गैसों में विद्युत निर्वहन: Difference between revisions

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[[गैस]]ों में विद्युत निर्वहन तब होता है जब गैस के [[आयनीकरण]] के कारण गैसीय माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है। कई कारकों के आधार पर, निर्वहन दृश्यमान प्रकाश विकीर्ण कर सकता है। प्रकाश स्रोतों के डिजाइन और उच्च वोल्टेज विद्युत उपकरणों के डिजाइन के संबंध में गैसों में विद्युत निर्वहन के गुणों का अध्ययन किया जाता है।
[[गैस]]ों में विद्युत निर्वहन तब होता है जब गैस के [[आयनीकरण]] के कारण गैसीय माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है। कई कारकों के आधार पर, निर्वहन दृश्यमान प्रकाश विकीर्ण कर सकता है। प्रकाश स्रोतों के अभिकल्पना और उच्च वोल्टेज विद्युत उपकरणों के अभिकल्पना के संबंध में गैसों में विद्युत निर्वहन के गुणों का अध्ययन किया जाता है।


== डिस्चार्ज प्रकार ==
== निर्वहन प्रकार ==
[[Image:Electron avalanche.gif|thumbnail|right|300px|दो इलेक्ट्रोड के बीच हिमस्खलन प्रभाव। मूल आयनीकरण घटना एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त करती है, और प्रत्येक बाद की टक्कर एक और इलेक्ट्रॉन को मुक्त करती है, इसलिए प्रत्येक टक्कर से दो इलेक्ट्रॉन निकलते हैं: आयनीकरण इलेक्ट्रॉन और मुक्त इलेक्ट्रॉन।]]
[[Image:Electron avalanche.gif|thumbnail|right|300px|दो विद्युतद्वार के बीच हिमस्खलन प्रभाव। मूल आयनीकरण घटना एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त करती है, और प्रत्येक बाद की टक्कर एक और इलेक्ट्रॉन को मुक्त करती है, इसलिए प्रत्येक टक्कर से दो इलेक्ट्रॉन निकलते हैं: आयनीकरण इलेक्ट्रॉन और मुक्त इलेक्ट्रॉन।]]
[[File:Glow2arc.jpg|thumb|right|300px|[[आंशिक दबाव]] बढ़ाकर आर्गन में ग्लो से आर्क डिस्चार्ज में संक्रमण।]]
[[File:Glow2arc.jpg|thumb|right|300px|[[आंशिक दबाव]] बढ़ाकर आर्गन में दीप्‍ति से आर्क निर्वहन में संक्रमण।]]
[[File:Glow discharge current-voltage curve English.svg|thumb|right|300px|1 टॉर पर नियॉन में विद्युत निर्वहन की वोल्टेज-वर्तमान विशेषताएँ, जिसमें दो प्लानर इलेक्ट्रोड 50 सेमी से अलग होते हैं।{{dubious|Veracity of graph|date=July 2015}<br/>
<nowiki>[[File:Glow discharge current-voltage curve English.svg|thumb|right|300px|1 टॉर पर नियॉन में विद्युत निर्वहन की वोल्टेज-वर्तमान विशेषताएँ, जिसमें दो प्लानर विद्युतद्वार 50 सेमी से अलग होते हैं।{{dubious|Veracity of graph|date=July 2015}</nowiki><br/>A: ब्रह्मांडीय विकिरण द्वारा यादृच्छिक स्पंदन<br/>B: संतृप्ति वर्तमान<br/>C: हिमस्खलन [[टाउनसेंड डिस्चार्ज|टाउनसेंड निर्वहन]]<br/>D: आत्मनिर्भर टाउनसेंड निर्वहन<br/>E: अस्थिर क्षेत्र: [[कोरोना डिस्चार्ज|कोरोना निर्वहन]]<br/>F: उप-सामान्य [[चमक निर्वहन]]<br/>G: सामान्य चमक निर्वहन <br/>H: असामान्य चमक निर्वहन<br/>I: अस्थिर क्षेत्र: चमक-चाप संक्रमण<br/>J: [[इलेक्ट्रिक आर्क|विद्युत् आर्क]] <br/>K: विद्युत चाप<br/>A-D क्षेत्र को अदीप्त निर्वहन कहा जाता है; कुछ आयनीकरण है, लेकिन धारा 10 माइक्रोएम्पीयर से कम है और विकिरण की कोई महत्वपूर्ण मात्रा उत्पन्न नहीं हुई है।<br/>H-F क्षेत्र चमक निर्वहन का एक क्षेत्र है; प्लाज्मा एक फीकी चमक का उत्सर्जन करता है जो नलिका के लगभग सभी आयतन पर कब्जा कर लेता है; अधिकांश प्रकाश उत्तेजित तटस्थ परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित होता है।<br/>I-K क्षेत्र आर्क निर्वहन का क्षेत्र है; प्लाज्मा नलिका के केंद्र के साथ एक संकुचित सरणि में केंद्रित होता है; अत्यधिक मात्रा में विकिरण उत्पन्न होता है।]]
A: ब्रह्मांडीय विकिरण द्वारा यादृच्छिक स्पंदन<br/>
