जाइरोट्रॉन: Difference between revisions
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 2: | Line 2: | ||
{{Short description|Vacuum tube which generates high-frequency radio waves}} | {{Short description|Vacuum tube which generates high-frequency radio waves}} | ||
[[file:W7-X gyrotron.jpg|thumb| [[ वेंडेलस्टीन 7-एक्स | वेंडेलस्टीन 7-एक्स]] फ्यूजन प्रयोग, जर्मनी में प्लाज्मा हीटिंग के लिए हाई-पावर 140 गीगाहर्ट्ज गायरोट्रॉन।]] | [[file:W7-X gyrotron.jpg|thumb| [[ वेंडेलस्टीन 7-एक्स | वेंडेलस्टीन 7-एक्स]] फ्यूजन प्रयोग, जर्मनी में प्लाज्मा हीटिंग के लिए हाई-पावर 140 गीगाहर्ट्ज गायरोट्रॉन।]] | ||
एक '''जाइरोट्रॉन''' उच्च-शक्ति वाले रैखिक-बीम [[ वैक्यूम ट्यूब |वैक्यूम ट्यूब]] s का एक वर्ग है जो [[ Cyclotron resonance |साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि]] ]] ]] के [[ साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि द्वारा [[ मिलीमीटर वेव |मिलीमीटर-लहर]] विद्युत चुम्बकीय तरंगों को एक | एक '''जाइरोट्रॉन''' उच्च-शक्ति वाले रैखिक-बीम [[ वैक्यूम ट्यूब |वैक्यूम ट्यूब]] s का एक वर्ग है जो [[ Cyclotron resonance |साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि]] ]] ]] के [[ साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि द्वारा [[ मिलीमीटर वेव |मिलीमीटर-लहर]] विद्युत चुम्बकीय तरंगों को एक शक्तिशाली [[ चुंबकीय क्षेत्र |चुंबकीय क्षेत्र]] में उत्पन्न करता है।आउटपुट [[ फ़्रीक्वेंसी |फ़्रीक्वेंसी]] रेंज लगभग 20 से 527 [[ गीगाहर्ट्ज |गीगाहर्ट्ज]] तक<ref name=Richards2010>{{cite book|last=Richards|first=Mark A.|author2=William A. Holm|year=2010|title=Principles of Modern Radar: Basic Principles|chapter-url=https://books.google.com/books?id=nD7tGAAACAAJ&q=principles+of+modern+radar:+basic+principles|chapter=Power Sources and Amplifiers|publisher=SciTech Pub., 2010|pages=360|isbn=978-1891121524}}</ref><ref>{{Cite book|last1=Blank|first1=M.|last2=Borchard|first2=P.|last3=Cauffman|first3=S.|last4=Felch|first4=K.|last5=Rosay|first5=M.|last6=Tometich|first6=L.|date=2013-06-01|title=Experimental demonstration of a 527 GHz gyrotron for dynamic nuclear polarization|journal=2013 Abstracts IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS)|pages=1|doi=10.1109/PLASMA.2013.6635226|isbn=978-1-4673-5171-3|s2cid=31007942}}</ref> [[ माइक्रोवेव |माइक्रोवेव]] से [[ टेरेहर्ट्ज़ गैप |टेरेहर्ट्ज़ गैप]] के किनारे तक तरंग दैर्ध्य को कवर करना।विशिष्ट आउटपुट [[ पावर (भौतिकी) |पावर]] एस रेंज [[ किलोवाट |किलोवाट]] एस से 1-2 [[ मेगावाट |मेगावाट]] एस से।जाइरोट्रॉनs को स्पंदित या निरंतर संचालन के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। गायरोट्रॉन का आविष्कार [[ विज्ञान और प्रौद्योगिकी द्वारा सोवियत संघ | सोवियत वैज्ञानिकों में किया गया था]<ref>[https://books.google.com/books?वाशिंगटन, डी। सी ।: नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज।पी।51</ref> [[ रेडियोफिजिकल रिसर्च इंस्टीट्यूट |एनआईआरएफआई]] में, [[ Nizhny Novgorod |निज़नी नावोगरट]] , [[ रूस |रूस]] में स्थित है। | ||
== सिद्धांत == | == सिद्धांत == | ||
[[file:Gyrotron.png|thumb|एक जाइरोट्रॉन ]] का आरेख | [[file:Gyrotron.png|thumb|एक जाइरोट्रॉन ]] का आरेख | ||
