कैथोड किरण आस्किलोस्कोप | CRO

कैथोड रे आस्किलोस्कोप क्या है?

एक कैथोड रे आस्किलोस्कोप (CRO) एक उपकरण है जिसका उपयोग आमतौर पर प्रयोगशाला में विभिन्न तरंग रूपों को प्रदर्शित, मापन और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। कैथोड रे आस्किलोस्कोप एक बहुत तेज X-Y प्लाटर है जो समय या दूसरी सिग्नल के साथ इनपुट सिग्नल को प्रदर्शित कर सकता है।

कैथोड रे आस्किलोस्कोप उज्ज्वल धब्बे का उपयोग करता है जो इलेक्ट्रॉन की किरण को टकराने से उत्पन्न होता है और यह उज्ज्वल धब्बा इनपुट मात्रा में परिवर्तन के प्रतिक्रिया में चलता है। इस समय हमारे मन में एक प्रश्न उठ सकता है कि हम केवल इलेक्ट्रॉन की किरण का उपयोग क्यों कर रहे हैं? इसका कारण यह है कि इलेक्ट्रॉन की किरण का प्रभाव कम होता है जिसे तेजी से बदलती इनपुट मात्रा के तात्कालिक मूल्यों का अनुसरण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। सामान्य रूप से कैथोड रे आस्किलोस्कोप वोल्टेज पर काम करता है।

तो ऊपर बात की गई इनपुट मात्रा वोल्टेज है। अब, ट्रांसड्यूसर्स की मदद से विभिन्न भौतिक मात्राओं जैसे धारा, दबाव, त्वरण आदि को वोल्टेज में परिवर्तित करना संभव है, जिससे हमें इन विभिन्न मात्राओं का दृश्य प्रतिनिधित्व कैथोड रे आस्किलोस्कोप पर करने में सक्षम बनाता है। अब चलिए कैथोड रे आस्किलोस्कोप के निर्माण के विवरणों पर देखें।

कैथोड रे आस्किलोस्कोप का निर्माण

कैथोड रे आस्किलोस्कोप का मुख्य भाग कैथोड रे ट्यूब है जिसे कैथोड रे आस्किलोस्कोप का हृदय भी कहा जाता है।

कैथोड रे आस्किलोस्कोप के निर्माण को समझने के लिए कैथोड रे ट्यूब के निर्माण की चर्चा करते हैं। बुनियादी रूप से कैथोड रे ट्यूब में पांच मुख्य भाग होते हैं:

1. इलेक्ट्रॉन गन

2. डिफ्लेक्शन प्लेट प्रणाली

3. फ्लोरेसेंट स्क्रीन

4. ग्लास एनवेलोप

5. बेस

आपको अपना स्वयं का DIY आस्किलोस्कोप बनाने के लिए इन 5 घटकों की आवश्यकता होगी। अब हम इन 5 घटकों को विस्तार से चर्चा करेंगे:

इलेक्ट्रॉन गन:
यह तेज, ऊर्जा से युक्त और फोकस इलेक्ट्रॉन की किरण का स्रोत है। इसमें छह भाग होते हैं, जैसे हीटर, कैथोड, ग्रिड, प्री-एक्सलरेटिंग एनोड, फोकसिंग एनोड और एक्सलरेटिंग एनोड। इलेक्ट्रॉनों की उच्च उत्सर्जन प्राप्त करने के लिए कैथोड के एक छोर पर बेरियम ऑक्साइड (जो कैथोड पर जमा होता है) की परत को मध्यम तापमान पर अप्रत्यक्ष रूप से गर्म किया जाता है। इसके बाद इलेक्ट्रॉन निकल जाते हैं और निकेल से बने नियंत्रण ग्रिड नामक एक छोटे से छेद से गुजरते हैं। जैसा कि नाम से स्पष्ट है, नियंत्रण ग्रिड नकारात्मक विकृति के साथ, इलेक्ट्रॉनों की संख्या या अप्रत्यक्ष रूप से कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता को नियंत्रित करता है। नियंत्रण ग्रिड से गुजरने के बाद इन इलेक्ट्रॉनों को प्री-एक्सलरेटिंग और एक्सलरेटिंग एनोड की मदद से तेज किया जाता है। प्री-एक्सलरेटिंग और एक्सलरेटिंग एनोड 1500 वोल्ट की सामान्य धनात्मक विभव से जुड़े होते हैं।

