क्रिट्रॉन: Difference between revisions

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Revision as of 15:10, 26 September 2023

For the microwave/radio amplifying tube, see Klystron. For the cryoelectric switch, see Cryotron. For the chemical element, see Krypton.
KN2 क्रिट्रॉन स्विच ट्यूब, EG&G द्वारा निर्मित (लगभग 25 मिमी लंबा)[1]

क्रिट्रॉन एक [[ ठंड में कैथोड ]] गैस से भरी ट्यूब है जिसका उपयोग बहुत तेज़ गति वाले बदलना के रूप में किया जाता है, जो कुछ हद तक थाइरेट्रॉन के समान है। इसमें चार इलेक्ट्रोड वाली एक सीलबंद ग्लास ट्यूब होती है। नियंत्रण ग्रिड इलेक्ट्रोड पर एक छोटा ट्रिगरिंग पल्स ट्यूब को चालू कर देता है, जिससे कैथोड और एनोड इलेक्ट्रोड के बीच एक बड़ा प्रवाह प्रवाहित होता है। वैक्यूम संस्करण को वैक्यूम क्रिट्रॉन या स्प्रीट्रॉन कहा जाता है। क्रिट्रॉन ईजी एंड जी कॉर्पोरेशन के शुरुआती विकासों में से एक था।

विवरण

अधिकांश अन्य गैस स्विचिंग ट्यूबों के विपरीत, क्रिट्रॉन अन्य थाइरेट्रॉन में उपयोग किए जाने वाले कम-वर्तमान विद्युत चमक निर्वहन के बजाय, बहुत उच्च वोल्टेज और धाराओं (कई किलोवोल्ट और कई किलोएम्पियर तक पहुंचने) को संभालने के लिए एक विद्युत चाप के माध्यम से संचालित होता है। क्रिट्रॉन चिंगारी का अंतर ्स और थायरट्रॉन का विकास है जो मूल रूप से द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान राडार ट्रांसमीटरों के लिए विकसित किया गया था।

क्रिट्रॉन में प्रयुक्त गैस हाइड्रोजन है;[2] उत्कृष्ट गैसों (आमतौर पर क्रीप्टोण ), या पेनिंग मिश्रण का भी उपयोग किया जा सकता है।[3]


संचालन

क्रिट्रॉन का आरेख

एक क्रिट्रॉन में चार इलेक्ट्रोड होते हैं। दो एक पारंपरिक एनोड और कैथोड हैं। एक एक जीवित इलेक्ट्रोड है, जिसे कैथोड के पास रखा जाता है। कीप-अलाइव में कम सकारात्मक वोल्टेज लगाया जाता है, जिससे कैथोड के पास गैस का एक छोटा क्षेत्र आयनित हो जाता है। एनोड पर उच्च वोल्टेज लागू किया जाता है, लेकिन प्राथमिक चालन तब तक नहीं होता है जब तक ट्रिगर इलेक्ट्रोड (ऊपर की छवि में ग्रिड) पर एक सकारात्मक पल्स लागू नहीं किया जाता है। एक बार शुरू होने पर, चाप चालन में काफी धारा प्रवाहित होती है।

चौथा एक नियंत्रण ग्रिड है, जो आमतौर पर एनोड के चारों ओर लपेटा जाता है, इसके शीर्ष पर एक छोटे से उद्घाटन को छोड़कर।[4]

जीवित इलेक्ट्रोड के स्थान पर या इसके अतिरिक्त कुछ क्रिट्रॉन में थोड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री हो सकती है (आमतौर पर इससे कम) 5 microcuries (180 kBq) निकल के समस्थानिक|निकेल-63), जो आयनीकरण को आसान बनाने के लिए बीटा कणों (उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनों) का उत्सर्जन करता है। विकिरण स्रोत इग्निशन की विश्वसनीयता और कीप-अलाइव इलेक्ट्रोड डिस्चार्ज के गठन को बढ़ाने का काम करता है।

गैस भरने से अंतरिक्ष आवेश को निष्क्रिय करने और कम वोल्टेज पर उच्च धाराओं की अनुमति देने के लिए आयन उपलब्ध होते हैं।[4] कीप-अलाइव डिस्चार्ज गैस को आयनों से भर देता है, जिससे प्रीआयोनाइज्ड प्लाज्मा बनता है। यह गैर-प्रीओनाइज्ड ट्यूबों की तुलना में चाप निर्माण के समय को परिमाण के 3-4 ऑर्डर तक कम कर सकता है, क्योंकि चाप पथ के निर्माण के दौरान माध्यम को आयनित करने में समय खर्च नहीं करना पड़ता है।[5]