जाइरोट्रॉन एक प्रकार का मुक्त-इलेक्ट्रॉन [[ MASER |मेसर]] है जो एक | जाइरोट्रॉन एक प्रकार का मुक्त-इलेक्ट्रॉन [[ MASER |मेसर]] है जो एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से आगे बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजित साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि द्वारा उच्च-आवृत्ति वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण को उत्पन्न करता है<ref name="bridge12">{{cite web|title=What is a Gyrotron?|work=Learn about DNP-NMR spectroscopy|publisher=Bridge 12 Technologies|url=http://www.bridge12.com/learn/gyrotron|access-date=July 9, 2014}}</ref><ref name="Borie">{{cite journal|first=E.|last=Borie|title=Review of Gyrotron Theory|journal=EPJ Web of Conferences|volume=149|pages=04018|version=KfK 4898|date=c. 1990|url=http://bibliothek.fzk.de/zb/kfk-berichte/KFK4898.pdf|access-date=July 9, 2014|bibcode=2017EPJWC.14904018N|doi=10.1051/epjconf/201714904018|doi-access=free}}</ref> यह मिलीमीटर तरंग दैर्ध्य पर उच्च शक्ति का उत्पादन कर सकता है क्योंकि ''फास्ट-वेव 'डिवाइस के रूप में इसके आयाम विकिरण के तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़े हो सकते हैं। यह पारंपरिक माइक्रोवेव [[ वैक्यूम ट्यूब |वैक्यूम ट्यूब]] एस के विपरीत है जैसे कि [[ क्लेस्ट्रॉन |क्लेस्ट्रॉन]] एस और [[ मैग्नेट्रॉन |मैग्नेट्रॉन]] एस, जिसमें तरंग दैर्ध्य एक एकल-मोड [[ रेजोनेंट कैविटी |रेजोनेंट कैविटी]] , एक'' स्लो-वेव 'संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस प्रकार, जैसे-जैसे ऑपरेटिंग आवृत्तियां बढ़ती जाती हैं, गुंजयमान गुहा संरचनाओं को आकार में कम करना चाहिए, जो उनकी शक्ति-हैंडलिंग क्षमता को सीमित करता है। | ||
गायरोट्रॉन में एक हॉट [[ इलेक्ट्रिकल फिलामेंट |फिलामेंट]] में एक [[ इलेक्ट्रॉन गन |इलेक्ट्रॉन गन]] में ट्यूब के एक छोर पर [[ इलेक्ट्रॉन |इलेक्ट्रॉन]] एस के एक कुंडलाकार-आकार (खोखले ट्यूबलर) बीम का उत्सर्जन करता है, जो एक उच्च-वोल्टेज [[ एनोड |एनोड]] द्वारा त्वरित होता है। और फिर एक | गायरोट्रॉन में एक हॉट [[ इलेक्ट्रिकल फिलामेंट |फिलामेंट]] में एक [[ इलेक्ट्रॉन गन |इलेक्ट्रॉन गन]] में ट्यूब के एक छोर पर [[ इलेक्ट्रॉन |इलेक्ट्रॉन]] एस के एक कुंडलाकार-आकार (खोखले ट्यूबलर) बीम का उत्सर्जन करता है, जो एक उच्च-वोल्टेज [[ एनोड |एनोड]] द्वारा त्वरित होता है। और फिर एक शक्तिशाली अक्षीय अनुनाद गुहा संरचना के माध्यम से एक शक्तिशाली अक्षीय [[ चुंबकीय क्षेत्र |चुंबकीय क्षेत्र]] में यात्रा करता है, सामान्यतः ट्यूब के चारों ओर [[ सुपरकंडक्टिंग चुंबक |सुपरकंडक्टिंग चुंबक]] द्वारा बनाया जाता है। फ़ील्ड इलेक्ट्रॉनों को [[ हेलिक्स |को चुंबकीय क्षेत्र लाइनों के चारों ओर तंग हलकों में]] को स्थानांतरित करने का कारण बनता है क्योंकि वह ट्यूब के माध्यम से लंबाई में यात्रा करते हैं। ट्यूब में उस स्थिति में जहां चुंबकीय क्षेत्र अपने अधिकतम तक पहुंचता है, इलेक्ट्रॉनों ने अपने साइक्लोट्रॉन अनुनाद आवृत्ति पर एक अनुप्रस्थ दिशा (ट्यूब के अक्ष के लंबवत) में विद्युत चुम्बकीय तरंगों को विकीर्ण कर दिया। मिलीमीटर विकिरण ट्यूब में [[ स्टैंडिंग वेव्स |स्टैंडिंग वेव्स]] बनता है, जो एक ओपन-एंडेड [[ गुंजयमान गुहा |गुंजयमान गुहा]] के रूप में कार्य करता है, और एक बीम में बनता है, जो ट्यूब के किनारे एक खिड़की के माध्यम से [[ वेवगाइड |वेवगाइड]] में विकिरण करता है। खर्च किए गए इलेक्ट्रॉन बीम को ट्यूब के अंत में एक कलेक्टर इलेक्ट्रोड द्वारा अवशोषित किया जाता है। | ||
