कैथोड रे आस्किलोस्कोप | CRO

कैथोड रे ऑसिलोस्कोप क्या है?

एक कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) एक उपकरण है जो प्रायः प्रयोगशाला में विभिन्न वेवफार्मों को दिखाने, मापने और विश्लेषण करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है। एक कैथोड रे ऑसिलोस्कोप एक बहुत तेज X-Y प्लॉटर है जो समय या अन्य सिग्नल के साथ इनपुट सिग्नल को दिखा सकता है।

कैथोड रे ऑसिलोस्कोप इलेक्ट्रॉन बीम से उत्पन्न होने वाले प्रकाशमान डॉट्स का उपयोग करते हैं और यह प्रकाशमान डॉट इनपुट मात्रा में परिवर्तन के जवाब में चलता है। इस समय हमारे मन में एक सवाल उठ सकता है कि क्यों हम केवल इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग कर रहे हैं? इसका कारण यह है कि इलेक्ट्रॉन बीम के कम प्रभाव का उपयोग तेजी से बदलती इनपुट मात्रा के तात्कालिक मानों को फॉलो करने के लिए किया जा सकता है। सामान्य रूप से कैथोड रे ऑसिलोस्कोप वोल्टेज पर काम करते हैं।

तो, ऊपर बात किया गया इनपुट मात्रा वोल्टेज है। आजकल, 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 निरूपण कैथोड रे ऑसिलोस्कोप पर करने में सक्षम बनाता है। अब चलिए कैथोड रे ऑसिलोस्कोप के निर्माण के विवरणों पर एक नजर डालें।

कैथोड रे ऑसिलोस्कोप का निर्माण

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

कैथोड रे ट्यूब के निर्माण को समझने के लिए चलिए कैथोड रे ऑसिलोस्कोप के निर्माण के बारे में चर्चा करें। बुनियादी रूप से कैथोड रे ट्यूब में पाँच मुख्य भाग होते हैं:

1. इलेक्ट्रॉन गन

2. डिफ्लेक्शन प्लेट सिस्टम

3. प्रकाशमान स्क्रीन

4. काँच का एनवलोप

5. बेस

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

इलेक्ट्रॉन गन:
यह तेज, ऊर्जा युक्त और फोकस इलेक्ट्रॉन बीम का स्रोत है। इसमें छह भाग होते हैं: हीटर, कैथोड, ग्रिड, प्री-एक्सेलरेटिंग ऐनोड, फोकसिंग ऐनोड और एक्सेलरेटिंग ऐनोड। इलेक्ट्रॉनों के उच्च उत्सर्जन प्राप्त करने के लिए कैथोड के सिरे पर बैरियम ऑक्साइड (जो कैथोड पर जमा होता है) को मध्यम तापमान पर अप्रत्यक्ष रूप से गर्म किया जाता है। इसके बाद इलेक्ट्रॉन निकेल से बने नियंत्रण ग्रिड के एक छोटे छेद से गुजरते हैं। जैसा कि नाम से पता चलता है, नियंत्रण ग्रिड अपने नकारात्मक विक्षेपण 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-एक्सेलरेटिंग और एक्सेलरेटिंग ऐनोड्स की मदद से तेज किया जाता है। प्री-एक्सेलरेटिंग और एक्सेलरेटिंग ऐनोड्स 1500 वोल्ट के सामान्य धनात्मक विभव से जुड़े होते हैं।

अब इसके बाद फोकसिंग ऐनोड का काम उत्पन्न इलेक्ट्रॉन बीम को फोकस करना है। फोकसिंग ऐनोड 500 वोल्ट के समायोजित विभव से जुड़ा होता है। अब इलेक्ट्रॉन बीम को फोकस करने की दो विधियाँ हैं और वे नीचे लिखी गई हैं:

1. इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग।

2. इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोकसिंग।

यहाँ हम इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग विधि के विस्तार से चर्चा करेंगे।

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 नकारात्मक 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 वाले इलेक्ट्रॉन बीम को विक्षेपित करने के लिए करेंगे। चलिए दो मामलों पर विचार करें:

पहला मामला
इस मामले में हमारे पास A और B दो प्लेटें 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 तक है और यह प्लेटों की सतहों के समकोण पर है। चित्र में दिखाए गए समान विभव सतह इलेक्ट्रिक फील्ड की दिशा के लंबवत हैं। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉन बीम इस प्लेट सिस्टम से गुजरता है, वह इलेक्ट्रिक फील्ड की विपरीत दिशा में विक्षेपित होता है। विक्षेपण कोण प्लेटों के विभव को बदलकर आसानी से बदला जा सकता है।

दूसरा मामला
यहाँ हमारे पास दो संकेंद्रीय सिलेंडर हैं, जिनके बीच एक विभवांतर लगाया गया है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

इलेक्ट्रिक फील्ड और समान विभव सतहों की परिणामी दिशा चित्र में दिखाई गई है। समान विभव सतहों को डॉट्ड लाइनों द्वारा दर्शाया गया है, जो घुमावदार आकार में हैं। अब यहाँ हम इलेक्ट्रॉन बीम के विक्षेपण कोण की गणना करने में रुचि रखते हैं, जब यह इस घुमावदार समान विभव सतह से गुजरता है। चलिए नीचे दिखाए गए घुमावदार समान विभव सतह S पर विचार करें। सतह के दाहिने तरफ विभव +E है जबकि सतह के बाएं तरफ विभव –E है। जब इलेक्ट्रॉन बीम नॉर्मल से कोण A पर आपतित होता है, तो यह सतह S से गुजरने के बाद कोण B पर विक्षेपित होता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। बीम की नॉर्मल घटक गति बढ़ जाएगी क्योंकि बल सतह के साथ नॉर्मल दिशा में कार्य कर रहा है। इसका अर्थ है कि स्पर्शीय वेग समान रहेंगे, इसलिए स्पर्शीय घटकों को समान बनाकर V1sin (A) = V2sin(B), जहाँ V1 इलेक्ट्रॉनों का प्रारंभिक वेग, V2 सतह से गुजरने के बाद का वेग है। अब हमारे पास संबंध sin(A)/sin(B)=V2 / V1 है।
उपरोक्त समीकरण से हम देख सकते हैं कि इलेक्ट्रॉन बीम का विक्षेपण घुमावदार समान विभव सतह से गुजरने के बाद होता है। इसलिए इस सिस्टम को फोकसिंग सिस्टम भी कहा जाता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक डिफ्लेक्शन
विक्षेपण