केविटी मैग्नेट्रॉन: Difference between revisions
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[[Image:Magnetron section transverse to axis.JPG|thumb|एक अलग खंड के साथ एक समान मैग्नेट्रॉन हटा दिया गया।केंद्रीय कैथोड दिखाई दे रहा है, शीर्ष पर माइक्रोवेव का संचालन करने वाले एंटीना मैग्नेट नहीं दिखाए गए हैं।]] | [[Image:Magnetron section transverse to axis.JPG|thumb|एक अलग खंड के साथ एक समान मैग्नेट्रॉन हटा दिया गया।केंद्रीय कैथोड दिखाई दे रहा है, शीर्ष पर माइक्रोवेव का संचालन करने वाले एंटीना मैग्नेट नहीं दिखाए गए हैं।]] | ||
[[Image:Magnetron MI-189W.jpg|thumb|सोवियत विमान के रडार से अप्रचलित 9 गीगाहर्ट्ज़ मैग्नेट्रोन ट्यूब और मैग्नेट। ट्यूब दो घोड़े की नाल के आकार के [[alnico]] मैग्नेट ''(ऊपर, नीचे)'' के ध्रुवों के बीच आलिंगनबद्ध है, जो ट्यूब की धुरी के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। माइक्रोवेव वेवगाइड एपर्चर ''(टॉप)'' से उत्सर्जित होते हैं, जो उपयोग में माइक्रोवेव को रडार एंटीना तक ले जाने वाले वेवगाइड से जुड़ा होता है। आधुनिक ट्यूब [[दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक]] एस, इलेक्ट्रोमैग्नेट या [[फेराइट चुंबक]] एस का उपयोग करते हैं जो बहुत कम भारी होते हैं. ]] | [[Image:Magnetron MI-189W.jpg|thumb|सोवियत विमान के रडार से अप्रचलित 9 गीगाहर्ट्ज़ मैग्नेट्रोन ट्यूब और मैग्नेट। ट्यूब दो घोड़े की नाल के आकार के [[alnico]] मैग्नेट ''(ऊपर, नीचे)'' के ध्रुवों के बीच आलिंगनबद्ध है, जो ट्यूब की धुरी के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। माइक्रोवेव वेवगाइड एपर्चर ''(टॉप)'' से उत्सर्जित होते हैं, जो उपयोग में माइक्रोवेव को रडार एंटीना तक ले जाने वाले वेवगाइड से जुड़ा होता है। आधुनिक ट्यूब [[दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक]] एस, इलेक्ट्रोमैग्नेट या [[फेराइट चुंबक]] एस का उपयोग करते हैं जो बहुत कम भारी होते हैं. ]] | ||
''' कैविटी मैग्नेट्रॉन '''एक उच्च-शक्ति [[ वैक्यूम ट्यूब | वैक्यूम ट्यूब (निर्वात नली)]] है, जिसका उपयोग [[ रडार |रडार]] सिस्टम में किया जाता है और वर्तमान में[ | ''' कैविटी मैग्नेट्रॉन '''एक उच्च-शक्ति [[ वैक्यूम ट्यूब | वैक्यूम ट्यूब (निर्वात नली)]] है, जिसका उपयोग [[ रडार |रडार]] सिस्टम में किया जाता है और वर्तमान में [https://en.wikipedia.org/wiki/Microwave_oven|'''माइक्रोवेव ओवन (सूक्ष्मतरंग भट्टी)'''] और रैखिक कण त्वरक में किया जाता है। यह एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ [[ इलेक्ट्रॉन | इलेक्ट्रॉन (अतिसूक्ष्म परमाणु)]] की धारा की पारस्परिक क्रिया का उपयोग करके [[ माइक्रोवेव |माइक्रोवेव (सूक्ष्म तरंग]]) उत्पन्न करता है, जबकि कोटर अनुनादक की एक श्रृंखला को आगे बढ़ाते हुए धातु ब्लॉक में छोटे, खुले गुहा हैं। इलेक्ट्रॉन गुहाओं से गुजरते हैं और माइक्रोवेव(सूक्ष्मतरंग) के भीतर दोलन करते हैं, जब ये हवा की धारा से उत्साहित होते हैं ,तो सीटी के समान एक ध्वनि का उत्पादन करते हैं।[[ गुंजयमान आवृत्ति | अनुनाद आवृत्त्ति]] की व्यवस्था गुहाओं के भौतिक आयामों द्वारा निर्धारित की जाती है। अन्य वैक्यूम ट्यूबों [[वैक्यूम ट्यूब|(निर्वात नली]]) के विपरीत, जैसे कि [[ क्लेस्ट्रॉन |क्लेस्ट्रॉन]] या [https://en.wikipedia.org/wiki/Traveling-wave_tube|'''ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब'''] (TWT), मैग्नेट्रॉन एक लागू माइक्रोवेव सिग्नल (सूक्ष्म संकेतक) की तीव्रता को बढ़ाने के लिए [[एम्पलीफायर|एम्पलीफायर (प्रवर्धक)]] के रूप में कार्य नहीं कर सकता है; मैग्नेट्रॉन पूरी तरह से [[ इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर |ऑसिलेटर]] (दोलक) के रूप में कार्य करता है, जो वैक्यूम ट्यूब(निर्वात नली) को आपूर्ति की गई प्रत्यक्ष वर्तमान बिजली से एक माइक्रोवेव(सूक्ष्मतरंग) सिग्नल उत्पन्न करता है। | ||
एक विद्युत धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने के साधन के रूप में चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग 1906 में | एक विद्युत धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने के साधन के रूप में चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग 1906 में [[ ली डे फॉरेस्ट |ली डे फॉरेस्ट]] द्वारा [[ ऑडिशन |ऑडियन]] (एक इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टिंग या एम्पलीफाइंग वैक्यूम ट्यूब) के आविष्कार द्वारा प्रेरित किया गया था। अल्बर्ट हल जनरल इलेक्ट्रिक रिसर्च लेबोरेटरी ने मैग्नेट्रॉन का विकास, शुरू किया था, डी फॉरेस्ट के पेटेंट से बचने के लिए<ref name = Redhead>रेडहेड, पॉल ए।, द आविष्कार ऑफ द कैविटी मैग्नेट्रोन और कनाडा में इसका परिचय और यू.एस.ए., '' ला फिजिक एयू कनाडा '', 200 नवंबर</ref> लेकिन ये कभी भी पूरी तरह से सफल नहीं हो सके। अन्य प्रयोगकर्ताओं ने हल (Hull) के काम पर ध्यान दिया और 1924 में जर्मनी में हबैन द्वारा दो कैथोड् का उपयोग शुरू किया गया था। आगे के शोध को तब तक सीमित किया गया था जब तक कि ओकाबे के 1929 के जापानी पेपर ने सेंटीमीटर-तरंग दैर्ध्य संकेतों के उत्पादन को ध्यान में रखा, जिसने दुनिया भर में दिलचस्पी जगाई। कई कैथोड् के साथ मैग्नेट्रान का विकास 1934 में[[ बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज | बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज]] के, ए एल सैमुअल (A. L. Samuel) द्वारा प्रस्तावित, 1934 में पोस्टुमस और 1935 में [[ हंस हॉलमैन |हंस हॉलमैन]] द्वारा डिजाइन किया गया था। उत्पादन फिलिप्स, जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी (जीईसी), टेलीफंकन और अन्य द्वारा लिया गया था, जो शायद 10 डब्ल्यू आउटपुट तक सीमित था। इस समय तक [[ Klystron |Klystron]] अधिक शक्ति का उत्पादन कर रहा था और मैग्नेट्रॉन का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया था, हालांकि 1936 में USSR में अलेक्सरेफ और दुर्भावना द्वारा एक 300W डिवाइस का निर्माण किया गया था (1940 में प्रकाशित)<ref name = Redhead/> | ||
''' | '''कैविटी मैग्नेट्रॉन''' 1940 में इंग्लैंड के बर्मिंघम विश्वविद्यालय में जॉन रान्डेल और हैरी बूट द्वारा पेश किया गया एक क्रांतिकारी सुधार था।<ref>{{cite web |title=The Magnetron |url=http://histru.bournemouth.ac.uk/Oral_History/Talking_About_Technology/radar_research/the_magnetron.html |date=1995–2009 |publisher=Bournemouth University |access-date=23 August 2009 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20110726124412/http://histru.bournemouth.ac.uk/Oral_History/Talking_About_Technology/radar_research/the_magnetron.html |archive-date=26 July 2011 }}</ref> उनके पहले कार्य के नमूने ने 10 सेमी तरंग दैर्ध्य पर सैकड़ों वाट का उत्पादन किया, यह एक अभूतपूर्व उपलब्धि थी।<ref name="Magnetron"/> हफ्तों के भीतर, जीईसी के इंजीनियरों ने इसे एक किलोवाट से अधिक में सुधार किया, और महीनों के भीतर 25 किलोवाट, 1941 तक 100 किलोवाट से अधिक और 1943 तक एक मेगावाट की ओर सुधार दिया। उच्च शक्ति सपन्द को एक छोटी किताब के आकार के उपकरण से उत्पन्न किया गया था केवल सेंटीमीटर लंबे एंटीना से प्रेषित होता है और परिमाण के क्रम द्वारा व्यावहारिक रडार प्रणालियों के आकार को कम करता है<ref name=tricks>{{cite journal |last=Schroter |first=B. |date=Spring 2008 |title=How important was Tizard's Box of Tricks? |journal=Imperial Engineer |volume=8 |pages=10 |url=http://www3.imperial.ac.uk/pls/portallive/docs/1/44009701.PDF |access-date=2009-08-23 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20110617100908/http://www3.imperial.ac.uk/pls/portallive/docs/1/44009701.PDF |archive-date=2011-06-17 }}</ref> नए रडार [[ नाइट-फाइटर |नाइट-फाइटर]], [[ गश्ती विमान |एंटी-सबमरीन विमान]] और यहां तक कि सबसे छोटे एस्कॉर्ट जहाजों के लिए दिखाई दिए<ref name=tricks /> और उस बिंदु से द्वितीय विश्व युद्ध के मित्र राष्ट्रों ने रडार में एक नेतृत्व किया कि जर्मनी और जापान में उनके समकक्ष कभी भी बंद करने में सक्षम नहीं थे। युद्ध के अंत तक, व्यावहारिक रूप से हर सहयोगी रडार एक मैग्नेट्रोन पर आधारित था। | ||
युद्ध के बाद की अवधि में मैग्नेट्रॉन का उपयोग रडार में किया जाता रहा, लेकिन 1960 के दशक में उच्च-शक्ति[[ क्लेस्ट्रॉन ]]और [[ ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब |ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब]] के रूप में लोकप्रियता से कम हो गया । मैग्नेट्रॉन की एक प्रमुख विशेषता यह है कि इसका आउटपुट सिग्नल आवृत्ति और चरण दोनों में पल्स में बदल जाता | युद्ध के बाद की अवधि में मैग्नेट्रॉन का उपयोग रडार में किया जाता रहा, लेकिन 1960 के दशक में उच्च-शक्ति[[ क्लेस्ट्रॉन ]]और [[ ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब |ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब]] के रूप में लोकप्रियता से कम हो गया । मैग्नेट्रॉन की एक प्रमुख विशेषता यह है कि इसका आउटपुट सिग्नल आवृत्ति और चरण दोनों में पल्स से पल्स में बदल जाता है। यह [[ मूविंग टारगेट इंडिकेशन |मूविंग टारगेट इंडिकेशन]] (गतिमान लक्ष्य संकेत) को प्रदर्शित करने और[[ अव्यवस्था (रडार) | अव्यवस्था]] (इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में अवांछित गूँज, विशेष रूप से राडार के संदर्भ में )को रडार प्रदर्शन से हटाने के लिए पल्स-टू-पल्स (स्पंद से स्पंद) तुलना के लिए इसे कम उपयुक्त बनाता है।<ref name="brookner">{{cite journal|last1=Brookner|first1=Eli|title=From ''10,000 magee to ''7 magee and ''10 transmitter and receiver (T/R) on single chip|journal=2010 International Conference on the Origins and Evolution of the Cavity Magnetron|pages=1–2|date=19–20 April 2010|doi=10.1109/CAVMAG.2010.5565574|isbn=978-1-4244-5609-3}}</ref> मैग्नेट्रॉन कुछ रडार सिस्टम में उपयोग में रहता है, लेकिन माइक्रोवेव ओवन के लिए कम लागत वाले स्रोत के रूप में बहुत अधिक सामान्य हो गया है। इस रूप में, एक अरब से अधिक मैग्नेट्रॉन आज उपयोग में हैं। <ref name=brookner/><ref>MA, L. {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081010092937/http://www.elec.qmul.ac.uk/antennas/documents/thesis_LiliMA.pdf |date=2008-10-10 }}।लंदन विश्वविद्यालय पीएच.डी.थीसिस। '' दिसंबर 2004. 2009-08-23 तक पहुँचा</ref> | ||
== निर्माण और संचालन == | == निर्माण और संचालन == | ||
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यदि एक तीसरा इलेक्ट्रोड (जिसे [[ नियंत्रण ग्रिड |नियंत्रण ग्रिड]] कहा जाता है) कैथोड और एनोड के बीच रखा जाता है, तो कैथोड और एनोड के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को इस तीसरे इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज को अलग करके विनियमित किया जा सकता है। यह परिणामी इलेक्ट्रॉन ट्यूब (जिसे[[ ट्रायोड ]]कहा जाता है, क्योंकि अब इसमें तीन इलेक्ट्रोड हैं) को [[ एम्पलीफायर |एम्पलीफायर]] (प्रवर्धक) के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है, क्योंकि नियंत्रण ग्रिड पर लागू विद्युत आवेश में छोटे बदलाव के परिणामस्वरूप कैथोड और एनोड के बीच बहने वाले इलेक्ट्रॉनों के बहुत बड़े प्रवाह में समान भिन्नता होगी।<ref>{{cite web|url=http://zipcon.net/'''swhite/docs/physics/electronics/Valves.html|title=Electric Valves: Diodes, Triodes, and Transistors|first=Steve|last=White|website=zipcon.net|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170825070438/http://www.zipcon.net/'''swhite/docs/physics/electronics/Valves.html|archive-date=25 August 2017}}</ref> | यदि एक तीसरा इलेक्ट्रोड (जिसे [[ नियंत्रण ग्रिड |नियंत्रण ग्रिड]] कहा जाता है) कैथोड और एनोड के बीच रखा जाता है, तो कैथोड और एनोड के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को इस तीसरे इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज को अलग करके विनियमित किया जा सकता है। यह परिणामी इलेक्ट्रॉन ट्यूब (जिसे[[ ट्रायोड ]]कहा जाता है, क्योंकि अब इसमें तीन इलेक्ट्रोड हैं) को [[ एम्पलीफायर |एम्पलीफायर]] (प्रवर्धक) के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है, क्योंकि नियंत्रण ग्रिड पर लागू विद्युत आवेश में छोटे बदलाव के परिणामस्वरूप कैथोड और एनोड के बीच बहने वाले इलेक्ट्रॉनों के बहुत बड़े प्रवाह में समान भिन्नता होगी।<ref>{{cite web|url=http://zipcon.net/'''swhite/docs/physics/electronics/Valves.html|title=Electric Valves: Diodes, Triodes, and Transistors|first=Steve|last=White|website=zipcon.net|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170825070438/http://www.zipcon.net/'''swhite/docs/physics/electronics/Valves.html|archive-date=25 August 2017}}</ref> | ||