बी: संतृप्ति वर्तमान<br/>
सी: हिमस्खलन [[टाउनसेंड डिस्चार्ज]]<br/>
डी: आत्मनिर्भर टाउनसेंड डिस्चार्ज<br/>
: अस्थिर क्षेत्र: [[कोरोना डिस्चार्ज]]<br/>
एफ: उप-सामान्य [[चमक निर्वहन]]<br/>
जी: सामान्य चमक निर्वहन <br/>
एच: असामान्य चमक निर्वहन<br/>
I: अस्थिर क्षेत्र: चमक-चाप संक्रमण<br/>
जे: [[इलेक्ट्रिक आर्क]] <br/>
K: विद्युत चाप<br/>
-डी क्षेत्र को डार्क डिस्चार्ज कहा जाता है; कुछ आयनीकरण है, लेकिन धारा 10 माइक्रोएम्पीयर से कम है और विकिरण की कोई महत्वपूर्ण मात्रा उत्पन्न नहीं हुई है।<br/>
एफ-एच क्षेत्र चमक निर्वहन का एक क्षेत्र है; प्लाज्मा एक फीकी चमक का उत्सर्जन करता है जो ट्यूब के लगभग सभी आयतन पर कब्जा कर लेता है; अधिकांश प्रकाश उत्तेजित तटस्थ परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित होता है।<br/>
I-K क्षेत्र आर्क डिस्चार्ज का क्षेत्र है; प्लाज्मा ट्यूब के केंद्र के साथ एक संकीर्ण चैनल में केंद्रित होता है; अत्यधिक मात्रा में विकिरण उत्पन्न होता है।]]ठंडे कैथोड ट्यूबों में, गैस में विद्युत निर्वहन के तीन क्षेत्र होते हैं, जिनमें अलग-अलग वर्तमान-वोल्टेज विशेषताएं होती हैं:<ref name="refeng">[https://books.google.com/books?id=R67HARlhisYC&pg=PA2-IA342&dq=gas+filled+tube+hydrogen+neon+argon+mercury&lr=&num=50&as_brr=3&cd=5#v=onepage&q=gas%20filled%20tube%20hydrogen%20neon%20argon%20mercury&f=false Reference Data for Engineers: Radio, Electronics, Computers and Communications] By Wendy Middleton, Mac E. Van Valkenburg, p. 16-42, Newnes, 2002 {{ISBN|0-7506-7291-9}}</ref>
*I: टाउनसेंड डिस्चार्ज, [[ब्रेकडाउन वोल्टेज]] से नीचे। कम वोल्टेज पर, एकमात्र करंट वह होता है जो कॉस्मिक किरणों या आयनीकरण विकिरण के अन्य स्रोतों द्वारा गैस में आवेश वाहकों के उत्पन्न होने के कारण होता है। जैसे ही लागू वोल्टेज में वृद्धि होती है, वर्तमान में ले जाने वाले मुक्त इलेक्ट्रॉन आगे आयनीकरण का कारण बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जिससे हिमस्खलन टूट जाता है। इस शासन में, वोल्टेज में बहुत कम वृद्धि के लिए, फेमटोएम्पीयर से माइक्रोएम्पीयर तक, यानी परिमाण के नौ आदेशों से करंट बढ़ता है। ब्रेकडाउन वोल्टेज के पास वोल्टेज-करंट विशेषताएँ कम होने लगती हैं और चमक दिखाई देने लगती है।
*II: ग्लो डिस्चार्ज, जो तब होता है जब ब्रेकडाउन वोल्टेज पहुंच जाता है। इलेक्ट्रोड में वोल्टेज अचानक गिर जाता है और करंट बढ़ कर मिलीएम्पियर रेंज हो जाता है। कम धाराओं पर, ट्यूब भर में वोल्टेज लगभग वर्तमान-स्वतंत्र होता है; इसका उपयोग ग्लो डिस्चार्ज [[ वोल्टेज नियामक ट्यूब ]] में किया जाता है। निचली धाराओं पर, चमक निर्वहन द्वारा कवर किए गए इलेक्ट्रोड का क्षेत्र वर्तमान के समानुपाती होता है। उच्च धाराओं पर सामान्य चमक [[असामान्य चमक]] में बदल जाती है, ट्यूब में वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ जाती है, और चमक निर्वहन इलेक्ट्रोड की सतह को अधिक से अधिक कवर करता है। लो-पॉवर स्विचिंग (ग्लो-डिस्चार्ज [[थाइरेट्रॉन]]), वोल्टेज स्थिरीकरण, और प्रकाश अनुप्रयोग (जैसे [[ एनआई राइट ट्यूब ]], [[डेकाट्रॉन]], [[नीयन दीपक]]) इस क्षेत्र में काम करते हैं।
*III: [[आर्क डिस्चार्ज]], जो करंट के एम्पीयर रेंज में होता है; बढ़ते करंट के साथ ट्यूब में वोल्टेज गिरता है। उच्च-वर्तमान स्विचिंग ट्यूब, उदा। [[ट्रिगर स्पार्क गैप]], [[ ignitron ]], थाइराट्रॉन और क्रिट्रॉन (और इसकी [[ वेक्यूम - ट्यूब ]] व्युत्पन्न, [[sprytron]], [[निर्वात चाप]] का उपयोग करके), उच्च-शक्ति [[पारा-चाप वाल्व]] और उच्च-शक्ति प्रकाश स्रोत, उदा। पारा-वाष्प लैम्प और [[मेटल हलिडे दीपक]] इस रेंज में काम करते हैं।