विद्युत चाप आत्मनिर्भर है। एक बार जब ट्यूब चालू हो जाती है, तो यह तब तक संचालित होती है जब तक कि बहुत लंबे समय तक बहुत कम करंट गिरने से चाप बाधित न हो जाए (KN22 क्रिट्रॉन के लिए 100 माइक्रोसेकंड से अधिक के लिए 10 मिलीमीटर से कम)।[2]

क्रिट्रॉन और स्पिट्रॉन एक ट्रिगर ट्रांसफार्मर के माध्यम से संधारित्र डिस्चार्ज से उच्च वोल्टेज द्वारा ट्रिगर होते हैं, उदाहरण के लिए फ़्लैशट्यूब के समान तरीके से। फोटोफ्लैश एप्लिकेशन चालू हो गए हैं। क्रिट्रॉन को ट्रिगर ट्रांसफार्मर के साथ एकीकृत करने वाले उपकरण उपलब्ध हैं।[5]


स्प्रीट्रॉन

स्प्रिट्रॉन, जिसे वैक्यूम क्रिट्रॉन या ट्रिगर वैक्यूम स्विच (टीवीएस) के रूप में भी जाना जाता है, गैस से भरे संस्करण के बजाय एक वैक्यूम है। इसे उच्च स्तर के आयनकारी विकिरण वाले वातावरण में उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो गैस से भरे क्रिट्रॉन को नकली रूप से ट्रिगर कर सकता है। यह गैस भरी ट्यूबों की तुलना में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के प्रति अधिक प्रतिरोधी है।

स्पिट्रॉन में जीवित रखने वाले इलेक्ट्रोड और प्रीआयोनाइजेशन रेडियोधर्मी स्रोत का अभाव है। ट्रिगर पल्स क्रिट्रॉन से अधिक मजबूत होना चाहिए। स्प्रिट्रॉन उच्च धाराओं को संभालने में सक्षम हैं। क्रिट्रॉन का उपयोग द्वितीयक स्विच को ट्रिगर करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, ट्रिगर स्पार्क गैप, जबकि स्पिट्रॉन आमतौर पर सीधे लोड से जुड़े होते हैं।