=== | === हल (Hull) या एकल-एनोड मैग्नेट्रॉन === | ||
नियंत्रण के लिए | नियंत्रण के लिए ग्रिड का उपयोग करने का विचार फिलिप लेनार्ड द्वारा आविष्कार किया गया था, जिन्हें भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला था। संयुक्त राज्य अमेरिका में इसे बाद में ली डे फॉरेस्ट द्वारा पेटेंट कराया गया, जिसके परिणामस्वरूप वैकल्पिक ट्यूब डिजाइनों में काफी शोध हुआ जो उनके पेटेंट से बचता था। एक विचार के तहत वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए एक विद्युत आवेश के बजाय एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया, जिससे मैग्नेट्रॉन ट्यूब का विकास हुआ था। इस डिजाइन में, ट्यूब को दो इलेक्ट्रोड के साथ बनाया गया था, आमतौर पर केंद्र में एक धातु की छड़ के रूप में कैथोड के साथ, और इसके चारों ओर एक सिलेंडर के रूप में एनोड था। ट्यूब को घोड़े की नाल के चुंबक के ध्रुवों के बीच रखा गया था।<ref name=mag>{{cite web|url=http://electriciantraining.tpub.com/14183/css/14183_103.htm|title=The Magnetron|website=electriciantraining.tpub.com|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160303222027/http://electriciantraining.tpub.com/14183/css/14183_103.htm|archive-date=3 March 2016}}</ref> और इस तरह की व्यवस्था की गई कि चुंबकीय क्षेत्र को इलेक्ट्रोड के अक्ष के समानांतर संरेखित किया गया था। | ||
कोई चुंबकीय क्षेत्र मौजूद नहीं होने के कारण, ट्यूब एक डायोड के रूप में संचालित होती है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को सीधे कैथोड से एनोड तक प्रवाहित किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, इलेक्ट्रॉनों को [[ बाएं हाथ के नियम |बाएं हाथ के नियम]] के अनुसार, गति की दिशा में समकोण पर एक बल का अनुभव होगा। इसमें, इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच एक घुमावदार पथ का अनुसरण करते हैं। पथ की वक्रता को[[ इलेक्ट्रोमैग्नेट | इलेक्ट्रोमैग्नेट (विद्युत चुंबक]]) का उपयोग करके या इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत क्षमता को बदलकर या तो चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन करके नियंत्रित किया जा सकता है। | कोई चुंबकीय क्षेत्र मौजूद नहीं होने के कारण, ट्यूब एक डायोड के रूप में संचालित होती है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को सीधे कैथोड से एनोड तक प्रवाहित किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, इलेक्ट्रॉनों को [[ बाएं हाथ के नियम |बाएं हाथ के नियम]] के अनुसार, गति की दिशा में समकोण पर एक बल का अनुभव होगा। इसमें, इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच एक घुमावदार पथ का अनुसरण करते हैं। पथ की वक्रता को[[ इलेक्ट्रोमैग्नेट | इलेक्ट्रोमैग्नेट (विद्युत चुंबक]]) का उपयोग करके या इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत क्षमता को बदलकर या तो चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन करके नियंत्रित किया जा सकता है। | ||
बहुत उच्च चुंबकीय क्षेत्र समायोजन में इलेक्ट्रॉनों को कैथोड पर वापस जाने के लिए मजबूर किया जाता है, जो वर्तमान प्रवाह को रोकता है। विपरीत चरम पर, बिना किसी क्षेत्र के, इलेक्ट्रॉन सीधे कैथोड से एनोड तक प्रवाहित होने के लिए स्वतंत्र हैं। दो चरम सीमाओं के बीच एक बिंदु है, '''क्रांतिक मान '''या''' हल कट-ऑफ चुंबकीय क्षेत्र''' (और कट-ऑफ वोल्टेज), जहां इलेक्ट्रॉन सिर्फ एनोड तक पहुंचते हैं। सूक्ष्मतरंग बिंदु के आसपास के क्षेत्रों में, उपकरण एक ट्रायोड के समान संचालित होता है। हालांकि, चुंबकीय नियंत्रण, [[ हिस्टैरिसीस |हिस्टैरिसीस]] और अन्य प्रभावों के कारण | बहुत उच्च चुंबकीय क्षेत्र समायोजन में इलेक्ट्रॉनों को कैथोड पर वापस जाने के लिए मजबूर किया जाता है, जो वर्तमान प्रवाह को रोकता है। विपरीत चरम पर, बिना किसी क्षेत्र के, इलेक्ट्रॉन सीधे कैथोड से एनोड तक प्रवाहित होने के लिए स्वतंत्र हैं। दो चरम सीमाओं के बीच एक बिंदु है, '''क्रांतिक मान '''या''' हल कट-ऑफ चुंबकीय क्षेत्र''' (और कट-ऑफ वोल्टेज), जहां इलेक्ट्रॉन सिर्फ एनोड तक पहुंचते हैं। सूक्ष्मतरंग बिंदु के आसपास के क्षेत्रों में, उपकरण एक ट्रायोड के समान संचालित होता है। हालांकि, चुंबकीय नियंत्रण, [[ हिस्टैरिसीस |हिस्टैरिसीस]] और अन्य प्रभावों के कारण एक पारंपरिक ट्रायोड में एक नियंत्रण ग्रिड का उपयोग करके इलेक्ट्रोस्टैटिक नियंत्रण की तुलना में वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए एक धीमी और कम वफादार प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप (अधिक वजन और जटिलता का उल्लेख नहीं करना), इसलिए मैग्नेट्रॉन का पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों में सीमित उपयोग देखा। | ||
यह देखा गया कि जब मैग्नेट्रॉन क्रांतिक मान पर काम कर रहा था, तो यह [[ रेडियो फ्रीक्वेंसी |रेडियो फ्रीक्वेंसी]] स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उत्सर्जन करेगा। यह इसलिए होता है क्योंकि कुछ इलेक्ट्रॉन, एनोड तक पहुंचने के बजाय, कैथोड और एनोड के बीच की जगह में | यह देखा गया कि जब मैग्नेट्रॉन क्रांतिक मान पर काम कर रहा था, तो यह [[ रेडियो फ्रीक्वेंसी |रेडियो फ्रीक्वेंसी]] स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उत्सर्जन करेगा। यह इसलिए होता है क्योंकि कुछ इलेक्ट्रॉन, एनोड तक पहुंचने के बजाय, कैथोड और एनोड के बीच की जगह में चक्कर लगाना जारी रखते हैं। एक प्रभाव के कारण अब [[ साइक्लोट्रॉन विकिरण |साइक्लोट्रॉन विकिरण]] के रूप में जाना जाता है, ये इलेक्ट्रॉन रेडियो आवृत्ति ऊर्जा विकीर्ण करते हैं ये प्रभाव बहुत कुशल नहीं है।अंततः इलेक्ट्रॉनों में से एक इलेक्ट्रोड से टकराता है, इसलिए किसी भी समय परिसंचारी अवस्था में संख्या समग्र धारा का एक छोटा प्रतिशत है। यह भी देखा गया कि विकिरण की आवृत्ति ट्यूब के आकार पर निर्भर करती है, और यहां तक कि शुरुआती उदाहरण जो माइक्रोवेव शासन में संकेतों का उत्पादन करते थे वो भी बनाए गए थे। | ||
प्रारंभिक पारंपरिक ट्यूब सिस्टम [[ उच्च आवृत्ति |उच्च आवृत्ति]] बैंड तक सीमित थे, और हालांकि [[ बहुत उच्च आवृत्ति |बहुत उच्च आवृत्ति]] सिस्टम 1930 के दशक के अंत में व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए, अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी (पराउच्च आवृत्ति) और माइक्रोवेव बैंड पारंपरिक सर्किट की क्षमता से परे थे। मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव बैंड में सिग्नल उत्पन्न करने में सक्षम कुछ उपकरणों में से एक था और यह केवल एक ही था जो सेंटीमीटर तरंग दैर्ध्य में उच्च शक्ति का उत्पादन करने में सक्षम था। | प्रारंभिक पारंपरिक ट्यूब सिस्टम [[ उच्च आवृत्ति |उच्च आवृत्ति]] बैंड तक सीमित थे, और हालांकि [[ बहुत उच्च आवृत्ति |बहुत उच्च आवृत्ति]] सिस्टम 1930 के दशक के अंत में व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए, अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी (पराउच्च आवृत्ति) और माइक्रोवेव बैंड पारंपरिक सर्किट की क्षमता से परे थे। मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव बैंड में सिग्नल उत्पन्न करने में सक्षम कुछ उपकरणों में से एक था और यह केवल एक ही था जो सेंटीमीटर तरंग दैर्ध्य में उच्च शक्ति का उत्पादन करने में सक्षम था। | ||
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=== विभक्त ऐनोड मैग्नेट्रॉन === | === विभक्त ऐनोड मैग्नेट्रॉन === | ||
[[File:Split-anode magnetron.jpg|thumb|upright=1.3|विभक्त ऐनोड मैग्नेट्रॉन (सी। 1935)। '' (बाएं) '' नंगे ट्यूब, लगभग 11 सेमी ऊंची। '' (दाएं) '' एक मजबूत [[ स्थायी चुंबक ]] ]] | [[File:Split-anode magnetron.jpg|thumb|upright=1.3|विभक्त ऐनोड मैग्नेट्रॉन (सी। 1935)। '' (बाएं) '' नंगे ट्यूब, लगभग 11 सेमी ऊंची। '' (दाएं) '' एक मजबूत [[ स्थायी चुंबक ]] ]] | ||
मूल मैग्नेट्रोन को | मूल मैग्नेट्रोन को क्रांतिक मान पर संचालित करना बहुत मुश्किल था, और फिर भी किसी भी समय चक्कर लगाने वाली अवस्था में इलेक्ट्रॉनों की संख्या काफी कम थी। इसका मतलब था कि यह बहुत कम-शक्ति वाले सिग्नल(संकेत) उत्पन्न करता था। फिर भी, माइक्रोवेव बनाने के लिए परिचित कुछ उपकरणों में से एक के रूप में, डिवाइस में रुचि और व्यापक संभावित सुधार थे। | ||
पहला बड़ा सुधार''' | पहला बड़ा सुधार '''स्प्लिट-एनोड मैग्नेट्रोन''' था, जिसे '''नकारात्मक-प्रतिरोध मैग्नेट्रोन''' के रूप में भी जाना जाता है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, इस डिज़ाइन में एक एनोड का उपयोग किया गया था जो ट्यूब के प्रत्येक छोर पर दो-एक में विभाजित हो गया था, जिससे दो आधे-सिलेंडर बन गए। जब दोनों को एक ही वोल्टेज से चार्ज किया गया तो सिस्टम मूल मॉडल की तरह काम करता था। लेकिन दो प्लेटों के वोल्टेज को थोड़ा बदलकर, इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र को संशोधित किया जा सकता है ताकि वे स्वाभाविक रूप से कम वोल्टेज पक्ष की ओर यात्रा कर सकें। प्लेटें एक दोलक से जुड़ी थीं जो एक निश्चित आवृत्ति पर दो प्लेटों के सापेक्ष वोल्टेज को उलट देती थी<ref name="mag" /> | ||
किसी भी क्षण में, इलेक्ट्रॉन को स्वाभाविक रूप से ट्यूब के निचले वोल्टेज पक्ष की ओर धकेल दिया जाएगा।जैसे ही वोल्टेज बदलता है, इलेक्ट्रॉन आगे और पीछे दोलन करेगा, जो मूल डिजाइन में क्रान्तिक मान से अधिक मजबूत होता है।यह आम तौर पर इलेक्ट्रॉन को कैथोड में वापस | किसी भी क्षण में, इलेक्ट्रॉन को स्वाभाविक रूप से ट्यूब के निचले वोल्टेज पक्ष की ओर धकेल दिया जाएगा।जैसे ही वोल्टेज बदलता है, इलेक्ट्रॉन आगे और पीछे दोलन करेगा, उसी समय एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है,जो मूल डिजाइन में क्रान्तिक मान से अधिक मजबूत होता है।यह आम तौर पर इलेक्ट्रॉन को कैथोड में वापस चक्कर लगाने का कारण बनता है, लेकिन विद्युत क्षेत्र के दोलन के कारण, इलेक्ट्रॉन इसके बजाय एक लूपिंग(घुमावदार) पथ का अनुसरण करता है जो एनोड की ओर जारी रहता है जो एनोड्स की ओर जारी रहता है<ref name=mag/> | ||
चूंकि प्रवाह में सभी इलेक्ट्रॉनों ने इस लूपिंग गति का अनुभव किया था, इसलिए विकिरणित होने वाली आरएफ ऊर्जा की मात्रा में काफी सुधार हुआ।जैसा कि गति क्रान्तिक मान से परे किसी भी क्षेत्र स्तर पर हुई थी, अब खेतों और वोल्टेज को ध्यान से ट्यून करने के लिए आवश्यक नहीं था, और डिवाइस की समग्र स्थिरता में बहुत सुधार हुआ था।दुर्भाग्य से, उच्च क्षेत्र का मतलब यह भी था कि इलेक्ट्रॉन अक्सर कैथोड में वापस जाते हैं, उस पर अपनी ऊर्जा जमा करते हैं और इसे गर्म करते हैं।जैसा कि यह सामान्य रूप से अधिक इलेक्ट्रॉनों को जारी करने का कारण बनता है, यह कभी -कभी एक अनियंत्रित प्रभाव पैदा कर सकता है, जो डिवाइस को नुकसान पहुंचाता है<ref name=mag/> | चूंकि प्रवाह में सभी इलेक्ट्रॉनों ने इस लूपिंग गति का अनुभव किया था, इसलिए विकिरणित होने वाली आरएफ ऊर्जा की मात्रा में काफी सुधार हुआ।जैसा कि गति क्रान्तिक मान से परे किसी भी क्षेत्र स्तर पर हुई थी, अब खेतों और वोल्टेज को ध्यान से ट्यून करने के लिए आवश्यक नहीं था, और डिवाइस की समग्र स्थिरता में बहुत सुधार हुआ था।दुर्भाग्य से, उच्च क्षेत्र का मतलब यह भी था कि इलेक्ट्रॉन अक्सर कैथोड में वापस जाते हैं, उस पर अपनी ऊर्जा जमा करते हैं और इसे गर्म करते हैं।जैसा कि यह सामान्य रूप से अधिक इलेक्ट्रॉनों को जारी करने का कारण बनता है, यह कभी -कभी एक अनियंत्रित प्रभाव पैदा कर सकता है, जो डिवाइस को नुकसान पहुंचाता है<ref name=mag/> | ||
=== | === '''कैविटी मैग्नेट्रॉन''' === | ||
मैग्नेट्रॉन डिज़ाइन में महान प्रगति ''' | मैग्नेट्रॉन डिज़ाइन में महान प्रगति '''रेसोनंट कैविटी मैग्नेट्रॉन''' या '''इलेक्ट्रॉन-रेजोनेंस मैग्नेट्रॉन '''था, जो पूरी तरह से अलग-अलग सिद्धांतों पर काम करता है।इस डिजाइन में दोलन बाहरी सर्किट या फ़ील्ड के बजाय एनोड के भौतिक आकार द्वारा किया जाता है।[[Image:Resonant Cavity Magnetron Diagram.svg|thumb|right|upright=1.5|एक[[ गुंजयमान | '''रेसोनंट कैविटी''']] मैग्नेट्रॉन का एक क्रॉस-अनुभागीय आरेख।बल की चुंबकीय रेखाएं इस संरचना के ज्यामितीय अक्ष के समानांतर हैं।]] | ||
यंत्रवत्, कैविटी मैग्नेट्रॉन में गोलाकार चेहरे के केंद्र के माध्यम से ड्रिल किए गए छेद के साथ धातु का एक बड़ा, ठोस सिलेंडर होता है।कैथोड के रूप में कार्य करने वाला एक तार इस छेद के केंद्र से नीचे चला जाता है, और धातु ब्लॉक स्वयं एनोड बनाता | यंत्रवत्, कैविटी मैग्नेट्रॉन में गोलाकार चेहरे के केंद्र के माध्यम से ड्रिल किए गए छेद के साथ धातु का एक बड़ा, ठोस सिलेंडर होता है।कैथोड के रूप में कार्य करने वाला एक तार इस छेद के केंद्र से नीचे चला जाता है, और धातु ब्लॉक स्वयं एनोड बनाता है। इस इस छेद के चारों ओर, जिसे "इंटरैक्शन स्पेस" के रूप में जाना जाता है, कई समान छेद ("रेज़ोनेटर") हैं, जिन्हें इंटरेक्शन स्पेस के समानांतर ड्रिल किया जाता है, जो एक शॉर्ट चैनल द्वारा इंटरेक्शन स्पेस से जुड़ा होता है। परिणामी ब्लॉक[[ रिवॉल्वर ]] पर सिलेंडर जैसा कुछ दिखता है, जिसमें कुछ बड़ा केंद्रीय छेद होता है। शुरुआती मॉडल को COLT(कोल्ट) पिस्तौल जिग्स का उपयोग करके काट दिया गया था<ref name=Brittain>{{cite journal | ||