अन्य रैखिक-बीम माइक्रोवेव ट्यूबों के रूप में, आउटपुट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों की ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम के [[ काइनेटिक एनर्जी |काइनेटिक एनर्जी]] से आती है, जो कि एनोड वोल्टेज में तेजी के कारण होती है। गुंजयमान गुहा से पहले के क्षेत्र में जहां चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ रही है, यह इलेक्ट्रॉन बीम को संपीड़ित करता है, अनुदैर्ध्य बहाव वेग को अनुप्रस्थ कक्षीय वेग में परिवर्तित करता है, एक प्रक्रिया में [[ चुंबकीय दर्पण |चुंबकीय दर्पण]] में [[ प्लाज्मा कारावास |प्लाज्मा कारावास]] में उपयोग किया जाता है।<ref name="Borie" /> इलेक्ट्रॉनों का कक्षीय वेग 1.5 से 2 गुना उनके अक्षीय किरण वेग है।गुंजयमान गुहा में खड़ी तरंगों के कारण, इलेक्ट्रॉन गुच्छे हो जाते हैं;यही है, उनका चरण [[ सुसंगत विकिरण |सुसंगत]] (सिंक्रनाइज़) हो जाता है, इसलिए | अन्य रैखिक-बीम माइक्रोवेव ट्यूबों के रूप में, आउटपुट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों की ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम के [[ काइनेटिक एनर्जी |काइनेटिक एनर्जी]] से आती है, जो कि एनोड वोल्टेज में तेजी के कारण होती है। गुंजयमान गुहा से पहले के क्षेत्र में जहां चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ रही है, यह इलेक्ट्रॉन बीम को संपीड़ित करता है, अनुदैर्ध्य बहाव वेग को अनुप्रस्थ कक्षीय वेग में परिवर्तित करता है, एक प्रक्रिया में [[ चुंबकीय दर्पण |चुंबकीय दर्पण]] में [[ प्लाज्मा कारावास |प्लाज्मा कारावास]] में उपयोग किया जाता है।<ref name="Borie" /> इलेक्ट्रॉनों का कक्षीय वेग 1.5 से 2 गुना उनके अक्षीय किरण वेग है।गुंजयमान गुहा में खड़ी तरंगों के कारण, इलेक्ट्रॉन गुच्छे हो जाते हैं;यही है, उनका चरण [[ सुसंगत विकिरण |सुसंगत]] (सिंक्रनाइज़) हो जाता है, इसलिए वह सभी एक ही समय में अपनी कक्षा में एक ही बिंदु पर हैं।इसलिए, वह [[ सुसंगत विकिरण |सुसंगत विकिरण]] का उत्सर्जन करते हैं। | ||
एक गायरोट्रॉन में इलेक्ट्रॉन की गति थोड़ी सापेक्ष है (प्रकाश की गति के करीब नहीं) के क्रम पर)।यह [[ फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर |फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर]] (और [[ xaser |क्सैसर]] ) के विपरीत है जो विभिन्न सिद्धांतों पर काम करते हैं और जिनके इलेक्ट्रॉन अत्यधिक सापेक्ष हैं। | एक गायरोट्रॉन में इलेक्ट्रॉन की गति थोड़ी सापेक्ष है (प्रकाश की गति के करीब नहीं) के क्रम पर)।यह [[ फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर |फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर]] (और [[ xaser |क्सैसर]] ) के विपरीत है जो विभिन्न सिद्धांतों पर काम करते हैं और जिनके इलेक्ट्रॉन अत्यधिक सापेक्ष हैं। | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
जाइरोट्रॉनs का उपयोग | जाइरोट्रॉनs का उपयोग अनेक औद्योगिक और उच्च-प्रौद्योगिकी हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।उदाहरण के लिए, [[ परमाणु संलयन |परमाणु संलयन]] अनुसंधान प्रयोगों में [[ प्लाज्मा (भौतिकी) |प्लास्मास]] और विनिर्माण उद्योग में प्रसंस्करण ग्लास, कंपोजिट और सेरामिक्स में एक तेजी से हीटिंग टूल के रूप में, साथ ही एनालिंग (सौर और सौर और सौर और सौर और सौर और सौर (अर्धचालक)।सैन्य अनुप्रयोगों में [[ सक्रिय इनकार प्रणाली |सक्रिय अस्वीकार प्रणाली]] सम्मिलित हैं। | ||