गैस के परमाणुओं पर प्रहार करने वाले और उन्हें आयनित करने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा चमक निर्वहन की सुविधा होती है। ग्लो डिस्चार्ज के निर्माण के लिए, इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त पथ यथोचित रूप से लंबा होना चाहिए, लेकिन इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी से कम होना चाहिए; चमक निर्वहन इसलिए बहुत कम और बहुत अधिक गैस दबाव दोनों में आसानी से नहीं होते हैं।
ठंडे कैथोड नलिका में, गैस में विद्युत निर्वहन के तीन क्षेत्र होते हैं, जिनमें अलग-अलग वर्तमान-वोल्टेज (विद्युत संचालन शक्ति) विशेषताएं होती हैं:<ref name="refeng">[https://books.google.com/books?id=R67HARlhisYC&pg=PA2-IA342&dq=gas+filled+tube+hydrogen+neon+argon+mercury&lr=&num=50&as_brr=3&cd=5#v=onepage&q=gas%20filled%20tube%20hydrogen%20neon%20argon%20mercury&f=false Reference Data for Engineers: Radio, Electronics, Computers and Communications] By Wendy Middleton, Mac E. Van Valkenburg, p. 16-42, Newnes, 2002 {{ISBN|0-7506-7291-9}}</ref>
*I: टाउनसेंड निर्वहन, [[ब्रेकडाउन वोल्टेज|भंजन वोल्टता]] से नीचे। कम वोल्टेज पर, एकमात्र करंट वह होता है जो अंतरिक्ष किरण या आयनीकरण विकिरण के अन्य स्रोतों द्वारा गैस में आवेश वाहकों के उत्पन्न होने के कारण होता है। जैसे ही लागू वोल्टेज में वृद्धि होती है, वर्तमान में ले जाने वाले मुक्त इलेक्ट्रॉन (अतिसूक्ष्म परमाणु) आगे आयनीकरण का कारण बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉन अवधाव होता है। इस शासन में, वोल्टेज में बहुत कम वृद्धि के लिए, फेमटोएम्पीयर से माइक्रोएम्पीयर तक, यानी परिमाण के नौ आदेशों से करंट बढ़ता है। भंजन वोल्टता के पास वोल्टेज-करंट विशेषताएँ कम होने लगती हैं और चमक दिखाई देने लगती है।
*II: दीप्‍ति निर्वहन, जो तब होता है जब भंजन वोल्टता पहुंच जाता है। विद्युतद्वार में वोल्टेज अचानक गिर जाता है और करंट बढ़ कर मिलीएम्पियर क्षेत्र हो जाता है। कम धाराओं पर, नलिका भर में वोल्टेज लगभग वर्तमान-स्वतंत्र होता है; इसका उपयोग दीप्‍ति निर्वहन [[ वोल्टेज नियामक ट्यूब |वोल्टेज नियामक नलिका]] में किया जाता है। निचली धाराओं पर, चमक निर्वहन द्वारा समाविष्ट किए गए विद्युतद्वार का क्षेत्र वर्तमान के समानुपाती होता है। उच्च धाराओं पर सामान्य चमक [[असामान्य चमक]] में बदल जाती है, नलिका में वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ जाती है, और चमक निर्वहन विद्युतद्वार की सतह को अधिक से अधिक समाविष्ट करता है। अल्प शक्ति स्विचन (दीप्‍ति-निर्वहन [[थाइरेट्रॉन]]), वोल्टेज स्थिरीकरण, और प्रकाश अनुप्रयोग (जैसे [[ एनआई राइट ट्यूब |एनआई राइट नलिका]], [[डेकाट्रॉन]], [[नीयन दीपक]]) इस क्षेत्र में काम करते हैं।
*III: [[आर्क डिस्चार्ज|आर्क निर्वहन]], जो करंट के एम्पीयर क्षेत्र में होता है; बढ़ते करंट के साथ नलिका में वोल्टेज गिरता है। उच्च-वर्तमान स्विचन नलिका, उदा [[ट्रिगर स्पार्क गैप|प्रवर्तित चिनगारी अंतराल]], [[ ignitron |इग्‍निट्रॉन]], थाइराट्रॉन और क्रिट्रॉन (और इसकी [[ वेक्यूम - ट्यूब |निर्वात - नलिका]] व्युत्पन्न, [[sprytron|स्प्रिटरों]], [[निर्वात चाप]] का उपयोग करके), उच्च-शक्ति [[पारा-चाप वाल्व]] और उच्च-शक्ति प्रकाश स्रोत, उदा, पारा-वाष्प दीप और [[मेटल हलिडे दीपक|धातु हलिडे दीप]] इस क्षेत्र में काम करते हैं।