ट्रिगर पल्स को और अधिक तीव्र होना चाहिए, क्योंकि विद्युत प्रवाह के लिए कोई पूर्व-आयनित गैस पथ नहीं है, और कैथोड और एनोड के बीच एक वैक्यूम चाप बनना चाहिए। पहले कैथोड और ग्रिड के बीच एक आर्क बनता है, फिर कैथोड-ग्रिड प्रवाहकीय क्षेत्र और एनोड के बीच एक ब्रेकडाउन होता है।[5] स्प्रिट्रॉन को वैक्यूम#मेजरमेंट में ले जाया जाता है, आमतौर पर 0.001 पास्कल (इकाई) । चूंकि पत्रिका और अन्य धातुएं हाइड्रोजन के लिए कुछ हद तक पारगम्य हैं, खासकर निकासी और सीलिंग से पहले 600 डिग्री सेल्सियस बेक करना के दौरान, सभी बाहरी धातु सतहों को नरम सोने की मोटी (25 माइक्रोमीटर या अधिक) परत के साथ चढ़ाया जाना चाहिए। अन्य स्विच ट्यूबों के लिए भी इसी धातुकरण का उपयोग किया जाता है।[6] स्प्रिट्रॉन को अक्सर ट्रिगेट्रॉन के समान डिज़ाइन किया जाता है, जिसमें ट्रिगर इलेक्ट्रोड कैथोड के समाक्षीय होता है। एक डिज़ाइन में ट्रिगर इलेक्ट्रोड को अल्युमिना ट्यूब की आंतरिक सतह पर धातुकरण के रूप में बनाया जाता है। ट्रिगर पल्स सतह विद्युत चाप का कारण बनता है, जो इलेक्ट्रॉनों और वाष्पीकृत सतह निर्वहन सामग्री को अंतर-इलेक्ट्रोड अंतराल में मुक्त करता है, जो स्विच को बंद करके वैक्यूम चाप के गठन की सुविधा प्रदान करता है। कम स्विचिंग समय ट्रिगर डिस्चार्ज द्वितीयक इलेक्ट्रॉन और स्विचिंग ऑपरेशन की शुरुआत के रूप में एनोड से संबंधित माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों का सुझाव देता है; वाष्पीकृत सामग्री महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए अंतराल के माध्यम से बहुत धीमी गति से यात्रा करती है। ट्रिगर इलेक्ट्रोड और कैथोड के बीच सतह की विशेष कोटिंग द्वारा ट्रिगरिंग की पुनरावृत्ति में सुधार किया जा सकता है, और ट्रिगर सब्सट्रेट को डोपिंग करके और ट्रिगर जांच संरचनाओं को संशोधित करके घबराना में सुधार किया जा सकता है। स्प्राइट्रॉन भंडारण में अपने घटकों से गैस निकलने, धातु घटकों के माध्यम से गैसों (विशेष रूप से हाइड्रोजन) के प्रसार और भली भांति बंद सील के माध्यम से गैस लीक होने से खराब हो सकते हैं। 0.001 पीए के आंतरिक दबाव के साथ निर्मित एक उदाहरण ट्यूब, जब अंदर का दबाव 1 पीए तक बढ़ जाता है, तो सहज अंतराल टूटने का प्रदर्शन करेगा। भंडारण जीवन का त्वरित परीक्षण बढ़े हुए परिवेश के दबाव में भंडारण करके किया जा सकता है, वैकल्पिक रूप से रिसाव परीक्षण के लिए अतिरिक्त हीलियम और बढ़े हुए तापमान के साथ गैस निकलना परीक्षण के लिए भंडारण (150 डिग्री सेल्सियस)। स्प्रिट्रॉन को छोटा और मजबूत बनाया जा सकता है।[7] स्प्रिट्रॉन को लेज़र पल्स द्वारा भी ट्रिगर किया जा सकता है। 1999 में स्प्रिट्रॉन को ट्रिगर करने के लिए आवश्यक लेजर पल्स ऊर्जा को 10 माइक्रोजूल तक कम कर दिया गया था।[8] स्पिट्रॉन आमतौर पर मजबूत धातु/सिरेमिक भागों के रूप में निर्मित होते हैं। स्विच ऑन करने पर उनमें आमतौर पर कम इंडक्शन (10 नैनोहेनरी (इकाई) ) और कम विद्युत प्रतिरोध (10-30 मिलीओम) होता है। ट्रिगर करने के बाद, स्प्रिट्रॉन के हिमस्खलन मोड में पूरी तरह से चालू होने से ठीक पहले, यह संक्षेप में थोड़ा प्रवाहकीय (100-200 एम्पीयर) हो जाता है; हिमस्खलन मोड में काम करने वाले उच्च-शक्ति MOSFET ट्रांजिस्टर समान व्यवहार दिखाते हैं। स्पिट्रॉन के लिए मसाला मॉडल उपलब्ध हैं।[9]


प्रदर्शन

1940 के दशक के उत्तरार्ध का यह डिज़ाइन अभी भी पल्स-पावर प्रदर्शन में सक्षम है, यहां तक ​​कि सबसे उन्नत अर्धचालक (यहां तक ​​कि आईजीबीटी) भी आसानी से मेल नहीं खा सकते हैं। क्रिट्रॉन और स्पिट्रॉन उच्च-वर्तमान उच्च-वोल्टेज पल्स को संभालने में सक्षम हैं, बहुत तेज़ स्विचिंग समय के साथ, और ट्रिगर पल्स के अनुप्रयोग और स्विचिंग के बीच निरंतर, कम घबराहट समय देरी के साथ।

क्रिट्रॉन लगभग 3000 एम्पीयर तक की धाराओं और लगभग 5000 वोल्ट तक के वोल्टेज को स्विच कर सकते हैं। ट्रिगर पल्स के अनुप्रयोग और स्विचिंग के बीच लगभग 30 नैनोसेकंड की देरी के साथ, 1 नैनोसेकंड से भी कम का कम्यूटेशन समय प्राप्त किया जा सकता है। प्राप्य घबराहट 5 नैनोसेकंड से कम हो सकती है। आवश्यक ट्रिगर पल्स वोल्टेज लगभग 200-2000 वोल्ट है; उच्च वोल्टेज स्विचिंग विलंब को कुछ हद तक कम कर देता है। ट्रिगर पल्स वृद्धि समय को बढ़ाकर कम्यूटेशन समय को कुछ हद तक कम किया जा सकता है। एक दी गई क्रिट्रॉन ट्यूब समान ट्रिगर पल्स (कम घबराना) के लिए बहुत सुसंगत प्रदर्शन देगी।[5]जीवित रखने योग्य धारा दसियों से लेकर सैकड़ों माइक्रोएम्पीयर तक होती है। नाड़ी पुनरावृत्ति दर एक प्रति मिनट से लेकर हजारों प्रति मिनट तक हो सकती है।[4]

