संरचना रचना
कैथोड और एनोड प्रणाली
मैग्नेट्रॉन के मुख्य घटक कैथोड और एनोड हैं। कैथोड आमतौर पर एक गर्म कैथोड होता है, जो गर्म होने पर इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। ये इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं और गति करने लगते हैं। एनोड एक जटिल संरचना है जिसमें कई अनुनाद गुहाएँ होती हैं। ये गुहाएँ माइक्रोवेव ऊर्जा उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण क्षेत्र हैं, और इनका आकार और आकृति माइक्रोवेव की आवृत्ति और शक्ति को प्रभावित करती है।
उदाहरण के लिए, एक सामान्य घरेलू माइक्रोवेव ओवन मैग्नेट्रॉन में, एनोड अनुनाद गुहाओं को लगभग 2450 मेगाहर्ट्ज की माइक्रोवेव आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए सटीक रूप से डिज़ाइन किया गया है। यह आवृत्ति पानी के अणुओं जैसे ध्रुवीय अणुओं को उच्च आवृत्तियों पर कंपन करने का कारण बनती है, जिससे भोजन गर्म होता है।
चुंबकीय क्षेत्र प्रणाली
मैग्नेट्रॉन के सामान्य संचालन के लिए चुंबकीय क्षेत्र एक आवश्यक कारक है। चुंबकीय क्षेत्र स्थायी चुंबकों या विद्युत चुंबकों द्वारा उत्पन्न होता है। जब मैग्नेट्रॉन कार्य कर रहा होता है, तो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन की दिशा के लंबवत होती है। चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में इलेक्ट्रॉन घूर्णी गति में गति करते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों और अनुनाद गुहिकाओं के बीच परस्पर क्रिया संभव होती है, जिससे गुहिकाएँ उत्तेजित होकर सूक्ष्म तरंगें उत्पन्न करती हैं।
उदाहरण के लिए, औद्योगिक उच्च-शक्ति मैग्नेट्रॉन में, एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र इलेक्ट्रॉन गति के प्रक्षेप पथ को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों और अनुनाद गुहिकाओं के बीच अधिक कुशल अंतःक्रिया सुनिश्चित होती है। इसके परिणामस्वरूप माइक्रोवेव हीटिंग और सुखाने जैसी औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए उच्च-शक्ति वाले माइक्रोवेव उत्पन्न होते हैं।
काम के सिद्धांत
इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन और प्रारंभिक गति
जब कैथोड को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, तो यह इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करना शुरू कर देता है। ये इलेक्ट्रॉन कैथोड और एनोड के बीच विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होकर एनोड की ओर गति करते हैं। साथ ही, चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति के कारण, इलेक्ट्रॉन अपनी गति के दौरान लोरेंत्ज़ बल द्वारा विक्षेपित हो जाते हैं।
इसे सरलता से समझने के लिए, कल्पना कीजिए कि इलेक्ट्रॉन विद्युत क्षेत्र में एक सीधी रेखा में गति करते हैं। हालाँकि, चुंबकीय क्षेत्र एक "मार्गदर्शक" की तरह काम करता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों का प्रक्षेप पथ सर्पिल गति में मुड़ जाता है।
माइक्रोवेव उत्पादन प्रक्रिया
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन एनोड अनुनाद गुहाओं के बीच गति करते हैं, वे गुहाओं के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के साथ निरंतर अंतःक्रिया करते हैं। इलेक्ट्रॉनों की गति की ऊर्जा गुहाओं में स्थानांतरित होती है, जिससे गुहाओं के अंदर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा निरंतर बढ़ती जाती है, और अंततः एक स्थिर माइक्रोवेव दोलन का निर्माण होता है।