ग्लो डिस्चार्ज के लिए [[ बिजली का टूटना ]] वोल्टेज पासचेन के नियम के अनुसार गैस के दबाव और इलेक्ट्रोड दूरी के उत्पाद पर गैर-रैखिक रूप से निर्भर करता है। एक निश्चित दबाव × दूरी मान के लिए, सबसे कम ब्रेकडाउन वोल्टेज होता है। इलेक्ट्रोड दूरी की तुलना में कम इलेक्ट्रोड दूरी के लिए स्ट्राइक वोल्टेज की वृद्धि इलेक्ट्रॉनों के बहुत लंबे औसत मुक्त पथ से संबंधित है।
गैस के परमाणुओं पर प्रहार करने वाले और उन्हें आयनित करने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा चमक निर्वहन की सुविधा होती है। दीप्‍ति निर्वहन के निर्माण के लिए, इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त पथ यथोचित रूप से लंबा होना चाहिए, लेकिन विद्युतद्वार के बीच की दूरी से कम होना चाहिए; चमक निर्वहन इसलिए बहुत कम और बहुत अधिक गैस दबाव दोनों में आसानी से नहीं होते हैं।


एक रेडियोधर्मी तत्व की एक छोटी मात्रा को ट्यूब में जोड़ा जा सकता है, या तो सामग्री के एक अलग टुकड़े के रूप में (जैसे [[निकल -63]] -63 क्रायट्रॉन में) या इलेक्ट्रोड के मिश्र धातु (जैसे [[थोरियम]]) के अलावा, गैस को प्रीआयनाइज़ करने और बढ़ाने के लिए विद्युत टूटने और चमक या चाप निर्वहन प्रज्वलन की विश्वसनीयता। एक गैसीय रेडियोधर्मी समस्थानिक, उदा. [[क्रिप्टन -85]], का भी उपयोग किया जा सकता है। इग्निशन इलेक्ट्रोड और कीपलाइव डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड भी नियोजित किए जा सकते हैं।<ref name="handopto">[https://books.google.com/books?id=3GmcgL7Z-6YC&pg=PA57&lpg=PA57&dq=gas+discharge+properties+mercury+neon+hydrogen+deuterium&source=bl&ots=ivxVbrcyip&sig=8ozlMgy-CAtNgmXRd9eTFIDioSc&hl=en&ei=WKXNS66xFYqy0gSfs4nqDw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=34&ved=0CH4Q6AEwIQ#v=onepage&q&f=false Handbook of optoelectronics, Volume 1] by John Dakin, Robert G. W. Brown, p. 52, CRC Press, 2006 {{ISBN|0-7503-0646-7}}</ref>
दीप्‍ति निर्वहन के लिए [[ बिजली का टूटना |विघटन]] वोल्टेज पासचेन के नियम के अनुसार गैस के दबाव और विद्युतद्वार दूरी के उत्पाद पर गैर-रैखिक रूप से निर्भर करता है। एक निश्चित दबाव × दूरी मान के लिए, सबसे कम भंजन वोल्टता होता है। विद्युतद्वार दूरी की तुलना में कम विद्युतद्वार दूरी के लिए आकस्मिक वोल्टेज की वृद्धि इलेक्ट्रॉनों के बहुत लंबे औसत मुक्त पथ से संबंधित है।
[[विद्युत क्षेत्र]] ई और तटस्थ कणों एन की एकाग्रता के बीच ई/एन अनुपात अक्सर उपयोग किया जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों की औसत ऊर्जा (और इसलिए निर्वहन के कई अन्य गुण) ई/एन का एक कार्य है। किसी कारक q द्वारा विद्युत तीव्रता E को बढ़ाने के समान परिणाम होते हैं जैसे कारक q द्वारा गैस घनत्व N को कम करना।