2021 में क्वेज़ एनर्जी ने 20 किलोमीटर की गहराई में एक छेद को ड्रिल करने के लिए एक उबाऊ मशीन के रूप में एक गायरोट्रॉन का उपयोग करने के विचार की घोषणा की और इसका उपयोग भूतापीय ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया<ref>{{Cite web |title=Quaise Energy |url=https://www.quaise.energy/ |access-date=2022-04-19 |website=Quaise Energy |language=en-US}}</ref> | 2021 में क्वेज़ एनर्जी ने 20 किलोमीटर की गहराई में एक छेद को ड्रिल करने के लिए एक उबाऊ मशीन के रूप में एक गायरोट्रॉन का उपयोग करने के विचार की घोषणा की और इसका उपयोग भूतापीय ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया<ref>{{Cite web |title=Quaise Energy |url=https://www.quaise.energy/ |access-date=2022-04-19 |website=Quaise Energy |language=en-US}}</ref> | ||
== प्रकार == | == प्रकार == | ||
ट्यूब की आउटपुट विंडो जिसमें से माइक्रोवेव बीम उभरती है, दो स्थानों पर हो सकती है। अनुप्रस्थ-आउटपुट गायरोट्रॉन में, बीम ट्यूब के किनारे एक खिड़की के माध्यम से बाहर निकलता है। इसके लिए माइक्रोवेव बीम को प्रतिबिंबित करने के लिए गुहा के अंत में 45 ° दर्पण की आवश्यकता होती है, एक तरफ | ट्यूब की आउटपुट विंडो जिसमें से माइक्रोवेव बीम उभरती है, दो स्थानों पर हो सकती है। अनुप्रस्थ-आउटपुट गायरोट्रॉन में, बीम ट्यूब के किनारे एक खिड़की के माध्यम से बाहर निकलता है। इसके लिए माइक्रोवेव बीम को प्रतिबिंबित करने के लिए गुहा के अंत में 45 ° दर्पण की आवश्यकता होती है, एक तरफ नियत किया जाता है जिससे कि इलेक्ट्रॉन बीम इसे याद करे। अक्षीय-आउटपुट गायरोट्रॉन में, बीम बेलनाकार कलेक्टर इलेक्ट्रोड के दूर के छोर पर ट्यूब के अंत में एक खिड़की के माध्यम से बाहर निकलता है जो इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करता है। | ||
1964 में विकसित मूल गायरोट्रॉन एक थरथरानवाला था, | 1964 में विकसित मूल गायरोट्रॉन एक थरथरानवाला था, किन्तु उस समय से गायरोट्रॉन [[ एम्पलीफायर |एम्पलीफायर]] एस विकसित किया गया है। पेचदार गायरोट्रॉन इलेक्ट्रॉन बीम एक प्रयुक्त माइक्रोवेव सिग्नल को इसी तरह से बढ़ा सकता है जिस तरह से एक सीधा इलेक्ट्रॉन बीम मौलिक माइक्रोवेव ट्यूब जैसे कि क्लेस्ट्रॉन में बढ़ाता है, इसलिए गायरोट्रॉन की एक श्रृंखला होती है जो इन ट्यूबों के अनुरूप कार्य करती है। उनका लाभ यह है कि वे बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं। | ||
जाइरो-मोनोट्रॉन (जाइरो-ऑसिलेटर) एक एकल-कैविटी गायरोट्रॉन है जो एक थरथरानवाला के रूप में कार्य करता है। एक जाइरो-क्लिस्ट्रॉन एक एम्पलीफायर है जो [[ Klystron |क्लिस्ट्रॉन]] ट्यूब के अनुरूप कार्य करता है। इलेक्ट्रॉन बीम के साथ दो [[ माइक्रोवेव गुहा |माइक्रोवेव कैविटीज]] है, एक इनपुट गुहा अपस्ट्रीम है, जिसमें सिग्नल को बढ़ाया जाना है और एक आउटपुट गुहा नीचे की ओर है जिसमें से आउटपुट लिया जाता है। एक जायरो-टीडब्ल्यूटी एक एम्पलीफायर है जो [[ ट्रैवलिंग वेव ट्यूब |ट्रैवलिंग वेव ट्यूब]] (टीडब्ल्यूटी) के अनुरूप कार्य करता है। इसमें एक धीमी तरंग संरचना होती है, जो बीम को समेटने के लिए एक टीडब्ल्यूटी के समान होता है, इनपुट माइक्रोवेव सिग्नल अपस्ट्रीम एंड पर | जाइरो-मोनोट्रॉन (जाइरो-ऑसिलेटर) एक एकल-कैविटी गायरोट्रॉन है जो एक थरथरानवाला के रूप में कार्य करता