रेटमा ट्यूब पदनाम
आरएमए ट्यूब पदनाम
रूसी ट्यूब पदनाम
ट्यूब कैडी
ट्यूब परीक्षक
वाल्व एम्पलीफायर
Zetatron

व्याख्यात्मक नोट्स

संदर्भ

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बाहरी संबंध

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"Tubes Vs. Transistors: Is There an Audible Difference?"—1972 AES paper on audible differences in sound quality between vacuum tubes and transistors.
The cathode ray tube site
O'Neill's Electronic museum—vacuum tube museum
Vacuum tubes for beginners—Japanese Version
NJ7P Tube Database—Data manual for tubes used in North America.
Vacuum tube data sheet locator
Characteristics and datasheets
Tuning eye tubes

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v t e थर्मियोनिक वाल्व
सैद्धांतिक सिद्धांत	किसी गर्म स्त्रोत से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन समारोह का कार्य हॉट कैथोड अंतरिक्ष प्रभार नियंत्रण ग्रिड शमन ग्रिड एनोड ग्लोइंग एनोड गेट्टर
प्रकार	डायोड ऑडिशन ट्रायोड एकोर्न ट्यूब न्यूविस्टर टेट्रोड बीम टेट्रोड पेंटोड पेंटाग्रिड (हेक्सोड, हेप्टोड, ऑक्टोड) नोनोड कैथोड रे ट्यूब एडिट्रॉन पिछड़े-लहर थरथरानवाला बीम विक्षेपण ट्यूब चरित्र कॉम्पैक्ट्रॉन ईडोफोर आइकोनोस्कोप प्रेरक आउटपुट ट्यूब किनेस्कोप क्लिस्ट्रॉन मैजिक आई मैग्नेट्रॉन मोनोस्कोप फोटोट्यूब फोटोमल्टीप्लायर सेलेक्ट्रॉन ट्यूब स्टोरेज ट्यूब सटन ट्यूब तलारिया प्रोजेक्टर ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब ट्रोकोट्रॉन वीडियो कैमरा ट्यूब विलियम्स ट्यूब फ्लेमिंग वाल्व
नंबरिंग सिस्टम	आरएमए आरईटीएमए मार्कोनी-ओसराम मुलार्ड-फिलिप्स जेआईएस रूसी
उदाहरण	वैक्यूम ट्यूबों की सूची ट्यूब सॉकेट की सूची

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