इसका SI मात्रक V·cm है<sup>2</sup>, लेकिन [[ टाउनसेंड (इकाई) ]] (Td) का अक्सर उपयोग किया जाता है।
एक विघटनाभिक तत्व की एक छोटी मात्रा को नलिका में जोड़ा जा सकता है, या तो सामग्री के एक अलग टुकड़े के रूप में (जैसे [[निकल -63]] -63 क्रायट्रॉन में) या विद्युतद्वार के मिश्र धातु (जैसे [[थोरियम]]) के अतिरिक्त रूप में, गैस को पूर्व-आयनीकृत करने और विद्युत विघटन और चमक या चाप निर्वहन प्रज्वलन की विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए जोड़ा जा सकता है। एक गैसीय विघटनाभिक समस्थानिक, उदा. [[क्रिप्टन -85]], का भी उपयोग किया जा सकता है। प्रज्वलन विद्युतद्वार और कीपलाइव निर्वहन विद्युतद्वार भी नियोजित किए जा सकते हैं।<ref name="handopto">[https://books.google.com/books?id=3GmcgL7Z-6YC&pg=PA57&lpg=PA57&dq=gas+discharge+properties+mercury+neon+hydrogen+deuterium&source=bl&ots=ivxVbrcyip&sig=8ozlMgy-CAtNgmXRd9eTFIDioSc&hl=en&ei=WKXNS66xFYqy0gSfs4nqDw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=34&ved=0CH4Q6AEwIQ#v=onepage&q&f=false Handbook of optoelectronics, Volume 1] by John Dakin, Robert G. W. Brown, p. 52, CRC Press, 2006 {{ISBN|0-7503-0646-7}}</ref> [[विद्युत क्षेत्र]] E और तटस्थ कणों N की एकाग्रता के बीच E/N अनुपात प्रायः उपयोग किया जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों की औसत ऊर्जा (और इसलिए निर्वहन के कई अन्य गुण) E/N का एक कार्य है। किसी कारक q द्वारा विद्युत तीव्रता E को बढ़ाने के समान परिणाम होते हैं जैसे कारक q द्वारा गैस घनत्व N को कम करना।
 
इसका SI मात्रक V·cm<sup>2</sup> है, लेकिन [[ टाउनसेंड (इकाई) |टाउनसेंड इकाई]] (Td) का प्रायः उपयोग किया जाता है।


== अनुरूप संगणना में अनुप्रयोग ==
== अनुरूप संगणना में अनुप्रयोग ==
2002 में कुछ मैपिंग समस्याओं के समाधान के लिए ग्लो डिस्चार्ज के उपयोग का वर्णन किया गया था।
2002 में कुछ प्रतिचित्रण समस्याओं के समाधान के लिए दीप्‍ति निर्वहन के उपयोग का वर्णन किया गया था।<ref>{{Cite journal
<ref>{{Cite journal
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   | last1 = Reyes | first1 = D. R.
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   | pages = 113–6
   | pages = 113–6
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}}</ref> कार्य का वर्णन करने वाले नेचर समाचार लेख के अनुसार,<ref>{{cite journal|doi=10.1038/news020520-12|title=विजिबल एनालॉग कंप्यूटिंग के लिए माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स में ग्लो डिस्चार्ज|journal=Nature|date=27 May 2002 }}
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</ref> इंपीरियल कॉलेज लंदन के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि कैसे उन्होंने एक मिनी-नक्शा बनाया जो पर्यटकों को चमकदार मार्ग संकेतक देता है। एक इंच की लंदन चिप बनाने के लिए, टीम ने एक ग्लास स्लाइड पर सिटी सेंटर की एक योजना बनाई। शीर्ष पर एक सपाट ढक्कन लगाने से सड़कें खोखली, जुड़ी हुई नलियों में बदल गईं। उन्होंने इन्हें हीलियम गैस से भर दिया और प्रमुख पर्यटन केंद्रों में इलेक्ट्रोड लगा दिए। जब दो बिंदुओं के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो बिजली से बी तक के सबसे छोटे मार्ग के साथ सड़कों के माध्यम से स्वाभाविक रूप से चलती है - और गैस एक छोटी चमकदार पट्टी रोशनी की तरह चमकती है। माइक्रोफ्लुइडिक चिप में ग्लो डिस्चार्ज के प्रकाश के गुणों के आधार पर भूलभुलैया खोज समस्याओं की एक विस्तृत श्रेणी को हल करने के लिए दृष्टिकोण स्वयं एक उपन्यास दृश्यमान [[एनालॉग कंप्यूटिंग]] दृष्टिकोण प्रदान करता है।
 