|title=The Magnetron and the Beginnings of the Microwave Age | |title=The Magnetron and the Beginnings of the Microwave Age | ||
|author1=J. Brittain | |author1=J. Brittain | ||
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|doi=10.1063/1.880982 | |doi=10.1063/1.880982 | ||
|bibcode=1985PhT....38g..60B | |bibcode=1985PhT....38g..60B | ||
}}</ref> यह | }}</ref> यह ध्यान रखते हुए कि एक एसी (A.C) सर्किट में इलेक्ट्रॉन [[ त्वचा प्रभाव |सतह]] के साथ यात्रा करते हैं, न कि कंडक्टर के कोर, स्लॉट के समानांतर पक्ष [[ कैपेसिटर |कैपेसिटर (संधारित्र)]] के रूप में कार्य करते हैं, जबकि राउंड होल [[ इंडक्टर |इंडक्टर]] (प्रेरक) का निर्माण करते हैं। एक [[ एलसी सर्किट |एलसी सर्किट]] (L.C) ठोस तांबे से बना, अनुनाद आवृत्ति के साथ पूरी तरह से इसके आयामों द्वारा परिभाषित किया गया है। | ||
चुंबकीय क्षेत्र क्रान्तिक मान के नीचे एक मान पर निर्धारित है, इसलिए इलेक्ट्रॉन एनोड की ओर बढ़ते पथों का पालन करते हैं। जब वे एनोड पर प्रहार करते हैं, तो वे उस क्षेत्र में नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाते हैं। चूंकि यह प्रक्रिया यादृच्छिक है, इसलिए कुछ क्षेत्र अपने आसपास के क्षेत्रों की तुलना में कम या ज्यादा चार्ज हो जाएंगे। एनोड एक अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री, लगभग हमेशा तांबे से निर्मित होता है, इसलिए वोल्टेज में ये अंतर धाराओं को भी बाहर निकलने के लिए दिखाई देते हैं। चूंकि करंट (धारा) को गुहा के बाहर के चारों ओर बहना पड़ता है, इसलिए इस प्रक्रिया में समय लगता है। उस समय के दौरान अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन गर्म स्थानों से बचेंगे और एनोड के साथ आगे जमा हो जाएंगे, क्योंकि इसके चारों ओर अतिरिक्त प्रवाह भी आता है। यह एक दोलन करंट का कारण बनता है क्योंकि करंट एक स्थान फिर दूसरे को बराबर करने की कोशिश करता है। <ref>{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/magnetron.html|title=Magnetron Operation|website=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170911224636/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Waves/magnetron.html|archive-date=11 September 2017}}</ref> | चुंबकीय क्षेत्र क्रान्तिक मान के नीचे एक मान पर निर्धारित है, इसलिए इलेक्ट्रॉन एनोड की ओर बढ़ते पथों का पालन करते हैं। जब वे एनोड पर प्रहार करते हैं, तो वे उस क्षेत्र में नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाते हैं। चूंकि यह प्रक्रिया यादृच्छिक है, इसलिए कुछ क्षेत्र अपने आसपास के क्षेत्रों की तुलना में कम या ज्यादा चार्ज हो जाएंगे। एनोड एक अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री, लगभग हमेशा तांबे से निर्मित होता है, इसलिए वोल्टेज में ये अंतर धाराओं को भी बाहर निकलने के लिए दिखाई देते हैं। चूंकि करंट (धारा) को गुहा के बाहर के चारों ओर बहना पड़ता है, इसलिए इस प्रक्रिया में समय लगता है। उस समय के दौरान अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन गर्म स्थानों से बचेंगे और एनोड के साथ आगे जमा हो जाएंगे, क्योंकि इसके चारों ओर अतिरिक्त प्रवाह भी आता है। यह एक दोलन करंट का कारण बनता है क्योंकि करंट एक स्थान फिर दूसरे को बराबर करने की कोशिश करता है। <ref>{{cite web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/magnetron.html|title=Magnetron Operation|website=hyperphysics.phy-astr.gsu.edu|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170911224636/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Waves/magnetron.html|archive-date=11 September 2017}}</ref> | ||
गुहाओं के चारों ओर बहने वाली दोलन धाराएं, और ट्यूब के भीतर इलेक्ट्रॉन प्रवाह पर उनका प्रभाव, बड़ी मात्रा में माइक्रोवेव रेडियोफ्रीक्वेंसी ऊर्जा को गुहाओं में उत्पन्न होने का कारण बनता है। एक छोर पर गुहाएं खुली होती हैं, इसलिए संपूर्ण तंत्र एक एकल, बड़ा, माइक्रोवेव (सूक्ष्म तरंग) दोलन करता | गुहाओं के चारों ओर बहने वाली दोलन धाराएं, और ट्यूब के भीतर इलेक्ट्रॉन प्रवाह पर उनका प्रभाव, बड़ी मात्रा में माइक्रोवेव रेडियोफ्रीक्वेंसी ऊर्जा को गुहाओं में उत्पन्न होने का कारण बनता है। एक छोर पर गुहाएं खुली होती हैं, इसलिए संपूर्ण तंत्र एक एकल, बड़ा, माइक्रोवेव (सूक्ष्म तरंग) दोलन करता है। एक "नल", आम तौर पर एक लूप में गठित एक तार, एक गुहा से माइक्रोवेव ऊर्जा निकालता है।कुछ प्रणालियों में टैप वायर को एक खुले छेद से बदल दिया जाता है, जो माइक्रोवेव(सूक्ष्म तरंग) को [[ वेवगाइड |वेवगाइड]] में प्रवाहित करने की अनुमति देता है। | ||
जैसा कि दोलन को स्थापित करने में कुछ समय लगता है, और शुरू में स्वाभाविक रूप से यादृच्छिक होता है, बाद में स्टार्टअप में अलग -अलग आउटपुट पैरामीटर होंगे। चरण लगभग कभी भी संरक्षित नहीं होता है, जो मैग्नेट्रॉन को[[ चरणबद्ध सरणी ]] सिस्टम में उपयोग करना मुश्किल बनाता है।आवृत्ति भी पल्स से पल्स तक बहती है, रडार सिस्टम की एक व्यापक सरणी के लिए एक अधिक कठिन समस्या है।इनमें से न तो [[ निरंतर-लहर रडार |निरंतर-लहर रडार]] के लिए एक समस्या प्रस्तुत करें, न ही माइक्रोवेव ओवन के लिए। | जैसा कि दोलन को स्थापित करने में कुछ समय लगता है, और शुरू में स्वाभाविक रूप से यादृच्छिक होता है, बाद में स्टार्टअप में अलग -अलग आउटपुट पैरामीटर होंगे। चरण लगभग कभी भी संरक्षित नहीं होता है, जो मैग्नेट्रॉन को[[ चरणबद्ध सरणी ]] सिस्टम में उपयोग करना मुश्किल बनाता है।आवृत्ति भी पल्स से पल्स (तरंग से तरंग) तक बहती है, रडार सिस्टम की एक व्यापक सरणी के लिए एक अधिक कठिन समस्या है।इनमें से न तो [[ निरंतर-लहर रडार |निरंतर-लहर रडार]] के लिए एक समस्या प्रस्तुत करें, न ही माइक्रोवेव ओवन के लिए। | ||
== सामान्य विशेषताएं == | == सामान्य विशेषताएं == | ||
[[File:Magnetron cutaway drawing.png|thumb|upright=1.6|1984 के एक गुहा मैग्नेट्रॉन की कटअवे ड्राइंग। कैथोड और गुहाओं को दिखाने के लिए दाहिने और तांबा एनोड ब्लॉक का हिस्सा काट दिया जाता है। यह पुराना मैग्नेट्रॉन दो घोड़े की नाल के आकार के [[ Alnico ]] मैग्नेट का उपयोग करता है, आधुनिक ट्यूब [[ दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक ]] का उपयोग करते हैं। ]] | [[File:Magnetron cutaway drawing.png|thumb|upright=1.6|1984 के एक गुहा मैग्नेट्रॉन की कटअवे ड्राइंग। कैथोड और गुहाओं को दिखाने के लिए दाहिने और तांबा एनोड ब्लॉक का हिस्सा काट दिया जाता है। यह पुराना मैग्नेट्रॉन दो घोड़े की नाल के आकार के [[ Alnico ]] मैग्नेट का उपयोग करता है, आधुनिक ट्यूब [[ दुर्लभ-पृथ्वी चुंबक ]] का उपयोग करते हैं। ]] | ||
सभी कैविटी मैग्नेट्रॉन में एक उच्च वोल्टेज, क्रान्तिक मान बिजली की आपूर्ति द्वारा बनाई गई एक उच्च (निरंतर या स्पंदित) नकारात्मक क्षमता पर एक गर्म बेलनाकार[[ कैथोड ]] शामिल हैं। कैथोड को एक खाली, लोबेड, गोलाकार धातु कक्ष के केंद्र में रखा गया है। कक्ष की दीवारें ट्यूब के एनोड हैं। एक स्थायी चुंबक द्वारा गुहा की धुरी के समानांतर एक चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है। इलेक्ट्रॉन शुरू में एनोड की दीवारों के विद्युत क्षेत्र द्वारा आकर्षित कैथोड से रेडियल रूप से बाहर की ओर बढ़ते हैं। [[लोरेंट्ज़ बल]] के परिणामस्वरुप चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को एक वृत्ताकार पथ में बाहर की ओर घुमाता है। कक्ष के रिम के चारों ओर बेलनाकार गुहाएं हैं। स्लॉट्स को गुहाओं की लंबाई के साथ काट दिया जाता है जो केंद्रीय, सामान्य गुहा स्थान में खुलते हैं। जैसा कि इलेक्ट्रॉनों ने इन स्लॉट्स को पार करते है, वे प्रत्येक गुंजयमान गुहा में एक उच्च-आवृत्ति वाले रेडियो क्षेत्र को प्रेरित करते हैं, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों को समूहों में गुच्छा का कारण बनता है। रेडियो आवृत्ति ऊर्जा का एक हिस्सा एक छोटे युग्मन लूप द्वारा निकाला जाता है जो[[ वेवगाइड (इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म) | वेवगाइड]] (एक धातु ट्यूब, आमतौर पर आयताकार क्रॉस सेक्शन) से जुड़ा होता है। वेवगाइड लोड के लिए निकाले गए आरएफ ऊर्जा को निर्देशित करता है, जो कि माइक्रोवेव ओवन में एक खाना पकाने का कक्ष या एक उच्च-लाभ [[ एंटीना (रेडियो) |एंटीना]] रडार के मामले में हो सकता है। | सभी कैविटी मैग्नेट्रॉन में एक उच्च वोल्टेज, क्रान्तिक मान बिजली की आपूर्ति द्वारा बनाई गई एक उच्च (निरंतर या स्पंदित) नकारात्मक क्षमता पर एक गर्म बेलनाकार[[ कैथोड | कैथोड]] शामिल हैं। कैथोड को एक खाली, लोबेड, गोलाकार धातु कक्ष के केंद्र में रखा गया है। कक्ष की दीवारें ट्यूब के एनोड हैं। एक स्थायी चुंबक द्वारा गुहा की धुरी के समानांतर एक चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है। इलेक्ट्रॉन शुरू में एनोड की दीवारों के विद्युत क्षेत्र द्वारा आकर्षित कैथोड से रेडियल रूप से बाहर की ओर बढ़ते हैं। [[लोरेंट्ज़ बल]] के परिणामस्वरुप चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को एक वृत्ताकार पथ में बाहर की ओर घुमाता है। कक्ष के रिम के चारों ओर बेलनाकार गुहाएं हैं। स्लॉट्स को गुहाओं की लंबाई के साथ काट दिया जाता है जो केंद्रीय, सामान्य गुहा स्थान में खुलते हैं। जैसा कि इलेक्ट्रॉनों ने इन स्लॉट्स को पार करते है, वे प्रत्येक गुंजयमान गुहा में एक उच्च-आवृत्ति वाले रेडियो क्षेत्र को प्रेरित करते हैं, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों को समूहों में गुच्छा का कारण बनता है। रेडियो आवृत्ति ऊर्जा का एक हिस्सा एक छोटे युग्मन लूप द्वारा निकाला जाता है जो[[ वेवगाइड (इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म) | वेवगाइड]] (एक धातु ट्यूब, आमतौर पर आयताकार क्रॉस सेक्शन) से जुड़ा होता है। वेवगाइड लोड के लिए निकाले गए आरएफ ऊर्जा को निर्देशित करता है, जो कि माइक्रोवेव ओवन में एक खाना पकाने का कक्ष या एक उच्च-लाभ [[ एंटीना (रेडियो) |एंटीना]] रडार के मामले में हो सकता है। | ||
गुहाओं के आकार | गुहाओं के आकार अनुनाद आवृत्ति को निर्धारित करते हैं, और जिससे माइक्रोवेव की आवृत्ति उत्सर्जित होती है। हालांकि, आवृत्ति सटीक रूप से नियंत्रणीय नहीं है। ऑपरेटिंग आवृत्ति लोड[[ वेव प्रतिबाधा | प्रतिबाधा]] में परिवर्तन के साथ भिन्न होती है, आपूर्ति वर्तमान में परिवर्तन के साथ, और ट्यूब के तापमान के साथ<ref name="Turner76"/> यह उपयोग में कोई समस्या नहीं है जैसे कि हीटिंग, या[[ रडार ]]के कुछ रूपों में जहां रिसीवर को एक सटीक मैग्नेट्रॉन आवृत्ति के साथ सिंक्रनाइज़ किया जा सकता है जहां सटीक आवृत्तियों की आवश्यकता होती है, अन्य उपकरणों जैसे कि[[ Klystron ]]का उपयोग किया जाता है। | ||
मैग्नेट्रॉन एक स्व दोलक उपकरण है जिसमें बिजली की आपूर्ति के अलावा किसी भी बाहरी तत्व की आवश्यकता नहीं होती | मैग्नेट्रॉन एक स्व दोलक उपकरण है जिसमें बिजली की आपूर्ति के अलावा किसी भी बाहरी तत्व की आवश्यकता नहीं होती है। दोलन के निर्माण से पहले एक अच्छी तरह से परिभाषित थ्रेशोल्ड एनोड वोल्टेज लागू किया जाना चाहिए, यह वोल्टेज रेसोनंट कैविटी के आयामों और लागू चुंबकीय क्षेत्र का एक कार्य है।स्पंदित अनुप्रयोगों में कई चक्रों में देरी होती है, इससे पहले कि दोलित्र पूर्ण शिखर शक्ति प्राप्त करता है, और एनोड वोल्टेज के निर्माण को दोलित्र आउटपुट के निर्माण के साथ समन्वित किया जाना चाहिए<ref name=Turner76>लिटाटर्नर, (एड), '' इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर की संदर्भ पुस्तक, 4 वीं एड। '' न्यूनेस-बटरवर्थ, लंदन 1976 {{ISBN|9780408001687}}, पीपी। 7-71 से 7-7</ref> | ||
जहां गुहाओं की संख्या समान होती है, वहां दो संकेंद्रित वलय वैकल्पिक गुहा की दीवारों को जोड़ सकते हैं ताकि दोलन के अक्षम तरीके को रोका जा सके। इसे पाई-स्ट्रैपिंग कहा जाता है क्योंकि दो पट्टियाँ रेडियन (180 °) पर आसन्न गुहाओं के बीच चरण अंतर को बंद कर देती हैं। | जहां गुहाओं की संख्या समान होती है, वहां दो संकेंद्रित वलय वैकल्पिक गुहा की दीवारों को जोड़ सकते हैं ताकि दोलन के अक्षम तरीके को रोका जा सके। इसे पाई-स्ट्रैपिंग कहा जाता है क्योंकि दो पट्टियाँ रेडियन (180 °) पर आसन्न गुहाओं के बीच चरण अंतर को बंद कर देती हैं। | ||