है। एक जाइरो-क्लिस्ट्रॉन एक एम्पलीफायर है जो [[ Klystron |क्लिस्ट्रॉन]] ट्यूब के अनुरूप कार्य करता है। इलेक्ट्रॉन बीम के साथ दो [[ माइक्रोवेव गुहा |माइक्रोवेव कैविटीज]] है, एक इनपुट गुहा अपस्ट्रीम है, जिसमें सिग्नल को बढ़ाया जाना है और एक आउटपुट गुहा नीचे की ओर है जिसमें से आउटपुट लिया जाता है। एक जायरो-टीडब्ल्यूटी एक एम्पलीफायर है जो [[ ट्रैवलिंग वेव ट्यूब |ट्रैवलिंग वेव ट्यूब]] (टीडब्ल्यूटी) के अनुरूप कार्य करता है। इसमें एक धीमी तरंग संरचना होती है, जो बीम को समेटने के लिए एक टीडब्ल्यूटी के समान होता है, इनपुट माइक्रोवेव सिग्नल अपस्ट्रीम एंड पर प्रयुक्त होता है और डाउनस्ट्रीम एंड से लिया गया प्रवर्धित आउटपुट सिग्नल होता है। एक जाइरो-बीडब्ल्यूओ एक थरथरानवाला है जो [[ बैकवर्ड वेव ऑसिलेटर |बैकवर्ड वेव ऑसिलेटर]] (बीडब्ल्यूओ) के अनुरूप कार्य करता है। यह इलेक्ट्रॉन बीम के विपरीत दिशा में यात्रा करने वाले दोलनों को उत्पन्न करता है, जो ट्यूब के अपस्ट्रीम छोर पर आउटपुट होते हैं। एक गायरो-ट्विस्ट्रॉन एक एम्पलीफायर है जो [[ ट्विस्ट्रॉन |ट्विस्ट्रॉन]] , एक ट्यूब जो कि एक क्लेस्ट्रॉन और एक टीडब्ल्यूटी को जोड़ती है, के अनुरूप कार्य करता है। एक क्लिस्ट्रॉन की तरह यह अपस्ट्रीम छोर पर एक इनपुट गुहा है, इसके पश्चात् इलेक्ट्रॉनों को गुन करने के लिए बंचर गुहाओं के पश्चात्, जो एक टीडब्ल्यूटी प्रकार की धीमी-तरंग संरचना द्वारा पीछा किया जाता है जो प्रवर्धित आउटपुट सिग्नल को विकसित करता है। एक टीडब्ल्यूटी की तरह इसमें एक विस्तृत बैंडविड्थ है। | ||
== निर्माता == | == निर्माता == | ||
गायरोट्रॉन का आविष्कार [[ सोवियत संघ |सोवियत संघ]] में किया गया था<ref>{{ cite book|chapter-url=https://books.google.com/books?id=kzkrAAAAYAAJ&pg=PA50|author=National Research Council (U.S.). Panel on High Magnetic Field Research and Facilities|title=High-Magnetic-Field Research and Facilities|chapter=Defense Technology - High Frequency Radiation|year=1979|location=Washington, D.C.|publisher=National Academy of Sciences|pages=50–51|oclc=13876197 }}</ref> वर्तमान निर्माताओं में [[ संचार और शक्ति उद्योग |संचार और शक्ति उद्योग]] (यूएसए), [[ GYCOM |GYCOM]] (रूस), [[ थेल्स ग्रुप |थेल्स ग्रुप]] (ईयू), [[ तोशिबा |तोशिबा]] (जापान, | गायरोट्रॉन का आविष्कार [[ सोवियत संघ |सोवियत संघ]] में किया गया था<ref>{{ cite book|chapter-url=https://books.google.com/books?id=kzkrAAAAYAAJ&pg=PA50|author=National Research Council (U.S.). Panel on High Magnetic Field Research and Facilities|title=High-Magnetic-Field Research and Facilities|chapter=Defense Technology - High Frequency Radiation|year=1979|location=Washington, D.C.|publisher=National Academy of Sciences|pages=50–51|oclc=13876197 }}</ref> वर्तमान निर्माताओं में [[ संचार और शक्ति उद्योग |संचार और शक्ति उद्योग]] (यूएसए), [[ GYCOM |GYCOM]] (रूस), [[ थेल्स ग्रुप |थेल्स ग्रुप]] (ईयू), [[ तोशिबा |तोशिबा]] (जापान, वर्तमान [[ कैनन, इंक। |कैनन, इंक।]] सम्मिलित हैं।<ref>{{Cite journal|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020JIMTW..41....1T/abstract|bibcode = 2020JIMTW..41....1T|title = State-of-the-Art of High-Power Gyro-Devices and Free Electron Masers|last1 = Thumm|first1 = Manfred|journal = Journal of Infrared|year = 2020|volume = 41|issue = 1|page = 1|doi = 10.1007/s10762-019-00631-y|s2cid = 209747370}}</ref> जापान से भी), और [[ BRIDGE12 टेक्नोलॉजीज |ब्रिज12 टेक्नोलॉजीज]] ।प्रणाली डेवलपर्स में [[ गायरोट्रॉन टेक्नोलॉजी |गायरोट्रॉन टेक्नोलॉजी]] सम्मिलित हैं। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 01:36, 7 December 2023