कार्य का वर्णन करने वाले प्रकृति समाचार लेख के अनुसार,<ref>{{cite journal|doi=10.1038/news020520-12|title=विजिबल एनालॉग कंप्यूटिंग के लिए माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स में ग्लो डिस्चार्ज|journal=Nature|date=27 May 2002 }}
</ref> इंपीरियल कॉलेज लंदन के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि कैसे उन्होंने एक छोटा-मानचित्र बनाया जो पर्यटकों को चमकदार मार्ग संकेतक देता है। एक इंच लंदन चिप बनाने के लिए, टीम ने एक काँचपट्टिका पर सिटी सेंटर (शहर का केंद्र) की एक योजना बनाई। शीर्ष पर एक सपाट ढक्कन लगाने से सड़कें खोखली, जुड़ी हुई नलियों में बदल गईं। उन्होंने इन्हें हीलियम गैस से भर दिया और प्रमुख पर्यटन केंद्रों में विद्युतद्वार लगा दिए। जब दो बिंदुओं के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो बिजली A से B तक के सबसे छोटे मार्ग के साथ सड़कों के माध्यम से स्वाभाविक रूप से चलती है - और गैस एक छोटी चमकदार पट्टी रोशनी की तरह चमकती है। सूक्ष्मप्रवाही चिप में दीप्‍ति निर्वहन के प्रकाश के गुणों के आधार पर पहेली खोज समस्याओं की एक विस्तृत श्रेणी को हल करने के लिए दृष्टिकोण स्वयं एक उपन्यास दृश्यमान [[एनालॉग कंप्यूटिंग|अनुरूप कंप्यूटिंग]] दृष्टिकोण प्रदान करता है।


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 20:22, 20 March 2023

गैसों में विद्युत निर्वहन तब होता है जब गैस के आयनीकरण के कारण गैसीय माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित होती है। कई कारकों के आधार पर, निर्वहन दृश्यमान प्रकाश विकीर्ण कर सकता है। प्रकाश स्रोतों के अभिकल्पना और उच्च वोल्टेज विद्युत उपकरणों के अभिकल्पना के संबंध में गैसों में विद्युत निर्वहन के गुणों का अध्ययन किया जाता है।

निर्वहन प्रकार

दो विद्युतद्वार के बीच हिमस्खलन प्रभाव। मूल आयनीकरण घटना एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त करती है, और प्रत्येक बाद की टक्कर एक और इलेक्ट्रॉन को मुक्त करती है, इसलिए प्रत्येक टक्कर से दो इलेक्ट्रॉन निकलते हैं: आयनीकरण इलेक्ट्रॉन और मुक्त इलेक्ट्रॉन।
आंशिक दबाव बढ़ाकर आर्गन में दीप्‍ति से आर्क निर्वहन में संक्रमण।

[[File:Glow discharge current-voltage curve English.svg|thumb|right|300px|1 टॉर पर नियॉन में विद्युत निर्वहन की वोल्टेज-वर्तमान विशेषताएँ, जिसमें दो प्लानर विद्युतद्वार 50 सेमी से अलग होते हैं।{{dubious|Veracity of graph|date=July 2015}
A: ब्रह्मांडीय विकिरण द्वारा यादृच्छिक स्पंदन
B: संतृप्ति वर्तमान
C: हिमस्खलन टाउनसेंड निर्वहन
D: आत्मनिर्भर टाउनसेंड निर्वहन
E: अस्थिर क्षेत्र: कोरोना निर्वहन
F: उप-सामान्य चमक निर्वहन
G: सामान्य चमक निर्वहन
H: असामान्य चमक निर्वहन
I: अस्थिर क्षेत्र: चमक-चाप संक्रमण
J: विद्युत् आर्क
K: विद्युत चाप
A-D क्षेत्र को अदीप्त निर्वहन कहा जाता है; कुछ आयनीकरण है, लेकिन धारा 10 माइक्रोएम्पीयर से कम है और विकिरण की कोई महत्वपूर्ण मात्रा उत्पन्न नहीं हुई है।
H-F क्षेत्र चमक निर्वहन का एक क्षेत्र है; प्लाज्मा एक फीकी चमक का उत्सर्जन करता है जो नलिका के लगभग सभी आयतन पर कब्जा कर लेता है; अधिकांश प्रकाश उत्तेजित तटस्थ परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित होता है।
I-K क्षेत्र आर्क निर्वहन का क्षेत्र है; प्लाज्मा नलिका के केंद्र के साथ एक संकुचित सरणि में केंद्रित होता है; अत्यधिक मात्रा में विकिरण उत्पन्न होता है।]]