स्विचिंग प्रदर्शन काफी हद तक पर्यावरण (तापमान, त्वरण, कंपन, आदि) से स्वतंत्र है। हालाँकि, कीप-अलाइव ग्लो डिस्चार्ज का गठन अधिक संवेदनशील होता है, जिसके प्रज्वलन में सहायता के लिए रेडियोधर्मी स्रोत के उपयोग की आवश्यकता होती है।

क्रिट्रॉन का जीवनकाल सीमित होता है, प्रकार के अनुसार, आमतौर पर हजारों से लेकर लाखों स्विचिंग ऑपरेशन तक, और कभी-कभी केवल कुछ सैकड़ों तक।[4][5]

क्रिट्रॉन की तुलना में स्प्रीट्रॉन का स्विचिंग समय कुछ हद तक तेज़ होता है।

कुछ अनुप्रयोगों में प्रतिस्थापन के रूप में हाइड्रोजन से भरे थायरट्रॉन का उपयोग किया जा सकता है।

अनुप्रयोग

क्रिट्रॉन और उनकी विविधताएं Perkin-एल्मर कंपोनेंट्स द्वारा निर्मित की जाती हैं और विभिन्न औद्योगिक और सैन्य उपकरणों में उपयोग की जाती हैं। वे परमाणु हथियारों में विस्फोट-ब्रिजवायर डेटोनेटर |एक्सप्लोडिंग-ब्रिजवायर और स्लैक्स डेटोनेटर को प्रज्वलित करने में अपने उपयोग के लिए जाने जाते हैं, उनका मूल अनुप्रयोग, या तो सीधे (स्प्रीट्रॉन आमतौर पर इसके लिए उपयोग किया जाता है) या उच्च-शक्ति स्पार्क गैप स्विच को ट्रिगर करके। उनका उपयोग थायरट्रॉन, फोटोकॉपियर, लेजर और वैज्ञानिक उपकरणों में बड़े क्षण दीप को ट्रिगर करने और औद्योगिक विस्फोटकों के लिए इग्निटर को फायर करने के लिए भी किया जाता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में निर्यात प्रतिबंध

परमाणु हथियारों के ट्रिगर के रूप में उपयोग की उनकी क्षमता के कारण, क्रिट्रॉन का निर्यात संयुक्त राज्य अमेरिका में अंतर्राष्ट्रीय शस्त्र यातायात नियमों के अधीन है। क्रिट्रॉन की तस्करी या तस्करी के प्रयास से जुड़े कई मामले सामने आए हैं, क्योंकि परमाणु हथियार विकसित करने के इच्छुक देशों ने अपने हथियारों को जलाने के लिए क्रिट्रॉन की आपूर्ति प्राप्त करने का प्रयास किया है। एक प्रमुख मामला 1985 का था: जासूस का वर्ष#रिचर्ड केली स्मिथ, जिन्होंने कथित तौर पर 1980 के दशक की शुरुआत में अर्नोन मिल्चन को कुल 810 क्रिट्रॉन के 15 ऑर्डर को इज़राइल में तस्करी करने में मदद की थी।[10] इनमें से 469 संयुक्त राज्य अमेरिका को वापस कर दिए गए, इज़राइल ने दावा किया कि शेष 341 परीक्षण में नष्ट हो गए।[10]

2,500 वी और उससे ऊपर के वोल्टेज, 100 ए और उससे ऊपर की धाराओं और 10 माइक्रोसेकंड से कम की स्विचिंग देरी को संभालने वाले क्रिट्रॉन और स्पिट्रॉन आमतौर पर परमाणु हथियार ट्रिगर के लिए उपयुक्त होते हैं।[11]