एक जाइरोट्रॉन उच्च-शक्ति वाले रैखिक-बीम वैक्यूम ट्यूब s का एक वर्ग है जो साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि ]] ]] के [[ साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि द्वारा मिलीमीटर-लहर विद्युत चुम्बकीय तरंगों को एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र में उत्पन्न करता है।आउटपुट फ़्रीक्वेंसी रेंज लगभग 20 से 527 गीगाहर्ट्ज तक[1][2] माइक्रोवेव से टेरेहर्ट्ज़ गैप के किनारे तक तरंग दैर्ध्य को कवर करना।विशिष्ट आउटपुट पावर एस रेंज किलोवाट एस से 1-2 मेगावाट एस से।जाइरोट्रॉनs को स्पंदित या निरंतर संचालन के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। गायरोट्रॉन का आविष्कार [[विज्ञान और प्रौद्योगिकी द्वारा सोवियत संघ | सोवियत वैज्ञानिकों में किया गया था][3] एनआईआरएफआई में, निज़नी नावोगरट , रूस में स्थित है।
सिद्धांत
का आरेख
जाइरोट्रॉन एक प्रकार का मुक्त-इलेक्ट्रॉन मेसर है जो एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से आगे बढ़ने वाले इलेक्ट्रॉनों के उत्तेजित साइक्लोट्रॉन प्रतिध्वनि द्वारा उच्च-आवृत्ति वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण को उत्पन्न करता है[4][5] यह मिलीमीटर तरंग दैर्ध्य पर उच्च शक्ति का उत्पादन कर सकता है क्योंकि फास्ट-वेव 'डिवाइस के रूप में इसके आयाम विकिरण के तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़े हो सकते हैं। यह पारंपरिक माइक्रोवेव वैक्यूम ट्यूब एस के विपरीत है जैसे कि क्लेस्ट्रॉन एस और मैग्नेट्रॉन एस, जिसमें तरंग दैर्ध्य एक एकल-मोड रेजोनेंट कैविटी , एक स्लो-वेव 'संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस प्रकार, जैसे-जैसे ऑपरेटिंग आवृत्तियां बढ़ती जाती हैं, गुंजयमान गुहा संरचनाओं को आकार में कम करना चाहिए, जो उनकी शक्ति-हैंडलिंग क्षमता को सीमित करता है।
गायरोट्रॉन में एक हॉट फिलामेंट में एक इलेक्ट्रॉन गन में ट्यूब के एक छोर पर इलेक्ट्रॉन एस के एक कुंडलाकार-आकार (खोखले ट्यूबलर) बीम का उत्सर्जन करता है, जो एक उच्च-वोल्टेज एनोड द्वारा त्वरित होता है। और फिर एक शक्तिशाली अक्षीय अनुनाद गुहा संरचना के माध्यम से एक शक्तिशाली अक्षीय चुंबकीय क्षेत्र में यात्रा करता है, सामान्यतः ट्यूब के चारों ओर सुपरकंडक्टिंग चुंबक द्वारा बनाया जाता है। फ़ील्ड इलेक्ट्रॉनों को को चुंबकीय क्षेत्र लाइनों के चारों ओर तंग हलकों में को स्थानांतरित करने का कारण बनता है क्योंकि वह ट्यूब के माध्यम से लंबाई में यात्रा करते हैं। ट्यूब में उस स्थिति में जहां चुंबकीय क्षेत्र अपने अधिकतम तक पहुंचता है, इलेक्ट्रॉनों ने अपने साइक्लोट्रॉन अनुनाद आवृत्ति पर एक अनुप्रस्थ दिशा (ट्यूब के अक्ष के लंबवत) में विद्युत चुम्बकीय तरंगों को विकीर्ण कर दिया। मिलीमीटर विकिरण ट्यूब में स्टैंडिंग वेव्स बनता है, जो एक ओपन-एंडेड गुंजयमान गुहा के रूप में कार्य करता है, और एक बीम में बनता है, जो ट्यूब के किनारे एक खिड़की के माध्यम से वेवगाइड में विकिरण करता है। खर्च किए गए इलेक्ट्रॉन बीम को ट्यूब के अंत में एक कलेक्टर इलेक्ट्रोड द्वारा अवशोषित किया जाता है।