आधुनिक मैग्नेट्रॉन एक काफी कुशल उपकरण | आधुनिक मैग्नेट्रॉन एक काफी कुशल उपकरण है। उदाहरण के लिए, एक माइक्रोवेव ओवन में, 1.1-किलोवाट इनपुट आमतौर पर लगभग 700 वाट माइक्रोवेव पावर, लगभग 65%की दक्षता बनाएगा।(उच्च-वोल्टेज और कैथोड के गुण एक मैग्नेट्रॉन की शक्ति का निर्धारण करते हैं।) बड़े [[ एस बैंड |एस बैंड]] मैग्नेट्रॉन 2.5 मेगावाट अधिकतम शक्ति का उत्पादन कर सकते हैं।<ref name="Turner76"/> कुछ बड़े मैग्नेट्रॉन पानी ठंडा (वाटर कूल्ड) होते हैं।मैग्नेट्रॉन उन भूमिकाओं में व्यापक उपयोग में रहता है जिनके लिए उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, लेकिन जहां आवृत्ति और चरण पर सटीक नियंत्रण महत्वहीन है। | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
=== रडार === | === रडार === | ||
[[File:Magnetron radar assembly 1947.jpg|thumb|upright=1.4|9.375 GHz 20 kW (पीक) मैग्नेट्रॉन असेंबली 1947 में एक प्रारंभिक वाणिज्यिक हवाई अड्डे के रडार के लिए। मैग्नेट्रॉन (दाएं) के अलावा, इसमें एक टीआर (ट्रांसमिट/प्राप्त) स्विच ट्यूब और [[ सुपरहेटरोडाइन ]] रिसीवर फ्रंट एंड शामिल हैं,एक 2K25 [[ रिफ्लेक्स Klystron ]] ट्यूब [[ स्थानीय थरथरानवाला ]] और एक 1N21 [[ जर्मेनियम डायोड ]] मिक्सर।वेवगाइड एपर्चर (बाएं) एंटीना में जाने वाले वेवगाइड से जुड़ा हुआ है।]] | [[File:Magnetron radar assembly 1947.jpg|thumb|upright=1.4|9.375 GHz 20 kW (पीक) मैग्नेट्रॉन असेंबली 1947 में एक प्रारंभिक वाणिज्यिक हवाई अड्डे के रडार के लिए। मैग्नेट्रॉन (दाएं) के अलावा, इसमें एक टीआर (ट्रांसमिट/प्राप्त) स्विच ट्यूब और [[ सुपरहेटरोडाइन ]] रिसीवर फ्रंट एंड शामिल हैं,एक 2K25 [[ रिफ्लेक्स Klystron ]] ट्यूब [[ स्थानीय थरथरानवाला ]] और एक 1N21 [[ जर्मेनियम डायोड ]] मिक्सर।वेवगाइड एपर्चर (बाएं) एंटीना में जाने वाले वेवगाइड से जुड़ा हुआ है।]][[ रडार |रडार]] सेट में,मैग्नेट्रॉन का वेवगाइड [[ एंटीना (इलेक्ट्रॉनिक्स) |एंटीना]] से जुड़ा हुआ है। मैग्नेट्रॉन को वोल्टेज के बहुत कम स्पंदो के साथ संचालित किया जाता है,जिसके परिणामस्वरूप उच्च-शक्ति वाले माइक्रोवेव ऊर्जा की एक छोटी नाड़ी विकिरणित होती है।जैसा कि सभी प्राथमिक रडार प्रणालियों में होता है, एक स्क्रीन पर एक रडार मानचित्र बनाने के लिए लक्ष्य से परावर्तित विकिरण का विश्लेषण किया जाता है। | ||
मैग्नेट्रॉन के आउटपुट की कई विशेषताएं डिवाइस के रडार का उपयोग कुछ हद तक समस्याग्रस्त बनाती हैं। इन कारकों में से पहला इसकी ट्रांसमीटर आवृत्ति में मैग्नेट्रॉन की अंतर्निहित अस्थिरता है। यह अस्थिरता न केवल एक स्पंद से दूसरे में आवृत्ति के विस्थापन में परिणाम करती है, बल्कि एक व्यक्तिगत प्रेषित पल्स के भीतर एक आवृत्ति विस्थापन भी होती है। दूसरा कारक यह है कि संचरित पल्स की ऊर्जा अपेक्षाकृत व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम में फैली हुई है, जिसके लिए रिसीवर को एक समान व्यापक बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। यह विस्तृत बैंडविड्थ परिवेशी विद्युत शोर को रिसीवर में स्वीकार करने की अनुमति देता है, इस प्रकार कुछ हद तक कमजोर रडार गूँज को अस्पष्ट करता है, जिससे समग्र रिसीवर [[ सिग्नल-टू-शोर अनुपात |सिग्नल-टू-शोर अनुपात]] और इस प्रकार प्रदर्शन को कम करता है। तीसरा कारक, आवेदन के आधार पर, उच्च-शक्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उपयोग के कारण होने वाला विकिरण खतरा है। कुछ अनुप्रयोगों में, उदाहरण के लिए, एक [[ मरीन रडार |मरीन रडार]] एक मनोरंजक पोत पर लगाया गया था, 2 से 4 किलोवाट के मैग्नेट्रॉन आउटपुट के साथ एक रडार अक्सर चालक दल या यात्रियों के कब्जे वाले क्षेत्र के पास बहुत अधिक पाया जाता है। व्यावहारिक उपयोग में इन कारकों को दूर कर दिया गया है या केवल स्वीकार किए गए हैं, और आज हजारों मैग्नेट्रॉन विमानन और मरीन रडार इकाइयां सेवा में हैं। एविएशन वेदर-एवॉइडेंस रडार और मरीन रडार में हाल के प्रगति ने मैग्नेट्रॉन को[[ गन डायोड | माइक्रोवेव सेमीकंडक्टर ऑसिलेटर]] के साथ सफलतापूर्वक बदल दिया है, जिसमें एक संकीर्ण आउटपुट आवृत्ति रेंज है। ये एक संकीर्ण रिसीवर बैंडविड्थ का उपयोग करने की अनुमति देते हैं, और बदले में उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात एक कम ट्रांसमीटर शक्ति की अनुमति देता है, जो ईएमआर के संपर्क को कम करता है। | मैग्नेट्रॉन के आउटपुट की कई विशेषताएं डिवाइस के रडार का उपयोग कुछ हद तक समस्याग्रस्त बनाती हैं। इन कारकों में से पहला इसकी ट्रांसमीटर आवृत्ति में मैग्नेट्रॉन की अंतर्निहित अस्थिरता है। यह अस्थिरता न केवल एक स्पंद से दूसरे में आवृत्ति के विस्थापन में परिणाम करती है, बल्कि एक व्यक्तिगत प्रेषित पल्स के भीतर एक आवृत्ति विस्थापन भी होती है। दूसरा कारक यह है कि संचरित पल्स की ऊर्जा अपेक्षाकृत व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम में फैली हुई है, जिसके लिए रिसीवर को एक समान व्यापक बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। यह विस्तृत बैंडविड्थ परिवेशी विद्युत शोर को रिसीवर में स्वीकार करने की अनुमति देता है, इस प्रकार कुछ हद तक कमजोर रडार गूँज को अस्पष्ट करता है, जिससे समग्र रिसीवर [[ सिग्नल-टू-शोर अनुपात |सिग्नल-टू-शोर अनुपात]] और इस प्रकार प्रदर्शन को कम करता है। तीसरा कारक, आवेदन के आधार पर, उच्च-शक्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उपयोग के कारण होने वाला विकिरण खतरा है। कुछ अनुप्रयोगों में, उदाहरण के लिए, एक [[ मरीन रडार |मरीन रडार]] एक मनोरंजक पोत पर लगाया गया था, 2 से 4 किलोवाट के मैग्नेट्रॉन आउटपुट के साथ एक रडार अक्सर चालक दल या यात्रियों के कब्जे वाले क्षेत्र के पास बहुत अधिक पाया जाता है। व्यावहारिक उपयोग में इन कारकों को दूर कर दिया गया है या केवल स्वीकार किए गए हैं, और आज हजारों मैग्नेट्रॉन विमानन और मरीन रडार इकाइयां सेवा में हैं। एविएशन वेदर-एवॉइडेंस रडार और मरीन रडार में हाल के प्रगति ने मैग्नेट्रॉन को[[ गन डायोड | माइक्रोवेव सेमीकंडक्टर ऑसिलेटर]] के साथ सफलतापूर्वक बदल दिया है, जिसमें एक संकीर्ण आउटपुट आवृत्ति रेंज है। ये एक संकीर्ण रिसीवर बैंडविड्थ का उपयोग करने की अनुमति देते हैं, और बदले में उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात एक कम ट्रांसमीटर शक्ति की अनुमति देता है, जो ईएमआर के संपर्क को कम करता है। | ||
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हल के मैग्नेट्रॉन को मूल रूप से वीएचएफ (बहुत-उच्च-आवृत्ति) विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उत्पन्न करने का इरादा नहीं था। हालांकि, 1924 में, चेक भौतिक विज्ञानी August Xáček अगस्त ज़ाकेक <ref>अगस्त के बारे में जीवनी संबंधी जानकारी žáček: | हल के मैग्नेट्रॉन को मूल रूप से वीएचएफ (बहुत-उच्च-आवृत्ति) विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उत्पन्न करने का इरादा नहीं था। हालांकि, 1924 में, चेक भौतिक विज्ञानी August Xáček अगस्त ज़ाकेक <ref>अगस्त के बारे में जीवनी संबंधी जानकारी žáček: | ||
* {{cite journal|last1=Fürth|first1=R. H.|title=Prof. August Žáček|journal=Nature|date=1962|volume=193|issue=4816|page=625|doi=10.1038/193625b0|bibcode=1962Natur.193..625F|doi-access=free}} | * {{cite journal|last1=Fürth|first1=R. H.|title=Prof. August Žáček|journal=Nature|date=1962|volume=193|issue=4816|page=625|doi=10.1038/193625b0|bibcode=1962Natur.193..625F|doi-access=free}} | ||
* {{ | * {{cite journal|last1=(Anon.)|title=The 70th birthday of Prof. Dr. August Žáček|journal=Czechoslovak Journal of Physics|date=1956|volume=6|issue=2|pages=204–05|doi=10.1007/BF01699894|bibcode=1956CzJPh...6..204.|s2cid=189766320}} Available on-line at: [http://resources.metapress.com/pdf-preview.axd?code=h05r1105157t7x38&size=largest Metapress.com] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120312052512/http://resources.metapress.com/pdf-preview.axd?code=h05r1105157t7x38&size=largest |date=2012-03-12 }}.</ref> (1886–1961) and German physicist Erich Habann<ref>एरिच हबन के बारे में जीवनी संबंधी जानकारी: | ||
* गुंटर नागेल, रेडियो प्रौद्योगिकी के अग्रणी।वैज्ञानिक एरिच हबैन का जीवन का काम, जो हेसनविंकेल में रहते थे, आज लगभग भूल गए हैं (रेडियो प्रौद्योगिकी में अग्रणी। हेसनविंकेल में रहने वाले वैज्ञानिक एरिच हबन का जीवन का काम आज लगभग भूल गया है। (ब्रैंडेनबर्ग, जर्मनी के राज्य में फ्रैंकफर्ट शहर के एक दैनिक समाचार पत्र '' 'मिर्किस्के ओडरेज़िटुंग' का पूरक, 15 दिसंबर, 2006, पृष्ठ 9। | * गुंटर नागेल, रेडियो प्रौद्योगिकी के अग्रणी।वैज्ञानिक एरिच हबैन का जीवन का काम, जो हेसनविंकेल में रहते थे, आज लगभग भूल गए हैं (रेडियो प्रौद्योगिकी में अग्रणी। हेसनविंकेल में रहने वाले वैज्ञानिक एरिच हबन का जीवन का काम आज लगभग भूल गया है। (ब्रैंडेनबर्ग, जर्मनी के राज्य में फ्रैंकफर्ट शहर के एक दैनिक समाचार पत्र '' 'मिर्किस्के ओडरेज़िटुंग' का पूरक, 15 दिसंबर, 2006, पृष्ठ 9। | ||
* {{cite book|editor1-last=Karlsch|editor1-first=Rainer|editor2-last=Petermann|editor2-first=Heiko|title=Für und Wider "Hitlers Bombe": Studien zur Atomforschung in Deutschland|trans-title=For and Against "Hitler's Bomb": Studies on atomic research in Germany|date=2007|publisher=Waxmann Publishing Co.|location=New York|page=251 footnote|language=de}}</ref> ने स्वतंत्र रूप से पता लगाया कि मैग्नेट्रोन 100 मेगाहर्ट्ज़ से 1 गीगाहर्ट्ज़ की तरंगें उत्पन्न कर सकता है। अगस्त ज़ाकेक, प्राग के[[ चार्ल्स विश्वविद्यालय ]] में एक प्रोफेसर, पहले प्रकाशित हुआ हालांकि, उन्होंने एक छोटे से परिसंचरण के साथ एक पत्रिका में प्रकाशित किया और इस तरह थोड़ा ध्यान आकर्षित किया<ref>देखो: | * {{cite book|editor1-last=Karlsch|editor1-first=Rainer|editor2-last=Petermann|editor2-first=Heiko|title=Für und Wider "Hitlers Bombe": Studien zur Atomforschung in Deutschland|trans-title=For and Against "Hitler's Bomb": Studies on atomic research in Germany|date=2007|publisher=Waxmann Publishing Co.|location=New York|page=251 footnote|language=de}}</ref> ने स्वतंत्र रूप से पता लगाया कि मैग्नेट्रोन 100 मेगाहर्ट्ज़ से 1 गीगाहर्ट्ज़ की तरंगें उत्पन्न कर सकता है। अगस्त ज़ाकेक, प्राग के[[ चार्ल्स विश्वविद्यालय ]] में एक प्रोफेसर, पहले प्रकाशित हुआ हालांकि, उन्होंने एक छोटे से परिसंचरण के साथ एक पत्रिका में प्रकाशित किया और इस तरह थोड़ा ध्यान आकर्षित किया<ref>देखो: | ||
* {{cite journal|last1=Žáček|first1=A.|title=Nová metoda k vytvorení netlumenych oscilací|journal=Časopis Pro Pěstování Matematiky a Fysiky|date=May 1924|volume=53|pages=378–80|doi=10.21136/CPMF.1924.121857|trans-title=New method of generating undamped oscillations|language=cs|doi-access=free}} उपलब्ध (चेक में): [http://dml.cz/bitstream/handle/10338.dmlcz/121857/caspestmatfys_053-1924-3_4.pdf चेक डिजिटल गणित लाइब्रेरी] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110718171331/http://dml.cz/bitstream/handle/10338.dmlcz/121857/CasPestMatFys_053-1924-3_4.pdf |date=2011-07-18 }}। | * {{cite journal|last1=Žáček|first1=A.|title=Nová metoda k vytvorení netlumenych oscilací|journal=Časopis Pro Pěstování Matematiky a Fysiky|date=May 1924|volume=53|pages=378–80|doi=10.21136/CPMF.1924.121857|trans-title=New method of generating undamped oscillations|language=cs|doi-access=free}} उपलब्ध (चेक में): [http://dml.cz/bitstream/handle/10338.dmlcz/121857/caspestmatfys_053-1924-3_4.pdf चेक डिजिटल गणित लाइब्रेरी] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110718171331/http://dml.cz/bitstream/handle/10338.dmlcz/121857/CasPestMatFys_053-1924-3_4.pdf |date=2011-07-18 }}। | ||
* {{cite journal|last1=Žáček|first1=A.|title=Über eine Methode zur Erzeugung von sehr kurzen elektromagnetischen Wellen|journal=Zeitschrift für Hochfrequenztechnik|date=1928|volume=32|pages=172–80|trans-title=On a method for generating very short electromagnetic waves|language=de}} | * {{cite journal|last1=Žáček|first1=A.|title=Über eine Methode zur Erzeugung von sehr kurzen elektromagnetischen Wellen|journal=Zeitschrift für Hochfrequenztechnik|date=1928|volume=32|pages=172–80|trans-title=On a method for generating very short electromagnetic waves|language=de}} | ||