ठंडे कैथोड नलिका में, गैस में विद्युत निर्वहन के तीन क्षेत्र होते हैं, जिनमें अलग-अलग वर्तमान-वोल्टेज (विद्युत संचालन शक्ति) विशेषताएं होती हैं:[1]

  • I: टाउनसेंड निर्वहन, भंजन वोल्टता से नीचे। कम वोल्टेज पर, एकमात्र करंट वह होता है जो अंतरिक्ष किरण या आयनीकरण विकिरण के अन्य स्रोतों द्वारा गैस में आवेश वाहकों के उत्पन्न होने के कारण होता है। जैसे ही लागू वोल्टेज में वृद्धि होती है, वर्तमान में ले जाने वाले मुक्त इलेक्ट्रॉन (अतिसूक्ष्म परमाणु) आगे आयनीकरण का कारण बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉन अवधाव होता है। इस शासन में, वोल्टेज में बहुत कम वृद्धि के लिए, फेमटोएम्पीयर से माइक्रोएम्पीयर तक, यानी परिमाण के नौ आदेशों से करंट बढ़ता है। भंजन वोल्टता के पास वोल्टेज-करंट विशेषताएँ कम होने लगती हैं और चमक दिखाई देने लगती है।
  • II: दीप्‍ति निर्वहन, जो तब होता है जब भंजन वोल्टता पहुंच जाता है। विद्युतद्वार में वोल्टेज अचानक गिर जाता है और करंट बढ़ कर मिलीएम्पियर क्षेत्र हो जाता है। कम धाराओं पर, नलिका भर में वोल्टेज लगभग वर्तमान-स्वतंत्र होता है; इसका उपयोग दीप्‍ति निर्वहन वोल्टेज नियामक नलिका में किया जाता है। निचली धाराओं पर, चमक निर्वहन द्वारा समाविष्ट किए गए विद्युतद्वार का क्षेत्र वर्तमान के समानुपाती होता है। उच्च धाराओं पर सामान्य चमक असामान्य चमक में बदल जाती है, नलिका में वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ जाती है, और चमक निर्वहन विद्युतद्वार की सतह को अधिक से अधिक समाविष्ट करता है। अल्प शक्ति स्विचन (दीप्‍ति-निर्वहन थाइरेट्रॉन), वोल्टेज स्थिरीकरण, और प्रकाश अनुप्रयोग (जैसे एनआई राइट नलिका, डेकाट्रॉन, नीयन दीपक) इस क्षेत्र में काम करते हैं।
  • III: आर्क निर्वहन, जो करंट के एम्पीयर क्षेत्र में होता है; बढ़ते करंट के साथ नलिका में वोल्टेज गिरता है। उच्च-वर्तमान स्विचन नलिका, उदा प्रवर्तित चिनगारी अंतराल, इग्‍निट्रॉन, थाइराट्रॉन और क्रिट्रॉन (और इसकी निर्वात - नलिका व्युत्पन्न, स्प्रिटरों, निर्वात चाप का उपयोग करके), उच्च-शक्ति पारा-चाप वाल्व और उच्च-शक्ति प्रकाश स्रोत, उदा, पारा-वाष्प दीप और धातु हलिडे दीप इस क्षेत्र में काम करते हैं।

गैस के परमाणुओं पर प्रहार करने वाले और उन्हें आयनित करने वाले इलेक्ट्रॉनों द्वारा चमक निर्वहन की सुविधा होती है। दीप्‍ति निर्वहन के निर्माण के लिए, इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त पथ यथोचित रूप से लंबा होना चाहिए, लेकिन विद्युतद्वार के बीच की दूरी से कम होना चाहिए; चमक निर्वहन इसलिए बहुत कम और बहुत अधिक गैस दबाव दोनों में आसानी से नहीं होते हैं।