अन्य रैखिक-बीम माइक्रोवेव ट्यूबों के रूप में, आउटपुट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों की ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बीम के काइनेटिक एनर्जी से आती है, जो कि एनोड वोल्टेज में तेजी के कारण होती है। गुंजयमान गुहा से पहले के क्षेत्र में जहां चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ रही है, यह इलेक्ट्रॉन बीम को संपीड़ित करता है, अनुदैर्ध्य बहाव वेग को अनुप्रस्थ कक्षीय वेग में परिवर्तित करता है, एक प्रक्रिया में चुंबकीय दर्पण में प्लाज्मा कारावास में उपयोग किया जाता है।[5] इलेक्ट्रॉनों का कक्षीय वेग 1.5 से 2 गुना उनके अक्षीय किरण वेग है।गुंजयमान गुहा में खड़ी तरंगों के कारण, इलेक्ट्रॉन गुच्छे हो जाते हैं;यही है, उनका चरण सुसंगत (सिंक्रनाइज़) हो जाता है, इसलिए वह सभी एक ही समय में अपनी कक्षा में एक ही बिंदु पर हैं।इसलिए, वह सुसंगत विकिरण का उत्सर्जन करते हैं।
एक गायरोट्रॉन में इलेक्ट्रॉन की गति थोड़ी सापेक्ष है (प्रकाश की गति के करीब नहीं) के क्रम पर)।यह फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर (और क्सैसर ) के विपरीत है जो विभिन्न सिद्धांतों पर काम करते हैं और जिनके इलेक्ट्रॉन अत्यधिक सापेक्ष हैं।
अनुप्रयोग
जाइरोट्रॉनs का उपयोग अनेक औद्योगिक और उच्च-प्रौद्योगिकी हीटिंग अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।उदाहरण के लिए, परमाणु संलयन अनुसंधान प्रयोगों में प्लास्मास और विनिर्माण उद्योग में प्रसंस्करण ग्लास, कंपोजिट और सेरामिक्स में एक तेजी से हीटिंग टूल के रूप में, साथ ही एनालिंग (सौर और सौर और सौर और सौर और सौर और सौर (अर्धचालक)।सैन्य अनुप्रयोगों में सक्रिय अस्वीकार प्रणाली सम्मिलित हैं।
2021 में क्वेज़ एनर्जी ने 20 किलोमीटर की गहराई में एक छेद को ड्रिल करने के लिए एक उबाऊ मशीन के रूप में एक गायरोट्रॉन का उपयोग करने के विचार की घोषणा की और इसका उपयोग भूतापीय ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया[6]
प्रकार
ट्यूब की आउटपुट विंडो जिसमें से माइक्रोवेव बीम उभरती है, दो स्थानों पर हो सकती है। अनुप्रस्थ-आउटपुट गायरोट्रॉन में, बीम ट्यूब के किनारे एक खिड़की के माध्यम से बाहर निकलता है। इसके लिए माइक्रोवेव बीम को प्रतिबिंबित करने के लिए गुहा के अंत में 45 ° दर्पण की आवश्यकता होती है, एक तरफ नियत किया जाता है जिससे कि इलेक्ट्रॉन बीम इसे याद करे। अक्षीय-आउटपुट गायरोट्रॉन में, बीम बेलनाकार कलेक्टर इलेक्ट्रोड के दूर के छोर पर ट्यूब के अंत में एक खिड़की के माध्यम से बाहर निकलता है जो इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करता है।
1964 में विकसित मूल गायरोट्रॉन एक थरथरानवाला था, किन्तु उस समय से गायरोट्रॉन एम्पलीफायर एस विकसित किया गया है। पेचदार गायरोट्रॉन इलेक्ट्रॉन बीम एक प्रयुक्त माइक्रोवेव सिग्नल को इसी तरह से बढ़ा सकता है जिस तरह से एक सीधा इलेक्ट्रॉन बीम मौलिक माइक्रोवेव ट्यूब जैसे कि क्लेस्ट्रॉन में बढ़ाता है, इसलिए गायरोट्रॉन की एक श्रृंखला होती है जो इन ट्यूबों के अनुरूप कार्य करती है। उनका लाभ यह है कि वे बहुत अधिक आवृत्तियों पर काम कर सकते हैं।