* Žáček, ए।, विद्युत तरंगों के लिए कनेक्शन [विद्युत तरंगों के उत्पादन के लिए सर्किट], चेकोस्लोवाक पेटेंट नं।20,293 (दायर: 31 मई 1924; Issumed: 15 फरवरी 1926)।उपलब्ध (चेक में): [http://spisy.upv.cz/patents/firstpages/fppv0020/0020293.pdf चेक औद्योगिक संपत्ति कार्यालय] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110718185717/http://spisy.upv.cz/Patents/FirstPages/FPPV0020/0020293.pdf |date=2011-07-18 }}</ref> [[विश्वविद्यालय के जेना|जेना]] [[ विश्वविद्यालय के जेना |के विश्वविद्यालय]] में एक छात्र हबैन ने 1924 के अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध के लिए मैग्नेट्रॉन की जांच की।<ref>{{cite journal|last1=Habann|first1=Erich|title=Eine neue Generatorröhre|journal=Zeitschrift für Hochfrequenztechnik|date=1924|volume=24|pages=115–20, 135–41|trans-title=A new generator tube|language=de}}</ref> 1920 के दशक के दौरान, हल और दुनिया भर के अन्य शोधकर्ताओं ने मैग्नेट्रॉन को विकसित करने के लिए काम किया<ref name=Kaiser>{{cite book|last1=Kaiser|first1=W.|editor1-last=Blumtritt|editor1-first=O.|editor2-last=Petzold|editor2-first=H.|editor3-last=Aspray|editor3-first=W.|title=Tracking the History of Radar|date=1994|publisher=IEEE|location=Piscataway, NJ|pages=217–36|chapter=The Development of Electron Tubes and of Radar technology: The Relationship of Science and Technology}}</ref><ref>{{ | * Žáček, ए।, विद्युत तरंगों के लिए कनेक्शन [विद्युत तरंगों के उत्पादन के लिए सर्किट], चेकोस्लोवाक पेटेंट नं।20,293 (दायर: 31 मई 1924; Issumed: 15 फरवरी 1926)।उपलब्ध (चेक में): [http://spisy.upv.cz/patents/firstpages/fppv0020/0020293.pdf चेक औद्योगिक संपत्ति कार्यालय] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110718185717/http://spisy.upv.cz/Patents/FirstPages/FPPV0020/0020293.pdf |date=2011-07-18 }}</ref> [[विश्वविद्यालय के जेना|जेना]] [[ विश्वविद्यालय के जेना |के विश्वविद्यालय]] में एक छात्र हबैन ने 1924 के अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध के लिए मैग्नेट्रॉन की जांच की।<ref>{{cite journal|last1=Habann|first1=Erich|title=Eine neue Generatorröhre|journal=Zeitschrift für Hochfrequenztechnik|date=1924|volume=24|pages=115–20, 135–41|trans-title=A new generator tube|language=de}}</ref> 1920 के दशक के दौरान, हल और दुनिया भर के अन्य शोधकर्ताओं ने मैग्नेट्रॉन को विकसित करने के लिए काम किया<ref name=Kaiser>{{cite book|last1=Kaiser|first1=W.|editor1-last=Blumtritt|editor1-first=O.|editor2-last=Petzold|editor2-first=H.|editor3-last=Aspray|editor3-first=W.|title=Tracking the History of Radar|date=1994|publisher=IEEE|location=Piscataway, NJ|pages=217–36|chapter=The Development of Electron Tubes and of Radar technology: The Relationship of Science and Technology}}</ref></ref><ref>{{cite journal|last1=Brittain|first1=James E.|title=The magnetron and the beginnings of the microwave age|journal=Physics Today|date=1985|volume=38|issue=7|pages=60–67|doi=10.1063/1.880982|bibcode=1985PhT....38g..60B}}</ref><ref>उदाहरण के लिए देखें: | ||
* सोवियत भौतिक विज्ञानी: | * सोवियत भौतिक विज्ञानी: | ||
:* {{cite journal|last1=Slutskin|first1=Abram A.|last2=Shteinberg|first2=Dmitry S.|title=[Obtaining oscillations in cathode tubes with the aid of a magnetic field]|journal=Журнал Русского Физико-Химического Общества [Zhurnal Russkogo Fiziko-Khimicheskogo Obshchestva, Journal of the Russian Physico-Chemical Society]|date=1926|volume=58|issue=2|pages=395–407|language=ru}} | :* {{cite journal|last1=Slutskin|first1=Abram A.|last2=Shteinberg|first2=Dmitry S.|title=[Obtaining oscillations in cathode tubes with the aid of a magnetic field]|journal=Журнал Русского Физико-Химического Общества [Zhurnal Russkogo Fiziko-Khimicheskogo Obshchestva, Journal of the Russian Physico-Chemical Society]|date=1926|volume=58|issue=2|pages=395–407|language=ru}} | ||
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1940 में, ब्रिटेन में बर्मिंघम विश्वविद्यालय में, जॉन रान्डेल और हैरी बूट ने एक कैविटी मैग्नेट्रोन का एक कार्यशील प्रोटोटाइप तैयार किया जो लगभग 400 W का उत्पादन करता था। <ref name="Magnetron"/> एक सप्ताह के भीतर यह 1 kW तक सुधर गया था, और अगले कुछ महीनों में, वाटर कूलिंग और कई विवरण परिवर्तनों के साथ, यह 10 और फिर 25 kW तक सुधर गया था।<ref name="Magnetron"/> इसकी बहती आवृत्ति से निपटने के लिए, उन्होंने आउटपुट सिग्नल का नमूना लिया और अपने रिसीवर को सिंक्रनाइज़ किया कि जो भी आवृत्ति वास्तव में उत्पन्न हो रही थी, उसके लिए सिंक्रनाइज़ किया।1941 में, आवृत्ति अस्थिरता की समस्या को [[ जेम्स सेयर्स (भौतिक विज्ञानी) |जेम्स सेयर्स]] युग्मन (स्ट्रैपिंग) वैकल्पिक गुहाओं द्वारा मैग्नेट्रोन के भीतर हल किया गया था, जिसने 5-6 के कारक द्वारा अस्थिरता को कम कर दिया।<ref>{{cite web|url=http://www.radarpages.co.uk/oral/scanlan/cmr/scanlan3.htm|title=M.J.B.Scanlan; Early Centimetric Ground Radars – A Personal Reminiscence|first=Dick|last=Barrett|website=www.radarpages.co.uk|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304002432/http://www.radarpages.co.uk/oral/scanlan/cmr/scanlan3.htm|archive-date=4 March 2016}}</ref> (बूट और रान्डेल सहित प्रारंभिक मैग्नेट्रॉन डिजाइनों के अवलोकन के लिए, देखें <ref>{{cite journal|last=Willshaw|first=W. E.|author2=L. Rushforth |author3=A. G. Stainsby |author4=R. Latham |author5=A. W. Balls |author6=A. H. King |title=The high-power pulsed magnetron: development and design for radar applications|journal=Journal of the Institution of Electrical Engineers - Part IIIA: Radiolocation|year=1946|volume=93|issue=5|pages=985–1005|doi=10.1049/ji-3a-1.1946.0188|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/5299321|access-date=22 June 2012}}</ref>।) [[ आरएएफ एयर डिफेंस रडार म्यूजियम |आरएएफ एयर डिफेंस रडार म्यूजियम]] से एंडी मैनिंग के अनुसार, रान्डेल और बूट की खोज एक विशाल, बड़े पैमाने पर सफलता थी और कई लोगों द्वारा समझा गया था, अब भी, सबसे महत्वपूर्ण आविष्कार है जो द्वितीय विश्व युद्ध से बाहर आया था, जबकि ब्रिटिश कोलंबिया में विक्टोरिया विश्वविद्यालय में सैन्य इतिहास के प्रोफेसर डेविड ज़िमरमैन कहते हैं। | 1940 में, ब्रिटेन में बर्मिंघम विश्वविद्यालय में, जॉन रान्डेल और हैरी बूट ने एक कैविटी मैग्नेट्रोन का एक कार्यशील प्रोटोटाइप तैयार किया जो लगभग 400 W का उत्पादन करता था। <ref name="Magnetron"/> एक सप्ताह के भीतर यह 1 kW तक सुधर गया था, और अगले कुछ महीनों में, वाटर कूलिंग और कई विवरण परिवर्तनों के साथ, यह 10 और फिर 25 kW तक सुधर गया था।<ref name="Magnetron"/> इसकी बहती आवृत्ति से निपटने के लिए, उन्होंने आउटपुट सिग्नल का नमूना लिया और अपने रिसीवर को सिंक्रनाइज़ किया कि जो भी आवृत्ति वास्तव में उत्पन्न हो रही थी, उसके लिए सिंक्रनाइज़ किया।1941 में, आवृत्ति अस्थिरता की समस्या को [[ जेम्स सेयर्स (भौतिक विज्ञानी) |जेम्स सेयर्स]] युग्मन (स्ट्रैपिंग) वैकल्पिक गुहाओं द्वारा मैग्नेट्रोन के भीतर हल किया गया था, जिसने 5-6 के कारक द्वारा अस्थिरता को कम कर दिया।<ref>{{cite web|url=http://www.radarpages.co.uk/oral/scanlan/cmr/scanlan3.htm|title=M.J.B.Scanlan; Early Centimetric Ground Radars – A Personal Reminiscence|first=Dick|last=Barrett|website=www.radarpages.co.uk|access-date=5 May 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304002432/http://www.radarpages.co.uk/oral/scanlan/cmr/scanlan3.htm|archive-date=4 March 2016}}</ref> (बूट और रान्डेल सहित प्रारंभिक मैग्नेट्रॉन डिजाइनों के अवलोकन के लिए, देखें <ref>{{cite journal|last=Willshaw|first=W. E.|author2=L. Rushforth |author3=A. G. Stainsby |author4=R. Latham |author5=A. W. Balls |author6=A. H. King |title=The high-power pulsed magnetron: development and design for radar applications|journal=Journal of the Institution of Electrical Engineers - Part IIIA: Radiolocation|year=1946|volume=93|issue=5|pages=985–1005|doi=10.1049/ji-3a-1.1946.0188|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/5299321|access-date=22 June 2012}}</ref>।) [[ आरएएफ एयर डिफेंस रडार म्यूजियम |आरएएफ एयर डिफेंस रडार म्यूजियम]] से एंडी मैनिंग के अनुसार, रान्डेल और बूट की खोज एक विशाल, बड़े पैमाने पर सफलता थी और कई लोगों द्वारा समझा गया था, अब भी, सबसे महत्वपूर्ण आविष्कार है जो द्वितीय विश्व युद्ध से बाहर आया था, जबकि ब्रिटिश कोलंबिया में विक्टोरिया विश्वविद्यालय में सैन्य इतिहास के प्रोफेसर डेविड ज़िमरमैन कहते हैं। | ||
क्योंकि फ्रांस नाजियों के हाथों में पड़ गया था और ब्रिटेन के पास बड़े पैमाने पर मैग्नेट्रॉन को विकसित करने के लिए कोई पैसा नहीं था, [[ विंस्टन चर्चिल |विंस्टन चर्चिल]] ने सहमति व्यक्त की कि[[ हेनरी टिज़र्ड | सर हेनरी टिज़र्ड]] को अमेरिकियों को उनकी वित्तीय और औद्योगिक मदद के बदले में मैग्नेट्रोन की पेशकश करनी चाहिए। <ref name="Magnetron"/> एक प्रारंभिक 10 [[ किलोवाट |kW]] संस्करण,[[ जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी PLC | जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी]] रिसर्च लेबोरेटरीज,[[ वेम्बली | वेम्बली]] ,[[ लंदन | लंदन]] (इसी तरह के अमेरिकन कंपनी जनरल इलेक्ट्रिक के साथ भ्रमित नहीं होने के लिए),[[ जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी | जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी]] रिसर्च लेबोरेटरीज,[[ वेम्बली ]] | क्योंकि फ्रांस नाजियों के हाथों में पड़ गया था और ब्रिटेन के पास बड़े पैमाने पर मैग्नेट्रॉन को विकसित करने के लिए कोई पैसा नहीं था, [[ विंस्टन चर्चिल |विंस्टन चर्चिल]] ने सहमति व्यक्त की कि[[ हेनरी टिज़र्ड | सर हेनरी टिज़र्ड]] को अमेरिकियों को उनकी वित्तीय और औद्योगिक मदद के बदले में मैग्नेट्रोन की पेशकश करनी चाहिए। <ref name="Magnetron"/> एक प्रारंभिक 10 [[ किलोवाट |kW]] संस्करण,[[ जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी PLC | जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी]] रिसर्च लेबोरेटरीज,[[ वेम्बली | वेम्बली]],[[ लंदन | लंदन]] (इसी तरह के अमेरिकन कंपनी जनरल इलेक्ट्रिक के साथ भ्रमित नहीं होने के लिए),[[ जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी | जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी]] रिसर्च लेबोरेटरीज,[[ वेम्बली | वेम्बली,]] [[ लंदन |लंदन]] द्वारा बनाया गया था),सितंबर 1940 में [[ टिज़र्ड मिशन ]] पर लिया गया था। रडार, अमेरिकी नौसेना के प्रतिनिधियों ने अपने लघु-तरंग दैर्ध्य प्रणालियों के साथ समस्याओं का विस्तार करना शुरू कर दिया, यह शिकायत करते हुए कि उनके क्लिस्ट्रॉन केवल 10 वॉट का उत्पादन कर सकते हैं। एक फलने-फूलने के साथ, "टैफी" बोवेन ने एक मैग्नेट्रोन निकाला और समझाया कि यह 1000 गुना उत्पादन करता है।<ref name="Magnetron"/><ref>{{cite news|last1=Harford|first1=Tim|title=How the search for a 'death ray' led to radar|url=https://www.bbc.co.uk/news/business-41188464|access-date=9 October 2017|work=BBC World Service|date=9 October 2017|quote=The magnetron stunned the Americans. Their research was years off the pace.|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20171009003404/http://www.bbc.co.uk/news/business-41188464|archive-date=9 October 2017}}</ref> | ||
[[ बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज |बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज]] ने उदाहरण लिया और जल्दी से प्रतियां बनाना शुरू कर दिया, और1940 के अंत से पहले,[[ विकिरण प्रयोगशाला |विकिरण प्रयोगशाला]] को [[ मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी |मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी]] के परिसर में स्थापित किया गया था ताकि मैग्नेट्रोन का उपयोग करके विभिन्न प्रकार के रडार को विकसित किया जा सके।।1941 की शुरुआत में, अमेरिकी और ब्रिटिश विमानों में पोर्टेबल सेंटीमीटर एयरबोर्न रडार का परीक्षण किया जा रहा था<ref name="Magnetron">{{cite news |url=http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/6331897.stm |title=Briefcase 'that changed the world' |work=BBC News |author=Angela Hind |date=February 5, 2007 |access-date=2007-08-16 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20071115140606/http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/6331897.stm |archive-date=November 15, 2007 }}</ref> 1941 के उत्तरार्ध में, यूनाइटेड किंगडम में[[ दूरसंचार अनुसंधान प्रतिष्ठान | दूरसंचार अनुसंधान प्रतिष्ठान]] ने मैग्नेट्रॉन का उपयोग एक क्रांतिकारी हवाई, ग्राउंड-मैपिंग रडार कोडेन नाम H2S विकसित करने के लिए किया।[[ H2S रडार | H2S रडार]] [[ एलन ब्लमलीन |एलन ब्लमलीन]] और [[ बर्नार्ड लवेल |बर्नार्ड लवेल]] द्वारा विकसित भाग में था। | |||