अब इसके बाद फोकसिंग एनोड का कार्य उत्पन्न किए गए इलेक्ट्रॉन की किरण को फोकस करना है। फोकसिंग एनोड 500 वोल्ट की समायोजित विभव से जुड़ा होता है। अब इलेक्ट्रॉन की किरण को फोकस करने की दो विधियाँ होती हैं और वे नीचे दी गई हैं:

1. इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग।

2. इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोकसिंग।

यहाँ हम इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग विधि का विस्तार से विवरण देंगे।

इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग
हम जानते हैं कि इलेक्ट्रॉन पर बल - qE द्वारा दिया जाता है, जहाँ q इलेक्ट्रॉन पर आवेश (q = 1.6 × 10-19 C), E इलेक्ट्रिक फील्ड की तीव्रता है और ऋणात्मक चिह्न यह दर्शाता है कि बल की दिशा इलेक्ट्रिक फील्ड की दिशा के विपरीत है। अब हम इस बल का उपयोग इलेक्ट्रॉन गन से आने वाली इलेक्ट्रॉन की किरण को विकृत करने के लिए करेंगे। चलिए दो मामलों को लें:

मामला एक
इस मामले में हमारे पास दो प्लेट A और B हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

प्लेट A का विभव +E है जबकि प्लेट B का विभव –E है। इलेक्ट्रिक फील्ड की दिशा प्लेट A से प्लेट B की ओर दायें कोण पर है। इलेक्ट्रिक फील्ड की दिशा के लंबवत इक्वीपोटेंशियल सरफेस भी चित्र में दिखाई गई हैं। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन की किरण इस प्लेट प्रणाली से गुजरती है, वह इलेक्ट्रिक फील्ड की दिशा के विपरीत विकृत होती है। विकृति कोण प्लेटों के विभव को बदलकर आसानी से बदला जा सकता है।

मामला दो
यहाँ हमारे पास दो सामानांतर बेलन हैं जिनके बीच एक विभवांतर लगाया गया है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

इलेक्ट्रिक फील्ड की परिणामी दिशा और इक्वीपोटेंशियल सरफेस भी चित्र में दिखाई गई हैं। इक्वीपोटेंशियल सरफेस डॉट्ड लाइनों द्वारा चिह्नित हैं जो घुमावदार आकार की हैं। अब यहाँ हम इलेक्ट्रॉन की किरण के विकृति कोण की गणना करने में रुचि रखते हैं जब यह इस घुमावदार इक्वीपोटेंशियल सरफेस से गुजरती है। चलिए नीचे दिखाए गए घुमावदार इक्वीपोटेंशियल सरफेस S पर विचार करें। सरफेस के दाईं ओर का विभव +E है जबकि सरफेस के बाईं ओर का विभव –E है। जब इलेक्ट्रॉन की एक किरण नॉर्मल के कोण A पर आपतित होती है तो यह सरफेस S से गुजरने के बाद कोण B पर विकृत होती है जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। बिंदु की नॉर्मल घटक वेग बढ़ता है क्योंकि बल सरफेस के नॉर्मल की दिशा में कार्य करता है। इसका अर्थ है कि स्पर्शरेखीय वेग समान रहेगा, इसलिए स्पर्शरेखीय घटकों को समान बनाकर V1sin (A) = V2sin(B), जहाँ V1 इलेक्ट्रॉनों का प्रारंभिक वेग, V2 सरफेस से गुजरने के बाद का वेग है। अब हमारे पास संबंध sin(A)/sin(B)=V2 / V1 है।
हम उपरोक्त समीकरण से देख सकते हैं कि इक्वीपोटेंशियल सरफेस से गुजरने के बाद इलेक्ट्रॉन की किरण का वक्रीकरण होता है। इसलिए इस प्रणाली को फोकसिंग प्रणाली भी कहा जाता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक डिफ्लेक्शन