दीप्‍ति निर्वहन के लिए विघटन वोल्टेज पासचेन के नियम के अनुसार गैस के दबाव और विद्युतद्वार दूरी के उत्पाद पर गैर-रैखिक रूप से निर्भर करता है। एक निश्चित दबाव × दूरी मान के लिए, सबसे कम भंजन वोल्टता होता है। विद्युतद्वार दूरी की तुलना में कम विद्युतद्वार दूरी के लिए आकस्मिक वोल्टेज की वृद्धि इलेक्ट्रॉनों के बहुत लंबे औसत मुक्त पथ से संबंधित है।

एक विघटनाभिक तत्व की एक छोटी मात्रा को नलिका में जोड़ा जा सकता है, या तो सामग्री के एक अलग टुकड़े के रूप में (जैसे निकल -63 -63 क्रायट्रॉन में) या विद्युतद्वार के मिश्र धातु (जैसे थोरियम) के अतिरिक्त रूप में, गैस को पूर्व-आयनीकृत करने और विद्युत विघटन और चमक या चाप निर्वहन प्रज्वलन की विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए जोड़ा जा सकता है। एक गैसीय विघटनाभिक समस्थानिक, उदा. क्रिप्टन -85, का भी उपयोग किया जा सकता है। प्रज्वलन विद्युतद्वार और कीपलाइव निर्वहन विद्युतद्वार भी नियोजित किए जा सकते हैं।[2] विद्युत क्षेत्र E और तटस्थ कणों N की एकाग्रता के बीच E/N अनुपात प्रायः उपयोग किया जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों की औसत ऊर्जा (और इसलिए निर्वहन के कई अन्य गुण) E/N का एक कार्य है। किसी कारक q द्वारा विद्युत तीव्रता E को बढ़ाने के समान परिणाम होते हैं जैसे कारक q द्वारा गैस घनत्व N को कम करना।

इसका SI मात्रक V·cm2 है, लेकिन टाउनसेंड इकाई (Td) का प्रायः उपयोग किया जाता है।

अनुरूप संगणना में अनुप्रयोग

2002 में कुछ प्रतिचित्रण समस्याओं के समाधान के लिए दीप्‍ति निर्वहन के उपयोग का वर्णन किया गया था।[3]

कार्य का वर्णन करने वाले प्रकृति समाचार लेख के अनुसार,[4] इंपीरियल कॉलेज लंदन के शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि कैसे उन्होंने एक छोटा-मानचित्र बनाया जो पर्यटकों को चमकदार मार्ग संकेतक देता है। एक इंच लंदन चिप बनाने के लिए, टीम ने एक काँचपट्टिका पर सिटी सेंटर (शहर का केंद्र) की एक योजना बनाई। शीर्ष पर एक सपाट ढक्कन लगाने से सड़कें खोखली, जुड़ी हुई नलियों में बदल गईं। उन्होंने इन्हें हीलियम गैस से भर दिया और प्रमुख पर्यटन केंद्रों में विद्युतद्वार लगा दिए। जब दो बिंदुओं के बीच एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो बिजली A से B तक के सबसे छोटे मार्ग के साथ सड़कों के माध्यम से स्वाभाविक रूप से चलती है - और गैस एक छोटी चमकदार पट्टी रोशनी की तरह चमकती है। सूक्ष्मप्रवाही चिप में दीप्‍ति निर्वहन के प्रकाश के गुणों के आधार पर पहेली खोज समस्याओं की एक विस्तृत श्रेणी को हल करने के लिए दृष्टिकोण स्वयं एक उपन्यास दृश्यमान अनुरूप कंप्यूटिंग दृष्टिकोण प्रदान करता है।

संदर्भ

  1. Reference Data for Engineers: Radio, Electronics, Computers and Communications By Wendy Middleton, Mac E. Van Valkenburg, p. 16-42, Newnes, 2002 ISBN 0-7506-7291-9
  2. Handbook of optoelectronics, Volume 1 by John Dakin, Robert G. W. Brown, p. 52, CRC Press, 2006 ISBN 0-7503-0646-7
  3. Reyes, D. R.; Ghanem, M. M.; Whitesides, G. M.; Manz, A. (2002). "Glow discharge in microfluidic chips for visible analog computing". Lab on a Chip. 2 (2): 113–6. doi:10.1039/B200589A. PMID 15100843.
  4. "विजिबल एनालॉग कंप्यूटिंग के लिए माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स में ग्लो डिस्चार्ज". Nature. 27 May 2002. doi:10.1038/news020520-12.