अनुनाद गुहिकाएँ एक "ऊर्जा प्रवर्धक" की तरह कार्य करती हैं। इलेक्ट्रॉनों की गति की ऊर्जा गुहिकाओं के अंदर संचित होती है। जब कुछ निश्चित परिस्थितियाँ पूरी होती हैं, तो माइक्रोवेव उत्पन्न होते हैं और मैग्नेट्रॉन के आउटपुट सिरे (आमतौर पर वेवगाइड कनेक्शन) से आउटपुट होते हैं। इन माइक्रोवेव का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है।
आवेदन क्षेत्र
घरेलू उपकरण – माइक्रोवेव ओवन
मैग्नेट्रॉन माइक्रोवेव ओवन का एक प्रमुख घटक है। यह ऐसे माइक्रोवेव उत्पन्न करता है जो भोजन को तेज़ी से गर्म कर सकते हैं। माइक्रोवेव ओवन में मैग्नेट्रॉन द्वारा उत्पन्न माइक्रोवेव की आवृत्ति आमतौर पर 2450 मेगाहर्ट्ज़ होती है। माइक्रोवेव की यह आवृत्ति भोजन में मौजूद पानी और वसा जैसे ध्रुवीय अणुओं को प्रभावी रूप से उच्च आवृत्तियों पर कंपन करा सकती है। अणुओं के बीच घर्षण से ऊष्मा उत्पन्न होती है, जिससे भोजन तेज़ी से गर्म होता है।
उदाहरण के लिए, एक कप दूध को गर्म करने में बस कुछ ही मिनट लगते हैं, और दूध पीने लायक तापमान तक पहुँच जाता है। इसके अलावा, माइक्रोवेव ओवन आम तौर पर भोजन को अपेक्षाकृत समान रूप से गर्म करते हैं, जिससे लोगों की भोजन गर्म करने की दैनिक ज़रूरतों को पूरा करने का एक सुविधाजनक और तेज़ तरीका मिलता है।
औद्योगिक अनुप्रयोग
माइक्रोवेव हीटिंग और सुखाने: औद्योगिक उत्पादन में, मैग्नेट्रॉन द्वारा उत्पन्न माइक्रोवेव का उपयोग विभिन्न सामग्रियों को गर्म करने और सुखाने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लकड़ी प्रसंस्करण उद्योग में, लकड़ी को माइक्रोवेव में सुखाने से सुखाने का समय काफी कम हो सकता है, उत्पादन क्षमता में सुधार हो सकता है, और सुखाने की प्रक्रिया के दौरान लकड़ी के विरूपण और दरार को कम किया जा सकता है। रासायनिक कच्चे माल को सुखाने के लिए, माइक्रोवेव हीटिंग से तेज़ और समान सुखाने का प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार होता है।
माइक्रोवेव संचार: प्रारंभिक माइक्रोवेव संचार प्रणालियों में, मैग्नेट्रॉन की भी भूमिका थी। ये माइक्रोवेव सिग्नल स्रोत के रूप में काम कर सकते थे, और माइक्रोवेव सिग्नल को वेवगाइड और अन्य संचरण उपकरणों के माध्यम से प्राप्तकर्ता तक प्रेषित किया जाता था ताकि लंबी दूरी का संचार संभव हो सके। हालाँकि, अर्धचालक प्रौद्योगिकी और अन्य क्षेत्रों के विकास के साथ, अब माइक्रोवेव संचार में अन्य प्रकार के माइक्रोवेव स्रोतों का अधिक उपयोग किया जाने लगा है।
रडार सिस्टम
मैग्नेट्रॉन का उपयोग कुछ सरल रडार प्रणालियों में माइक्रोवेव स्रोतों के रूप में भी किया जा सकता है। ये उच्च-शक्ति वाले माइक्रोवेव पल्स उत्पन्न कर सकते हैं, जो एंटेना द्वारा उत्सर्जित होते हैं। जब ये पल्स लक्ष्य वस्तुओं से टकराते हैं, तो वे वापस परावर्तित हो जाते हैं। रडार अभिग्राही प्रणाली परावर्तित माइक्रोवेव संकेतों का पता लगाकर लक्ष्य वस्तुओं की स्थिति, गति और अन्य जानकारी निर्धारित करती है।
उदाहरण के लिए, कुछ छोटे पैमाने के मौसम रडार या लघु-दूरी निगरानी रडार प्रणालियों में, मैग्नेट्रॉन लक्ष्य पहचान कार्यों को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त माइक्रोवेव शक्ति प्रदान कर सकते हैं।
पोस्ट करने का समय: 20 मई 2025