कैविटी मैग्नेट्रॉन का व्यापक रूप से विश्व युद्ध के दौरान माइक्रोवेव रडार उपकरणों में उपयोग किया गय था और अक्सर एलाइड रडार को [[ जर्मनी | जर्मन]] और [[ जापान |जापान]] ईएसई रडार पर काफी प्रदर्शन लाभ देने का श्रेय दिया जाता था और इस प्रकार सीधे युद्ध के परिणाम को प्रभावित करता है। इसे बाद में अमेरिकी इतिहासकार जेम्स फिननी बैक्सटर द्वारा वर्णित किया गया था और वह हमारे तटों पर लाया गया अब तक का सबसे मूल्यवान कार्गो रहा हैंl <ref>{{cite book|last1=Baxter|first1=James Phinney (III)|title=Scientists Against Time|date=1946|publisher=Little, Brown, and Co.|location=Boston, Massachusetts|page=142}} (बैक्सटर वैज्ञानिक अनुसंधान और विकास कार्यालय के आधिकारिक इतिहासकार थे।</ref> | कैविटी मैग्नेट्रॉन का व्यापक रूप से विश्व युद्ध के दौरान माइक्रोवेव रडार उपकरणों में उपयोग किया गय था और अक्सर एलाइड रडार को [[ जर्मनी | जर्मन]] और [[ जापान |जापान]] ईएसई रडार पर काफी प्रदर्शन लाभ देने का श्रेय दिया जाता था और इस प्रकार सीधे युद्ध के परिणाम को प्रभावित करता है। इसे बाद में अमेरिकी इतिहासकार जेम्स फिननी बैक्सटर द्वारा वर्णित किया गया था और वह हमारे तटों पर लाया गया अब तक का सबसे मूल्यवान कार्गो रहा हैंl <ref>{{cite book|last1=Baxter|first1=James Phinney (III)|title=Scientists Against Time|date=1946|publisher=Little, Brown, and Co.|location=Boston, Massachusetts|page=142}} (बैक्सटर वैज्ञानिक अनुसंधान और विकास कार्यालय के आधिकारिक इतिहासकार थे।</ref> | ||
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[[File:ISO 7010 W005.svg|thumb|150x150px | [[ आईएसओ 7010 ]] चेतावनी साइन: गैर-आयनीकरण विकिरण ]] | [[File:ISO 7010 W005.svg|thumb|150x150px | [[ आईएसओ 7010 ]] चेतावनी साइन: गैर-आयनीकरण विकिरण ]] | ||
विशेष रूप से कम से कम एक खतरा अच्छी तरह से जाना जाता है और प्रलेखित है। [[ ह्यूमन आई |आई (आँख)]] के[[ लेंस (विजन) | लेंस]] में कोई ठंडा रक्त प्रवाह नहीं है, यह विशेष रूप से माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने पर ओवरहीटिंग होने का खतरा है। यह हीटिंग बदले में बाद के जीवन में[[ मोतियाबिंद | | विशेष रूप से कम से कम एक खतरा अच्छी तरह से जाना जाता है और प्रलेखित है। [[ ह्यूमन आई |आई (आँख)]] के[[ लेंस (विजन) | लेंस]] में कोई ठंडा रक्त प्रवाह नहीं है, यह विशेष रूप से माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने पर ओवरहीटिंग होने का खतरा है। यह हीटिंग बदले में बाद के जीवन में[[ मोतियाबिंद | मोतियाबिंद]] को जन्म दे सकता हैl<ref name=Lipman1>{{Cite journal | ||
| volume = 33 | | volume = 33 | ||
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कैविटी मैग्नेट्रॉन एक उच्च-शक्ति वैक्यूम ट्यूब (निर्वात नली) है, जिसका उपयोग रडार सिस्टम में किया जाता है और वर्तमान में माइक्रोवेव ओवन (सूक्ष्मतरंग भट्टी) और रैखिक कण त्वरक में किया जाता है। यह एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ इलेक्ट्रॉन (अतिसूक्ष्म परमाणु) की धारा की पारस्परिक क्रिया का उपयोग करके माइक्रोवेव (सूक्ष्म तरंग) उत्पन्न करता है, जबकि कोटर अनुनादक की एक श्रृंखला को आगे बढ़ाते हुए धातु ब्लॉक में छोटे, खुले गुहा हैं। इलेक्ट्रॉन गुहाओं से गुजरते हैं और माइक्रोवेव(सूक्ष्मतरंग) के भीतर दोलन करते हैं, जब ये हवा की धारा से उत्साहित होते हैं ,तो सीटी के समान एक ध्वनि का उत्पादन करते हैं। अनुनाद आवृत्त्ति की व्यवस्था गुहाओं के भौतिक आयामों द्वारा निर्धारित की जाती है। अन्य वैक्यूम ट्यूबों (निर्वात नली) के विपरीत, जैसे कि क्लेस्ट्रॉन या ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब (TWT), मैग्नेट्रॉन एक लागू माइक्रोवेव सिग्नल (सूक्ष्म संकेतक) की तीव्रता को बढ़ाने के लिए एम्पलीफायर (प्रवर्धक) के रूप में कार्य नहीं कर सकता है; मैग्नेट्रॉन पूरी तरह से ऑसिलेटर (दोलक) के रूप में कार्य करता है, जो वैक्यूम ट्यूब(निर्वात नली) को आपूर्ति की गई प्रत्यक्ष वर्तमान बिजली से एक माइक्रोवेव(सूक्ष्मतरंग) सिग्नल उत्पन्न करता है।
एक विद्युत धारा के प्रवाह को नियंत्रित करने के साधन के रूप में चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग 1906 में ली डे फॉरेस्ट द्वारा ऑडियन (एक इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टिंग या एम्पलीफाइंग वैक्यूम ट्यूब) के आविष्कार द्वारा प्रेरित किया गया था। अल्बर्ट हल जनरल इलेक्ट्रिक रिसर्च लेबोरेटरी ने मैग्नेट्रॉन का विकास, शुरू किया था, डी फॉरेस्ट के पेटेंट से बचने के लिए[1] लेकिन ये कभी भी पूरी तरह से सफल नहीं हो सके। अन्य प्रयोगकर्ताओं ने हल (Hull) के काम पर ध्यान दिया और 1924 में जर्मनी में हबैन द्वारा दो कैथोड् का उपयोग शुरू किया गया था। आगे के शोध को तब तक सीमित किया गया था जब तक कि ओकाबे के 1929 के जापानी पेपर ने सेंटीमीटर-तरंग दैर्ध्य संकेतों के उत्पादन को ध्यान में रखा, जिसने दुनिया भर में दिलचस्पी जगाई। कई कैथोड् के साथ मैग्नेट्रान का विकास 1934 में बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज के, ए एल सैमुअल (A. L. Samuel) द्वारा प्रस्तावित, 1934 में पोस्टुमस और 1935 में हंस हॉलमैन द्वारा डिजाइन किया गया था। उत्पादन फिलिप्स, जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी (जीईसी), टेलीफंकन और अन्य द्वारा लिया गया था, जो शायद 10 डब्ल्यू आउटपुट तक सीमित था। इस समय तक Klystron अधिक शक्ति का उत्पादन कर रहा था और मैग्नेट्रॉन का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया था, हालांकि 1936 में USSR में अलेक्सरेफ और दुर्भावना द्वारा एक 300W डिवाइस का निर्माण किया गया था (1940 में प्रकाशित)[1]
कैविटी मैग्नेट्रॉन 1940 में इंग्लैंड के बर्मिंघम विश्वविद्यालय में जॉन रान्डेल और हैरी बूट द्वारा पेश किया गया एक क्रांतिकारी सुधार था।[2] उनके पहले कार्य के नमूने ने 10 सेमी तरंग दैर्ध्य पर सैकड़ों वाट का उत्पादन किया, यह एक अभूतपूर्व उपलब्धि थी।[3] हफ्तों के भीतर, जीईसी के इंजीनियरों ने इसे एक किलोवाट से अधिक में सुधार किया, और महीनों के भीतर 25 किलोवाट, 1941 तक 100 किलोवाट से अधिक और 1943 तक एक मेगावाट की ओर सुधार दिया। उच्च शक्ति सपन्द को एक छोटी किताब के आकार के उपकरण से उत्पन्न किया गया था केवल सेंटीमीटर लंबे एंटीना से प्रेषित होता है और परिमाण के क्रम द्वारा व्यावहारिक रडार प्रणालियों के आकार को कम करता है[4] नए रडार नाइट-फाइटर, एंटी-सबमरीन विमान और यहां तक कि सबसे छोटे एस्कॉर्ट जहाजों के लिए दिखाई दिए[4] और उस बिंदु से द्वितीय विश्व युद्ध के मित्र राष्ट्रों ने रडार में एक नेतृत्व किया कि जर्मनी और जापान में उनके समकक्ष कभी भी बंद करने में सक्षम नहीं थे। युद्ध के अंत तक, व्यावहारिक रूप से हर सहयोगी रडार एक मैग्नेट्रोन पर आधारित था।
युद्ध के बाद की अवधि में मैग्नेट्रॉन का उपयोग रडार में किया जाता रहा, लेकिन 1960 के दशक में उच्च-शक्तिक्लेस्ट्रॉन और ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब के रूप में लोकप्रियता से कम हो गया । मैग्नेट्रॉन की एक प्रमुख विशेषता यह है कि इसका आउटपुट सिग्नल आवृत्ति और चरण दोनों में पल्स से पल्स में बदल जाता है। यह मूविंग टारगेट इंडिकेशन (गतिमान लक्ष्य संकेत) को प्रदर्शित करने और अव्यवस्था (इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में अवांछित गूँज, विशेष रूप से राडार के संदर्भ में )को रडार प्रदर्शन से हटाने के लिए पल्स-टू-पल्स (स्पंद से स्पंद) तुलना के लिए इसे कम उपयुक्त बनाता है।[5] मैग्नेट्रॉन कुछ रडार सिस्टम में उपयोग में रहता है, लेकिन माइक्रोवेव ओवन के लिए कम लागत वाले स्रोत के रूप में बहुत अधिक सामान्य हो गया है। इस रूप में, एक अरब से अधिक मैग्नेट्रॉन आज उपयोग में हैं। [5][6]
निर्माण और संचालन
पारंपरिक नली संरचना
एक पारंपरिक इलेक्ट्रॉन ट्यूब (वैक्यूम ट्यूब) में, इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए, गर्म घटक से उत्सर्जित किया जाता है जिसेकैथोड कहा जाता है औरएनोड नामक एक सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए घटक के लिए आकर्षित किया जाता है। घटकों को सामान्य रूप से व्यवस्थित रूप से किया जाता है, एक ट्यूबलर के आकार के कंटेनर के भीतर रखा जाता है, जिसमें से सभी हवा को खाली कर दिया गया है, ताकि इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकें (इसलिए नाम वैक्यूम ट्यूब, जिसे हिन्दी में निर्वात नली कहा जाता है)।
यदि एक तीसरा इलेक्ट्रोड (जिसे नियंत्रण ग्रिड कहा जाता है) कैथोड और एनोड के बीच रखा जाता है, तो कैथोड और एनोड के बीच इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को इस तीसरे इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज को अलग करके विनियमित किया जा सकता है। यह परिणामी इलेक्ट्रॉन ट्यूब (जिसेट्रायोड कहा जाता है, क्योंकि अब इसमें तीन इलेक्ट्रोड हैं) को एम्पलीफायर (प्रवर्धक) के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है, क्योंकि नियंत्रण ग्रिड पर लागू विद्युत आवेश में छोटे बदलाव के परिणामस्वरूप कैथोड और एनोड के बीच बहने वाले इलेक्ट्रॉनों के बहुत बड़े प्रवाह में समान भिन्नता होगी।[7]
हल (Hull) या एकल-एनोड मैग्नेट्रॉन
नियंत्रण के लिए ग्रिड का उपयोग करने का विचार फिलिप लेनार्ड द्वारा आविष्कार किया गया था, जिन्हें भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला था। संयुक्त राज्य अमेरिका में इसे बाद में ली डे फॉरेस्ट द्वारा पेटेंट कराया गया, जिसके परिणामस्वरूप वैकल्पिक ट्यूब डिजाइनों में काफी शोध हुआ जो उनके पेटेंट से बचता था। एक विचार के तहत वर्तमान प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए एक विद्युत आवेश के बजाय एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया, जिससे मैग्नेट्रॉन ट्यूब का विकास हुआ था। इस डिजाइन में, ट्यूब को दो इलेक्ट्रोड के साथ बनाया गया था, आमतौर पर केंद्र में एक धातु की छड़ के रूप में कैथोड के साथ, और इसके चारों ओर एक सिलेंडर के रूप में एनोड था। ट्यूब को घोड़े की नाल के चुंबक के ध्रुवों के बीच रखा गया था।[8] और इस तरह की व्यवस्था की गई कि चुंबकीय क्षेत्र को इलेक्ट्रोड के अक्ष के समानांतर संरेखित किया गया था।
कोई चुंबकीय क्षेत्र मौजूद नहीं होने के कारण, ट्यूब एक डायोड के रूप में संचालित होती है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों को सीधे कैथोड से एनोड तक प्रवाहित किया जाता है। चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में, इलेक्ट्रॉनों को बाएं हाथ के नियम के अनुसार, गति की दिशा में समकोण पर एक बल का अनुभव होगा। इसमें, इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच एक घुमावदार पथ का अनुसरण करते हैं। पथ की वक्रता को इलेक्ट्रोमैग्नेट (विद्युत चुंबक) का उपयोग करके या इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत क्षमता को बदलकर या तो चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन करके नियंत्रित किया जा सकता है।
बहुत उच्च चुंबकीय क्षेत्र समायोजन में इलेक्ट्रॉनों को कैथोड पर वापस जाने के लिए मजबूर किया जाता है, जो वर्तमान प्रवाह को रोकता है। विपरीत चरम पर, बिना किसी क्षेत्र के, इलेक्ट्रॉन सीधे कैथोड से एनोड तक प्रवाहित होने के लिए स्वतंत्र हैं। दो चरम सीमाओं के बीच एक बिंदु है, क्रांतिक मान या हल कट-ऑफ चुंबकीय क्षेत्र (और कट-ऑफ वोल्टेज), जहां इलेक्ट्रॉन सिर्फ एनोड तक पहुंचते हैं। सूक्ष्मतरंग बिंदु के आसपास के क्षेत्रों में, उपकरण एक ट्रायोड के समान संचालित होता है। हालांकि, चुंबकीय नियंत्रण, हिस्टैरिसीस और अन्य प्रभावों के कारण एक पारंपरिक ट्रायोड में एक नियंत्रण ग्रिड का उपयोग करके इलेक्ट्रोस्टैटिक नियंत्रण की तुलना में वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए एक धीमी और कम वफादार प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप (अधिक वजन और जटिलता का उल्लेख नहीं करना), इसलिए मैग्नेट्रॉन का पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक डिजाइनों में सीमित उपयोग देखा।