लोकप्रिय संस्कृति में

रोमन पोलांस्की की 1988 की फिल्म फ्रैंटिक (फिल्म) में एक क्रिट्रॉन मैकगफिन था। फिल्म में उपकरण वास्तव में एक क्रिट्रॉन-पैक था, जिसमें एक क्रिट्रॉन ट्यूब के साथ-साथ काले एपॉक्सी में संलग्न एक ट्रिगर ट्रांसफार्मर शामिल था।[12] क्रिट्रॉन, जिसे गलत तरीके से क्रिटन कहा जाता है, टॉम क्लैन्सी के परमाणु आतंकवाद उपन्यास द सम ऑफ ऑल फियर्स में भी दिखाई दिया।

लैरी कॉलिन्स (लेखक)लेखक) की पुस्तक द रोड टू आर्मागेडन का कथानक काफी हद तक अमेरिकी निर्मित क्रिट्रॉन के इर्द-गिर्द घूमता है, जिसे ईरानी मुल्ला तीन रूसी परमाणु तोपखाने के गोले के लिए चाहते थे, जिन्हें उन्हें पूर्ण परमाणु हथियारों में अपग्रेड करने की उम्मीद थी।[13] क्रिट्रॉन शब्द टेलीविजन नाटक पर्सन ऑफ इंटरेस्ट (टीवी श्रृंखला) के सीज़न 3, एपिसोड 14 (प्रोवेंस) में दिखाई दिया।

एनसीआईएस (टीवी श्रृंखला) एपिसोड किल अरी, भाग 2 के सीज़न 3 में, यह पता चला कि अरी हसवारी, एक दुष्ट मोसाद ऑपरेटिव, को क्रिट्रॉन ट्रिगर प्राप्त करने का काम सौंपा गया था। डिमोना से चुराए गए प्लूटोनियम के साथ, ये इजरायली स्टिंग ऑपरेशन के लिए प्रमुख घटक थे। क्रिट्रॉन को गलत तरीके से क्रिटन भी कहा जाता था।

आगे का घटनाक्रम

हीरे पर आधारित ऑप्टिकली ट्रिगर सॉलिड-स्टेट स्विच क्रिट्रॉन प्रतिस्थापन के लिए संभावित उम्मीदवार हैं।[14]


टिप्पणियाँ

  1. ↑ "Krytrons - Cold Cathode Switch Tube data sheet K5500B-1" (PDF). EG&G Electro-Optics Division, Salem, Massachusetts, USA. September 1973. Retrieved 11 September 2016.
  2. ↑ 2.0 2.1 "Trapping Low Energy in an Ion Trap" Archived 2020-02-03 at the Wayback Machine Harvard Ph.D. Thesis of Xiang Fei (Defended 10 May 1990), Chapter 4 Archived 2020-02-03 at the Wayback Machine
  3. ↑ Silicon Investigations Pulse Power Switching & EG&G Krytron Tube Replacement Page. Siliconinvestigations.com (2010-02-22). Retrieved on 2010-06-05.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 "ट्यूब कलेक्टर साइट पर क्रिट्रॉन जानकारी". Archived from the original on 2018-07-04. Retrieved 2005-05-28.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Pulse Power Switching Devices. Electricstuff.co.uk. Retrieved on 2010-06-05.
  6. ↑ Evaluation of non-cyanide gold plating process for switch tubes, Sandia Report, 1996
  7. ↑ [1][permanent dead link], Miniature triggered vacuum switches for precise initiation of insensitive loads in demanding environments, e2v 2012
  8. ↑ Stockpile Stewardship and Management ? United States Nuclear Forces. Globalsecurity.org. Retrieved on 2010-06-05.
  9. ↑ Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information – Sponsored by OSTI. Osti.gov (2010-05-28). Retrieved on 2010-06-05.
  10. ↑ 10.0 10.1 "इजराइल के परमाणु हथियार". fas.org.
  11. ↑ Technologies underlying weapons of mass destruction DIANE Publishing ISBN 1-4289-2110-9
  12. ↑ EG&G Product Brochure "Krytrons, Sprytrons, Mini-Triggered Spark Gaps, Transformers, and Detonators" published 4/1992
  13. ↑ Larry Collins. The Road to Armageddon. New Millennium. 2003. ISBN 1-932407-09-X
  14. ↑ CVD Diamond for Electronic Devices and Sensors by Ricardo S. Sussmann, p. 285 John Wiley and Sons, 2009 ISBN 0-470-06532-X


संदर्भ

  • EG&G Electronic Components Catalog, 1994.

CBS/Hytron second source documentation:


बाहरी संबंध

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