जाइरो-मोनोट्रॉन (जाइरो-ऑसिलेटर) एक एकल-कैविटी गायरोट्रॉन है जो एक थरथरानवाला के रूप में कार्य करता है। एक जाइरो-क्लिस्ट्रॉन एक एम्पलीफायर है जो क्लिस्ट्रॉन ट्यूब के अनुरूप कार्य करता है। इलेक्ट्रॉन बीम के साथ दो माइक्रोवेव कैविटीज है, एक इनपुट गुहा अपस्ट्रीम है, जिसमें सिग्नल को बढ़ाया जाना है और एक आउटपुट गुहा नीचे की ओर है जिसमें से आउटपुट लिया जाता है। एक जायरो-टीडब्ल्यूटी एक एम्पलीफायर है जो ट्रैवलिंग वेव ट्यूब (टीडब्ल्यूटी) के अनुरूप कार्य करता है। इसमें एक धीमी तरंग संरचना होती है, जो बीम को समेटने के लिए एक टीडब्ल्यूटी के समान होता है, इनपुट माइक्रोवेव सिग्नल अपस्ट्रीम एंड पर प्रयुक्त होता है और डाउनस्ट्रीम एंड से लिया गया प्रवर्धित आउटपुट सिग्नल होता है। एक जाइरो-बीडब्ल्यूओ एक थरथरानवाला है जो बैकवर्ड वेव ऑसिलेटर (बीडब्ल्यूओ) के अनुरूप कार्य करता है। यह इलेक्ट्रॉन बीम के विपरीत दिशा में यात्रा करने वाले दोलनों को उत्पन्न करता है, जो ट्यूब के अपस्ट्रीम छोर पर आउटपुट होते हैं। एक गायरो-ट्विस्ट्रॉन एक एम्पलीफायर है जो ट्विस्ट्रॉन , एक ट्यूब जो कि एक क्लेस्ट्रॉन और एक टीडब्ल्यूटी को जोड़ती है, के अनुरूप कार्य करता है। एक क्लिस्ट्रॉन की तरह यह अपस्ट्रीम छोर पर एक इनपुट गुहा है, इसके पश्चात् इलेक्ट्रॉनों को गुन करने के लिए बंचर गुहाओं के पश्चात्, जो एक टीडब्ल्यूटी प्रकार की धीमी-तरंग संरचना द्वारा पीछा किया जाता है जो प्रवर्धित आउटपुट सिग्नल को विकसित करता है। एक टीडब्ल्यूटी की तरह इसमें एक विस्तृत बैंडविड्थ है।
निर्माता
गायरोट्रॉन का आविष्कार सोवियत संघ में किया गया था[7] वर्तमान निर्माताओं में संचार और शक्ति उद्योग (यूएसए), GYCOM (रूस), थेल्स ग्रुप (ईयू), तोशिबा (जापान, वर्तमान कैनन, इंक। सम्मिलित हैं।[8] जापान से भी), और ब्रिज12 टेक्नोलॉजीज ।प्रणाली डेवलपर्स में गायरोट्रॉन टेक्नोलॉजी सम्मिलित हैं।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Richards, Mark A.; William A. Holm (2010). "Power Sources and Amplifiers". Principles of Modern Radar: Basic Principles. SciTech Pub., 2010. p. 360. ISBN 978-1891121524.
- ↑ Blank, M.; Borchard, P.; Cauffman, S.; Felch, K.; Rosay, M.; Tometich, L. (2013-06-01). Experimental demonstration of a 527 GHz gyrotron for dynamic nuclear polarization. p. 1. doi:10.1109/PLASMA.2013.6635226. ISBN 978-1-4673-5171-3. S2CID 31007942.
{{cite book}}:|journal=ignored (help) - ↑ [https://books.google.com/books?वाशिंगटन, डी। सी ।: नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज।पी।51
- ↑ "What is a Gyrotron?". Learn about DNP-NMR spectroscopy. Bridge 12 Technologies. Retrieved July 9, 2014.
- ↑ 5.0 5.1 Borie, E. (c. 1990). "Review of Gyrotron Theory" (PDF). EPJ Web of Conferences. KfK 4898. 149: 04018. Bibcode:2017EPJWC.14904018N. doi:10.1051/epjconf/201714904018. Retrieved July 9, 2014.
- ↑ "Quaise Energy". Quaise Energy (in English). Retrieved 2022-04-19.
- ↑ National Research Council (U.S.). Panel on High Magnetic Field Research and Facilities (1979). "Defense Technology - High Frequency Radiation". High-Magnetic-Field Research and Facilities. Washington, D.C.: National Academy of Sciences. pp. 50–51. OCLC 13876197.
- ↑ Thumm, Manfred (2020). "State-of-the-Art of High-Power Gyro-Devices and Free Electron Masers". Journal of Infrared. 41 (1): 1. Bibcode:2020JIMTW..41....1T. doi:10.1007/s10762-019-00631-y. S2CID 209747370.
बाहरी संबंध
- जाइरोट्रॉन
- कुपिसजेव्स्की, ए. (1979). "जाइरोट्रॉन: एक उच्च आवृत्ति माइक्रोवेव एम्पलीफायर" (PDF). डीप स्पेस नेटवर्क प्रगति रिपोर्ट. 42 (52): 8–12. Bibcode:1979dsn..nasa....8K. NASA Code 310-10-64-10.