यह देखा गया कि जब मैग्नेट्रॉन क्रांतिक मान पर काम कर रहा था, तो यह रेडियो फ्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उत्सर्जन करेगा। यह इसलिए होता है क्योंकि कुछ इलेक्ट्रॉन, एनोड तक पहुंचने के बजाय, कैथोड और एनोड के बीच की जगह में चक्कर लगाना जारी रखते हैं। एक प्रभाव के कारण अब साइक्लोट्रॉन विकिरण के रूप में जाना जाता है, ये इलेक्ट्रॉन रेडियो आवृत्ति ऊर्जा विकीर्ण करते हैं ये प्रभाव बहुत कुशल नहीं है।अंततः इलेक्ट्रॉनों में से एक इलेक्ट्रोड से टकराता है, इसलिए किसी भी समय परिसंचारी अवस्था में संख्या समग्र धारा का एक छोटा प्रतिशत है। यह भी देखा गया कि विकिरण की आवृत्ति ट्यूब के आकार पर निर्भर करती है, और यहां तक कि शुरुआती उदाहरण जो माइक्रोवेव शासन में संकेतों का उत्पादन करते थे वो भी बनाए गए थे।
प्रारंभिक पारंपरिक ट्यूब सिस्टम उच्च आवृत्ति बैंड तक सीमित थे, और हालांकि बहुत उच्च आवृत्ति सिस्टम 1930 के दशक के अंत में व्यापक रूप से उपलब्ध हो गए, अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी (पराउच्च आवृत्ति) और माइक्रोवेव बैंड पारंपरिक सर्किट की क्षमता से परे थे। मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव बैंड में सिग्नल उत्पन्न करने में सक्षम कुछ उपकरणों में से एक था और यह केवल एक ही था जो सेंटीमीटर तरंग दैर्ध्य में उच्च शक्ति का उत्पादन करने में सक्षम था।
विभक्त ऐनोड मैग्नेट्रॉन
मूल मैग्नेट्रोन को क्रांतिक मान पर संचालित करना बहुत मुश्किल था, और फिर भी किसी भी समय चक्कर लगाने वाली अवस्था में इलेक्ट्रॉनों की संख्या काफी कम थी। इसका मतलब था कि यह बहुत कम-शक्ति वाले सिग्नल(संकेत) उत्पन्न करता था। फिर भी, माइक्रोवेव बनाने के लिए परिचित कुछ उपकरणों में से एक के रूप में, डिवाइस में रुचि और व्यापक संभावित सुधार थे।
पहला बड़ा सुधार स्प्लिट-एनोड मैग्नेट्रोन था, जिसे नकारात्मक-प्रतिरोध मैग्नेट्रोन के रूप में भी जाना जाता है। जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, इस डिज़ाइन में एक एनोड का उपयोग किया गया था जो ट्यूब के प्रत्येक छोर पर दो-एक में विभाजित हो गया था, जिससे दो आधे-सिलेंडर बन गए। जब दोनों को एक ही वोल्टेज से चार्ज किया गया तो सिस्टम मूल मॉडल की तरह काम करता था। लेकिन दो प्लेटों के वोल्टेज को थोड़ा बदलकर, इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र को संशोधित किया जा सकता है ताकि वे स्वाभाविक रूप से कम वोल्टेज पक्ष की ओर यात्रा कर सकें। प्लेटें एक दोलक से जुड़ी थीं जो एक निश्चित आवृत्ति पर दो प्लेटों के सापेक्ष वोल्टेज को उलट देती थी[8]
किसी भी क्षण में, इलेक्ट्रॉन को स्वाभाविक रूप से ट्यूब के निचले वोल्टेज पक्ष की ओर धकेल दिया जाएगा।जैसे ही वोल्टेज बदलता है, इलेक्ट्रॉन आगे और पीछे दोलन करेगा, उसी समय एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र लागू किया जाता है,जो मूल डिजाइन में क्रान्तिक मान से अधिक मजबूत होता है।यह आम तौर पर इलेक्ट्रॉन को कैथोड में वापस चक्कर लगाने का कारण बनता है, लेकिन विद्युत क्षेत्र के दोलन के कारण, इलेक्ट्रॉन इसके बजाय एक लूपिंग(घुमावदार) पथ का अनुसरण करता है जो एनोड की ओर जारी रहता है जो एनोड्स की ओर जारी रहता है[8]
चूंकि प्रवाह में सभी इलेक्ट्रॉनों ने इस लूपिंग गति का अनुभव किया था, इसलिए विकिरणित होने वाली आरएफ ऊर्जा की मात्रा में काफी सुधार हुआ।जैसा कि गति क्रान्तिक मान से परे किसी भी क्षेत्र स्तर पर हुई थी, अब खेतों और वोल्टेज को ध्यान से ट्यून करने के लिए आवश्यक नहीं था, और डिवाइस की समग्र स्थिरता में बहुत सुधार हुआ था।दुर्भाग्य से, उच्च क्षेत्र का मतलब यह भी था कि इलेक्ट्रॉन अक्सर कैथोड में वापस जाते हैं, उस पर अपनी ऊर्जा जमा करते हैं और इसे गर्म करते हैं।जैसा कि यह सामान्य रूप से अधिक इलेक्ट्रॉनों को जारी करने का कारण बनता है, यह कभी -कभी एक अनियंत्रित प्रभाव पैदा कर सकता है, जो डिवाइस को नुकसान पहुंचाता है[8]
कैविटी मैग्नेट्रॉन
मैग्नेट्रॉन डिज़ाइन में महान प्रगति रेसोनंट कैविटी मैग्नेट्रॉन या इलेक्ट्रॉन-रेजोनेंस मैग्नेट्रॉन था, जो पूरी तरह से अलग-अलग सिद्धांतों पर काम करता है।इस डिजाइन में दोलन बाहरी सर्किट या फ़ील्ड के बजाय एनोड के भौतिक आकार द्वारा किया जाता है।
यंत्रवत्, कैविटी मैग्नेट्रॉन में गोलाकार चेहरे के केंद्र के माध्यम से ड्रिल किए गए छेद के साथ धातु का एक बड़ा, ठोस सिलेंडर होता है।कैथोड के रूप में कार्य करने वाला एक तार इस छेद के केंद्र से नीचे चला जाता है, और धातु ब्लॉक स्वयं एनोड बनाता है। इस इस छेद के चारों ओर, जिसे "इंटरैक्शन स्पेस" के रूप में जाना जाता है, कई समान छेद ("रेज़ोनेटर") हैं, जिन्हें इंटरेक्शन स्पेस के समानांतर ड्रिल किया जाता है, जो एक शॉर्ट चैनल द्वारा इंटरेक्शन स्पेस से जुड़ा होता है। परिणामी ब्लॉकरिवॉल्वर पर सिलेंडर जैसा कुछ दिखता है, जिसमें कुछ बड़ा केंद्रीय छेद होता है। शुरुआती मॉडल को COLT(कोल्ट) पिस्तौल जिग्स का उपयोग करके काट दिया गया था[9] यह ध्यान रखते हुए कि एक एसी (A.C) सर्किट में इलेक्ट्रॉन सतह के साथ यात्रा करते हैं, न कि कंडक्टर के कोर, स्लॉट के समानांतर पक्ष कैपेसिटर (संधारित्र) के रूप में कार्य करते हैं, जबकि राउंड होल इंडक्टर (प्रेरक) का निर्माण करते हैं। एक एलसी सर्किट (L.C) ठोस तांबे से बना, अनुनाद आवृत्ति के साथ पूरी तरह से इसके आयामों द्वारा परिभाषित किया गया है।
चुंबकीय क्षेत्र क्रान्तिक मान के नीचे एक मान पर निर्धारित है, इसलिए इलेक्ट्रॉन एनोड की ओर बढ़ते पथों का पालन करते हैं। जब वे एनोड पर प्रहार करते हैं, तो वे उस क्षेत्र में नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाते हैं। चूंकि यह प्रक्रिया यादृच्छिक है, इसलिए कुछ क्षेत्र अपने आसपास के क्षेत्रों की तुलना में कम या ज्यादा चार्ज हो जाएंगे। एनोड एक अत्यधिक प्रवाहकीय सामग्री, लगभग हमेशा तांबे से निर्मित होता है, इसलिए वोल्टेज में ये अंतर धाराओं को भी बाहर निकलने के लिए दिखाई देते हैं। चूंकि करंट (धारा) को गुहा के बाहर के चारों ओर बहना पड़ता है, इसलिए इस प्रक्रिया में समय लगता है। उस समय के दौरान अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन गर्म स्थानों से बचेंगे और एनोड के साथ आगे जमा हो जाएंगे, क्योंकि इसके चारों ओर अतिरिक्त प्रवाह भी आता है। यह एक दोलन करंट का कारण बनता है क्योंकि करंट एक स्थान फिर दूसरे को बराबर करने की कोशिश करता है। [10]
गुहाओं के चारों ओर बहने वाली दोलन धाराएं, और ट्यूब के भीतर इलेक्ट्रॉन प्रवाह पर उनका प्रभाव, बड़ी मात्रा में माइक्रोवेव रेडियोफ्रीक्वेंसी ऊर्जा को गुहाओं में उत्पन्न होने का कारण बनता है। एक छोर पर गुहाएं खुली होती हैं, इसलिए संपूर्ण तंत्र एक एकल, बड़ा, माइक्रोवेव (सूक्ष्म तरंग) दोलन करता है। एक "नल", आम तौर पर एक लूप में गठित एक तार, एक गुहा से माइक्रोवेव ऊर्जा निकालता है।कुछ प्रणालियों में टैप वायर को एक खुले छेद से बदल दिया जाता है, जो माइक्रोवेव(सूक्ष्म तरंग) को वेवगाइड में प्रवाहित करने की अनुमति देता है।
जैसा कि दोलन को स्थापित करने में कुछ समय लगता है, और शुरू में स्वाभाविक रूप से यादृच्छिक होता है, बाद में स्टार्टअप में अलग -अलग आउटपुट पैरामीटर होंगे। चरण लगभग कभी भी संरक्षित नहीं होता है, जो मैग्नेट्रॉन कोचरणबद्ध सरणी सिस्टम में उपयोग करना मुश्किल बनाता है।आवृत्ति भी पल्स से पल्स (तरंग से तरंग) तक बहती है, रडार सिस्टम की एक व्यापक सरणी के लिए एक अधिक कठिन समस्या है।इनमें से न तो निरंतर-लहर रडार के लिए एक समस्या प्रस्तुत करें, न ही माइक्रोवेव ओवन के लिए।
सामान्य विशेषताएं
सभी कैविटी मैग्नेट्रॉन में एक उच्च वोल्टेज, क्रान्तिक मान बिजली की आपूर्ति द्वारा बनाई गई एक उच्च (निरंतर या स्पंदित) नकारात्मक क्षमता पर एक गर्म बेलनाकार कैथोड शामिल हैं। कैथोड को एक खाली, लोबेड, गोलाकार धातु कक्ष के केंद्र में रखा गया है। कक्ष की दीवारें ट्यूब के एनोड हैं। एक स्थायी चुंबक द्वारा गुहा की धुरी के समानांतर एक चुंबकीय क्षेत्र लगाया जाता है। इलेक्ट्रॉन शुरू में एनोड की दीवारों के विद्युत क्षेत्र द्वारा आकर्षित कैथोड से रेडियल रूप से बाहर की ओर बढ़ते हैं। लोरेंट्ज़ बल के परिणामस्वरुप चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को एक वृत्ताकार पथ में बाहर की ओर घुमाता है। कक्ष के रिम के चारों ओर बेलनाकार गुहाएं हैं। स्लॉट्स को गुहाओं की लंबाई के साथ काट दिया जाता है जो केंद्रीय, सामान्य गुहा स्थान में खुलते हैं। जैसा कि इलेक्ट्रॉनों ने इन स्लॉट्स को पार करते है, वे प्रत्येक गुंजयमान गुहा में एक उच्च-आवृत्ति वाले रेडियो क्षेत्र को प्रेरित करते हैं, जो बदले में इलेक्ट्रॉनों को समूहों में गुच्छा का कारण बनता है। रेडियो आवृत्ति ऊर्जा का एक हिस्सा एक छोटे युग्मन लूप द्वारा निकाला जाता है जो वेवगाइड (एक धातु ट्यूब, आमतौर पर आयताकार क्रॉस सेक्शन) से जुड़ा होता है। वेवगाइड लोड के लिए निकाले गए आरएफ ऊर्जा को निर्देशित करता है, जो कि माइक्रोवेव ओवन में एक खाना पकाने का कक्ष या एक उच्च-लाभ एंटीना रडार के मामले में हो सकता है।
गुहाओं के आकार अनुनाद आवृत्ति को निर्धारित करते हैं, और जिससे माइक्रोवेव की आवृत्ति उत्सर्जित होती है। हालांकि, आवृत्ति सटीक रूप से नियंत्रणीय नहीं है। ऑपरेटिंग आवृत्ति लोड प्रतिबाधा में परिवर्तन के साथ भिन्न होती है, आपूर्ति वर्तमान में परिवर्तन के साथ, और ट्यूब के तापमान के साथ[11] यह उपयोग में कोई समस्या नहीं है जैसे कि हीटिंग, यारडार के कुछ रूपों में जहां रिसीवर को एक सटीक मैग्नेट्रॉन आवृत्ति के साथ सिंक्रनाइज़ किया जा सकता है जहां सटीक आवृत्तियों की आवश्यकता होती है, अन्य उपकरणों जैसे किKlystron का उपयोग किया जाता है।
मैग्नेट्रॉन एक स्व दोलक उपकरण है जिसमें बिजली की आपूर्ति के अलावा किसी भी बाहरी तत्व की आवश्यकता नहीं होती है। दोलन के निर्माण से पहले एक अच्छी तरह से परिभाषित थ्रेशोल्ड एनोड वोल्टेज लागू किया जाना चाहिए, यह वोल्टेज रेसोनंट कैविटी के आयामों और लागू चुंबकीय क्षेत्र का एक कार्य है।स्पंदित अनुप्रयोगों में कई चक्रों में देरी होती है, इससे पहले कि दोलित्र पूर्ण शिखर शक्ति प्राप्त करता है, और एनोड वोल्टेज के निर्माण को दोलित्र आउटपुट के निर्माण के साथ समन्वित किया जाना चाहिए[11]
जहां गुहाओं की संख्या समान होती है, वहां दो संकेंद्रित वलय वैकल्पिक गुहा की दीवारों को जोड़ सकते हैं ताकि दोलन के अक्षम तरीके को रोका जा सके। इसे पाई-स्ट्रैपिंग कहा जाता है क्योंकि दो पट्टियाँ रेडियन (180 °) पर आसन्न गुहाओं के बीच चरण अंतर को बंद कर देती हैं।
आधुनिक मैग्नेट्रॉन एक काफी कुशल उपकरण है। उदाहरण के लिए, एक माइक्रोवेव ओवन में, 1.1-किलोवाट इनपुट आमतौर पर लगभग 700 वाट माइक्रोवेव पावर, लगभग 65%की दक्षता बनाएगा।(उच्च-वोल्टेज और कैथोड के गुण एक मैग्नेट्रॉन की शक्ति का निर्धारण करते हैं।) बड़े एस बैंड मैग्नेट्रॉन 2.5 मेगावाट अधिकतम शक्ति का उत्पादन कर सकते हैं।[11] कुछ बड़े मैग्नेट्रॉन पानी ठंडा (वाटर कूल्ड) होते हैं।मैग्नेट्रॉन उन भूमिकाओं में व्यापक उपयोग में रहता है जिनके लिए उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, लेकिन जहां आवृत्ति और चरण पर सटीक नियंत्रण महत्वहीन है।
अनुप्रयोग
रडार
रडार सेट में,मैग्नेट्रॉन का वेवगाइड एंटीना से जुड़ा हुआ है। मैग्नेट्रॉन को वोल्टेज के बहुत कम स्पंदो के साथ संचालित किया जाता है,जिसके परिणामस्वरूप उच्च-शक्ति वाले माइक्रोवेव ऊर्जा की एक छोटी नाड़ी विकिरणित होती है।जैसा कि सभी प्राथमिक रडार प्रणालियों में होता है, एक स्क्रीन पर एक रडार मानचित्र बनाने के लिए लक्ष्य से परावर्तित विकिरण का विश्लेषण किया जाता है।
मैग्नेट्रॉन के आउटपुट की कई विशेषताएं डिवाइस के रडार का उपयोग कुछ हद तक समस्याग्रस्त बनाती हैं। इन कारकों में से पहला इसकी ट्रांसमीटर आवृत्ति में मैग्नेट्रॉन की अंतर्निहित अस्थिरता है। यह अस्थिरता न केवल एक स्पंद से दूसरे में आवृत्ति के विस्थापन में परिणाम करती है, बल्कि एक व्यक्तिगत प्रेषित पल्स के भीतर एक आवृत्ति विस्थापन भी होती है। दूसरा कारक यह है कि संचरित पल्स की ऊर्जा अपेक्षाकृत व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम में फैली हुई है, जिसके लिए रिसीवर को एक समान व्यापक बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। यह विस्तृत बैंडविड्थ परिवेशी विद्युत शोर को रिसीवर में स्वीकार करने की अनुमति देता है, इस प्रकार कुछ हद तक कमजोर रडार गूँज को अस्पष्ट करता है, जिससे समग्र रिसीवर सिग्नल-टू-शोर अनुपात और इस प्रकार प्रदर्शन को कम करता है। तीसरा कारक, आवेदन के आधार पर, उच्च-शक्ति विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उपयोग के कारण होने वाला विकिरण खतरा है। कुछ अनुप्रयोगों में, उदाहरण के लिए, एक मरीन रडार एक मनोरंजक पोत पर लगाया गया था, 2 से 4 किलोवाट के मैग्नेट्रॉन आउटपुट के साथ एक रडार अक्सर चालक दल या यात्रियों के कब्जे वाले क्षेत्र के पास बहुत अधिक पाया जाता है। व्यावहारिक उपयोग में इन कारकों को दूर कर दिया गया है या केवल स्वीकार किए गए हैं, और आज हजारों मैग्नेट्रॉन विमानन और मरीन रडार इकाइयां सेवा में हैं। एविएशन वेदर-एवॉइडेंस रडार और मरीन रडार में हाल के प्रगति ने मैग्नेट्रॉन को माइक्रोवेव सेमीकंडक्टर ऑसिलेटर के साथ सफलतापूर्वक बदल दिया है, जिसमें एक संकीर्ण आउटपुट आवृत्ति रेंज है। ये एक संकीर्ण रिसीवर बैंडविड्थ का उपयोग करने की अनुमति देते हैं, और बदले में उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात एक कम ट्रांसमीटर शक्ति की अनुमति देता है, जो ईएमआर के संपर्क को कम करता है।
हीटिंग
माइक्रोवेव ओवन में, वेवगाइड खाना पकाने के कक्ष में एक रेडियो-आवृत्ति-पारदर्शी द्वार की ओर जाता है।चूंकि चैम्बर के निश्चित आयाम और मैग्नेट्रोन से इसकी भौतिक निकटता सामान्य रूप से कक्ष में स्थायी तरंग पैटर्न बनाती है, पैटर्न को एक मोटर चालित प्रशंसक-जैसे मोड स्टिरर द्वारा यादृच्छिक किया जाता है।या एक टर्नटेबल द्वारा जो भोजन को घुमाता है (उपभोक्ता ओवन में सबसे आम)।
इस अनुप्रयोग का एक प्रारंभिक उदाहरण था जब 1954 में ब्रिटिश वैज्ञानिकों ने क्रायोजेनिक रूप से फ्रोजन हैम्स्टर्स को पुनर्जीवित करने के लिए एक माइक्रोवेव ओवन का उपयोग किया था[12]
प्रकाश
माइक्रोवेव-उत्तेजित प्रकाश व्यवस्था में, जैसे कि सल्फर लैंप, एक मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव क्षेत्र प्रदान करता है जो प्रकाश-क्रान्तिक पदार्थ (जैसे सल्फर, मेटल, हैलाइड आदि) से युक्त प्रकाश गुहा से गुजरता है। यद्यपि कुशल, ये लैंप प्रकाश के अन्य तरीकों की तुलना में बहुत अधिक जटिल हैं और इसलिए आमतौर पर उपयोग नहीं किया जाता है। अधिक आधुनिक वेरिएंट HEMT या GAN-ON-SIC पावर सेमीकंडक्टर डिवाइस का उपयोग करते हैं, जो माइक्रोवेव उत्पन्न करते हैं, जो कि काफी कम जटिल हैं और इसे PID नियंत्रक का उपयोग करके प्रकाश आउटपुट को अधिकतम करने के लिए समायोजित किया जा सकता है।
इतिहास
1910 में हंस गेरडियन (1877-1951) सीमेंस कॉर्पोरेशन ने एक मैग्नेट्रॉन का आविष्कार किया गयाl[13][14] 1912 में, स्विस भौतिक विज्ञानी हेनरिक ग्रीनचेर ,इलेक्ट्रॉन मास (द्रव्यमान) की गणना करने के लिए नए तरीकों की तलाश कर रहे थे। वह एक रॉड के आकार के कैथोड के चारों ओर एक बेलनाकार एनोड के साथ एक डायोड से युक्त एक प्रणाली पर बस गया, जिसे चुंबक के बीच में रखा गया था। इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान को मापने का प्रयास विफल रहा क्योंकि वह ट्यूब में एक अच्छा वैक्यूम प्राप्त करने में असमर्थ था। हालांकि, इस काम के हिस्से के रूप में, ग्रीनचेर ने पार किए गए चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों में इलेक्ट्रॉनों की गति के गणितीय मॉडल विकसित किए गएl[15][16]
अमेरिका में, अल्बर्ट हल ने ट्रायोड परवेस्टर्न इलेक्ट्रिक के पेटेंट को बायपास करने के प्रयास में इस काम का उपयोग किया। पश्चिमी इलेक्ट्रिक ने ग्रिड के माध्यम से विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके वर्तमान प्रवाह के नियंत्रण पर ली डे फॉरेस्ट के पेटेंट खरीदकर इस डिजाइन का नियंत्रण प्राप्त किया था। हल का इरादा कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक के बजाय एक चर चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करना था। जनरल इलेक्ट्रिक की अनुसंधान प्रयोगशालाओं में शेंक्टाडी, न्यूयॉर्क में काम करते हुए, हल निर्मित ट्यूबों को जो चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र की ताकत के अनुपात के नियंत्रण के माध्यम से स्विचिंग प्रदान करता है। उन्होंने 1921 में अवधारणा पर कई पत्र और पेटेंट जारी किएl[17]
हल के मैग्नेट्रॉन को मूल रूप से वीएचएफ (बहुत-उच्च-आवृत्ति) विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उत्पन्न करने का इरादा नहीं था। हालांकि, 1924 में, चेक भौतिक विज्ञानी August Xáček अगस्त ज़ाकेक [18] (1886–1961) and German physicist Erich Habann[19] ने स्वतंत्र रूप से पता लगाया कि मैग्नेट्रोन 100 मेगाहर्ट्ज़ से 1 गीगाहर्ट्ज़ की तरंगें उत्पन्न कर सकता है। अगस्त ज़ाकेक, प्राग केचार्ल्स विश्वविद्यालय में एक प्रोफेसर, पहले प्रकाशित हुआ हालांकि, उन्होंने एक छोटे से परिसंचरण के साथ एक पत्रिका में प्रकाशित किया और इस तरह थोड़ा ध्यान आकर्षित किया[20] जेना के विश्वविद्यालय में एक छात्र हबैन ने 1924 के अपने डॉक्टरेट शोध प्रबंध के लिए मैग्नेट्रॉन की जांच की।[21] 1920 के दशक के दौरान, हल और दुनिया भर के अन्य शोधकर्ताओं ने मैग्नेट्रॉन को विकसित करने के लिए काम किया[22]</ref>[23][24] इनमें से अधिकांश शुरुआती मैग्नेट्रॉन कई एनोड के साथ ग्लास वैक्यूम ट्यूब (काँच निर्वात नली) थे। हालांकि, दो-पोल मैग्नेट्रॉन, जिसे स्प्लिट-एनोड मैग्नेट्रॉन के रूप में भी जाना जाता है, में अपेक्षाकृत कम दक्षता थी।
जबकिरडार को विश्व युद्ध के दौरान विकसित किया जा रहा था, वहाँ एक उच्च-शक्ति माइक्रोवेव जनरेटर की तत्काल आवश्यकता पैदा हुई, जो उस समय के ट्यूब-आधारित जनरेटर से 50 से 150 सेमी (200 मेगाहर्ट्ज) के बजाय लगभग 10 सेमी (3 गीगाहर्ट्ज़) की छोटी तरंग दैर्ध्य पर काम करता था। यह ज्ञात था कि एक मल्टी-कैविटी रेजोनेंट मैग्नेट्रोन का विकास और पेटेंट 1935 में बर्लिन में हैंस हॉलमैन द्वारा किया गया था।[25] हालांकि, जर्मन सेना ने हॉलमैन के डिवाइस की आवृत्ति बहाव को अवांछनीय माना, और इसके बजायक्लेस्ट्रॉन पर अपने रडार सिस्टम को आधारित किया। लेकिन (क्लिस्टरोंस) Klystrons उस समय उच्च शक्ति उत्पादन को प्राप्त नहीं कर सकते थे जो मैग्नेट्रॉन अंततः पहुंच गए थे। यह एक कारण था कि जर्मन नाइट फाइटर रडार, जो कभी भी फ्रंट-लाइन विमान के साथ शुरू करने के लिए निम्न-यूएचएफ बैंड से आगे नहीं भटके, उनके ब्रिटिश समकक्षों के लिए एक मैच नहीं थे। [22]: 229 इसी तरह, यूके में, अल्बर्ट ब्यूमोंट वुड ने 1937 में एक प्रणाली को एक धातु ब्लॉक में ड्रिल किए गए छह या आठ छोटे छेदों के साथ प्रस्तावित किया था, जो कि बाद के उत्पादन डिजाइनों से, केवल वैक्यूम सीलिंग के पहलुओं में अलग है। हालांकि, उनके विचार को नौसेना ने खारिज कर दिया था और कहा कि उनका वाल्व विभाग इस पर विचार करेगा।[26]
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1940 में, ब्रिटेन में बर्मिंघम विश्वविद्यालय में, जॉन रान्डेल और हैरी बूट ने एक कैविटी मैग्नेट्रोन का एक कार्यशील प्रोटोटाइप तैयार किया जो लगभग 400 W का उत्पादन करता था। [3] एक सप्ताह के भीतर यह 1 kW तक सुधर गया था, और अगले कुछ महीनों में, वाटर कूलिंग और कई विवरण परिवर्तनों के साथ, यह 10 और फिर 25 kW तक सुधर गया था।[3] इसकी बहती आवृत्ति से निपटने के लिए, उन्होंने आउटपुट सिग्नल का नमूना लिया और अपने रिसीवर को सिंक्रनाइज़ किया कि जो भी आवृत्ति वास्तव में उत्पन्न हो रही थी, उसके लिए सिंक्रनाइज़ किया।1941 में, आवृत्ति अस्थिरता की समस्या को जेम्स सेयर्स युग्मन (स्ट्रैपिंग) वैकल्पिक गुहाओं द्वारा मैग्नेट्रोन के भीतर हल किया गया था, जिसने 5-6 के कारक द्वारा अस्थिरता को कम कर दिया।[27] (बूट और रान्डेल सहित प्रारंभिक मैग्नेट्रॉन डिजाइनों के अवलोकन के लिए, देखें [28]।) आरएएफ एयर डिफेंस रडार म्यूजियम से एंडी मैनिंग के अनुसार, रान्डेल और बूट की खोज एक विशाल, बड़े पैमाने पर सफलता थी और कई लोगों द्वारा समझा गया था, अब भी, सबसे महत्वपूर्ण आविष्कार है जो द्वितीय विश्व युद्ध से बाहर आया था, जबकि ब्रिटिश कोलंबिया में विक्टोरिया विश्वविद्यालय में सैन्य इतिहास के प्रोफेसर डेविड ज़िमरमैन कहते हैं।
क्योंकि फ्रांस नाजियों के हाथों में पड़ गया था और ब्रिटेन के पास बड़े पैमाने पर मैग्नेट्रॉन को विकसित करने के लिए कोई पैसा नहीं था, विंस्टन चर्चिल ने सहमति व्यक्त की कि सर हेनरी टिज़र्ड को अमेरिकियों को उनकी वित्तीय और औद्योगिक मदद के बदले में मैग्नेट्रोन की पेशकश करनी चाहिए। [3] एक प्रारंभिक 10 kW संस्करण, जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी रिसर्च लेबोरेटरीज, वेम्बली, लंदन (इसी तरह के अमेरिकन कंपनी जनरल इलेक्ट्रिक के साथ भ्रमित नहीं होने के लिए), जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी रिसर्च लेबोरेटरीज, वेम्बली, लंदन द्वारा बनाया गया था),सितंबर 1940 में टिज़र्ड मिशन पर लिया गया था। रडार, अमेरिकी नौसेना के प्रतिनिधियों ने अपने लघु-तरंग दैर्ध्य प्रणालियों के साथ समस्याओं का विस्तार करना शुरू कर दिया, यह शिकायत करते हुए कि उनके क्लिस्ट्रॉन केवल 10 वॉट का उत्पादन कर सकते हैं। एक फलने-फूलने के साथ, "टैफी" बोवेन ने एक मैग्नेट्रोन निकाला और समझाया कि यह 1000 गुना उत्पादन करता है।[3][29]
बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज ने उदाहरण लिया और जल्दी से प्रतियां बनाना शुरू कर दिया, और1940 के अंत से पहले,विकिरण प्रयोगशाला को मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के परिसर में स्थापित किया गया था ताकि मैग्नेट्रोन का उपयोग करके विभिन्न प्रकार के रडार को विकसित किया जा सके।।1941 की शुरुआत में, अमेरिकी और ब्रिटिश विमानों में पोर्टेबल सेंटीमीटर एयरबोर्न रडार का परीक्षण किया जा रहा था[3] 1941 के उत्तरार्ध में, यूनाइटेड किंगडम में दूरसंचार अनुसंधान प्रतिष्ठान ने मैग्नेट्रॉन का उपयोग एक क्रांतिकारी हवाई, ग्राउंड-मैपिंग रडार कोडेन नाम H2S विकसित करने के लिए किया। H2S रडार एलन ब्लमलीन और बर्नार्ड लवेल द्वारा विकसित भाग में था।
कैविटी मैग्नेट्रॉन का व्यापक रूप से विश्व युद्ध के दौरान माइक्रोवेव रडार उपकरणों में उपयोग किया गय था और अक्सर एलाइड रडार को जर्मन और जापान ईएसई रडार पर काफी प्रदर्शन लाभ देने का श्रेय दिया जाता था और इस प्रकार सीधे युद्ध के परिणाम को प्रभावित करता है। इसे बाद में अमेरिकी इतिहासकार जेम्स फिननी बैक्सटर द्वारा वर्णित किया गया था और वह हमारे तटों पर लाया गया अब तक का सबसे मूल्यवान कार्गो रहा हैंl [30]
Centimetric (सेंटीमीटर रडार), कैविटी मैग्नेट्रॉन द्वारा संभव बनाया गया, बहुत छोटी वस्तुओं का पता लगाने और बहुत छोटे एंटेना के उपयोग के लिए अनुमति देता है। छोटे-गुहा मैग्नेट्रॉन, छोटे एंटेना और उच्च रिज़ॉल्यूशन के संयोजन ने छोटे, उच्च गुणवत्ता वाले रडार को विमान में स्थापित करने की अनुमति दी। उन्हें पनडुब्बी पेरिस्कोप के रूप में छोटी वस्तुओं का पता लगाने के लिए समुद्री गश्ती विमान द्वारा इस्तेमाल किया जा सकता है, जिसने विमान को जलमग्न पनडुब्बियों पर हमला करने और नष्ट करने की अनुमति दी थी जो पहले हवा से अवांछनीय थी। जर्मन फग 350 नक्सोस 'के अस्तित्व के बावजूद, H2S जैसे सेंटीमेट्रिक कंटूर मैपिंग रडार ने द्वितीय विश्व युद्ध मे रणनीतिक बमबारी अभियान के दौरान रणनीतिक बमबारी में इस्तेमाल किए गए मित्र देशों की बमवर्षकों की सटीकता में सुधार किया, डिवाइस विशेष रूप से इसका पता लगाने के लिए। सेंटीमीटर गन-बिछाने वाले रडार इसी तरह पुरानी तकनीक की तुलना में कहीं अधिक सटीक थे। उन्होंने बड़े बंदूक वाले मित्र देशों के युद्धपोतों को और अधिक घातक बना दिया और नए विकसित निकटता फ़्यूज़ के साथ, विमानों पर हमला करने के लिए विमान-विरोधी बंदूकें और अधिक खतरनाक बना। दो युग्मित और एंटी-एयरक्राफ्ट बैटरी द्वारा उपयोग किए गए, जर्मन वी -1 फ्लाइंग बम एस के उड़ान पथ के साथ लंदन के रास्ते पर रखा गया, उनके लक्ष्य तक पहुंचने से पहले कई उड़ने वाले बमों को नष्ट करने का श्रेय दिया जाता है।
तब से, कई लाखों गुहा मैग्नेट्रॉन का निर्माण किया गया है; जबकि कुछ रडार के लिए हैं, अधिकांश माइक्रोवेव ओवन के लिए किया गया है। रडार में उपयोग कुछ हद तक घट गया है, क्योंकि अधिक सटीक संकेतों की आवश्यकता है और इन जरूरतों के लिए डेवलपर्सक्लेस्ट्रॉन और ट्रैवलिंग-वेव ट्यूब सिस्टम में चले गए हैं।
स्वास्थ्य खतरे
विशेष रूप से कम से कम एक खतरा अच्छी तरह से जाना जाता है और प्रलेखित है। आई (आँख) के लेंस में कोई ठंडा रक्त प्रवाह नहीं है, यह विशेष रूप से माइक्रोवेव विकिरण के संपर्क में आने पर ओवरहीटिंग होने का खतरा है। यह हीटिंग बदले में बाद के जीवन में मोतियाबिंद को जन्म दे सकता हैl[31]
मैग्नेट्रॉन के आसपास काफी विद्युत खतरा भी है, क्योंकि उन्हें उच्च वोल्टेज बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
सभी मैग्नेट्रॉन में टंगस्टन के साथ थोरियम की एक छोटी राशि होती है, जो फिलामेंट में है। जबकि यह एक रेडियोधर्मी धातु है, कैंसर का जोखिम कम है क्योंकि यह सामान्य उपयोग में कभी भी हवा में नहीं फैलता। यही अगर फिलामेंट को मैग्नेट्रोन से बाहर निकाला जाता है, बारीक कुचला जाता है, और साँस में लिया जाता है, तो यह स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा कर सकता हैl[32][33][34]
यह सभी देखें
- Crossed-field amplifier (क्रॉसित क्षेत्र प्रवर्धक)
- Yoji Ito, एक जापानी सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स विशेषज्ञ जिसने 1939 की शुरुआत में जापान के पहले कैविटी मैग्नेट्रोन उपकरणों को बनाने में मदद की।.[35]
- Klystron
- Maser(मेसर)
- Microwave (सूक्ष्मतरंग) EMP Rifle
- Radiation Laboratory (विकिरण प्रयोगशाला )
- Traveling-wave tube ( यात्रा तरंग नली )
संदर्भ
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External links
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