Inductive output tube
ઇન્ડક્ટિવ આઉટપુટ ટ્યુબ (આઇઓટી) અથવા ક્લિસ્ટ્રોડ એ વિવિધ પ્રકારની રેખીય-બીમ વેક્યૂમ ટ્યુબ છે, જે ક્લિસ્ટ્રોન જેવી જ છે, જેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ આવર્તન રેડિયો તરંગો માટે પાવર એમ્પ્લીફાયર તરીકે થાય છે. તે 1980 ના દાયકામાં રેડિયો ટ્રાન્સમીટરમાં ઉચ્ચ-શક્તિ આરએફ એમ્પ્લીફાયર્સ માટે વધતી કાર્યક્ષમતાની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે વિકસ્યું હતું. આઇઓટીનો પ્રાથમિક વ્યાવસાયિક ઉપયોગ યુએચએફ ટેલિવિઝન ટ્રાન્સમીટરમાં થાય છે, જ્યાં તેમની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા (35 થી 40 ટકા) અને નાના કદને કારણે તેઓ મોટે ભાગે ક્લિસ્ટ્રોનને બદલે છે. આઈ. ઓ. ટી. નો ઉપયોગ કણ પ્રવેગકોમાં પણ થાય છે. તેઓ લગભગ 30 કિલોવોટ સતત અને 7 મેગાવોટ સ્પંદિત વીજ ઉત્પાદન અને લગભગ એક ગીગાહર્ટ્ઝ સુધીની આવર્તન પર 20-23 dB નો લાભ પેદા કરવામાં સક્ષમ છે. ઇન્ડક્ટિવ આઉટપુટ ટ્યુબ (આઇઓટી) ની શોધ 1938માં એન્ડ્રુ વી. હેફ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. પાછળથી આઈ. ઓ. ટી. માટે પેટન્ટ એન્ડ્રુ વી. હેફને આપવામાં આવી હતી અને રેડિયો કોર્પોરેશન ઓફ અમેરિકા (આર. સી. એ.) ને સોંપવામાં આવી હતી. 1939ના ન્યૂયોર્ક વર્લ્ડ ફેર દરમિયાન આઈ. ઓ. ટી. નો ઉપયોગ એમ્પાયર સ્ટેટ બિલ્ડિંગથી મેળાના મેદાનો સુધી પ્રથમ ટેલિવિઝન છબીઓના પ્રસારણમાં કરવામાં આવ્યો હતો. આરસીએએ નાના આઇઓટીને ટૂંકા સમય માટે વ્યાપારી રીતે 825 નંબર હેઠળ વેચી દીધી હતી. તે ટૂંક સમયમાં નવા વિકાસ દ્વારા અપ્રચલિત થઈ ગયું હતું, અને ટેકનોલોજી વર્ષો સુધી લગભગ નિષ્ક્રિય રહી હતી. ડિજિટલ ટેલિવિઝન અને હાઇ-ડેફિનેશન ડિજિટલ ટેલિવિઝનના પ્રસારણ માટે ખાસ કરીને યોગ્ય લાક્ષણિકતાઓ (બ્રોડબેન્ડ રેખીયતા) ધરાવતી હોવાનું જાણવા મળ્યા પછી છેલ્લા વીસ વર્ષમાં ઇન્ડક્ટિવ આઉટપુટ ટ્યુબ ફરીથી ઉભરી આવી છે. એનાલોગથી ડિજિટલ ટેલિવિઝન પ્રસારણમાં સંક્રમણ પહેલાં હાથ ધરાયેલા સંશોધનમાં, એવું જાણવા મળ્યું હતું કે વીજળી, હાઈ વોલ્ટેજ એસી પાવર ટ્રાન્સમિશન, એસી રેક્ટિફાયર્સ અને ફ્લોરોસન્ટ લાઇટિંગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા બેલાસ્ટ્સથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક દખલગીરીએ લો-બેન્ડ વીએચએફ ચેનલોને (ઉત્તર અમેરિકામાં, ચેનલો 2,3,4,5, અને 6) મોટા પ્રમાણમાં અસર કરી હતી, જેનાથી ડિજિટલ ટેલિવિઝન માટે તેનો ઉપયોગ કરવો મુશ્કેલ અથવા અશક્ય બની ગયો હતો. આ ઓછી સંખ્યાવાળી ચેનલો ઘણીવાર આપેલ શહેરમાં પ્રથમ ટેલિવિઝન પ્રસારણકર્તાઓ હતી, અને ઘણીવાર મોટી, મહત્વપૂર્ણ કામગીરીઓ હતી જેની પાસે યુએચએફમાં સ્થળાંતર કરવા સિવાય કોઈ વિકલ્પ નહોતો. આમ કરવાથી, તેણે આધુનિક ડિજિટલ ટેલિવિઝનને મુખ્યત્વે યુએચએફ માધ્યમ બનાવ્યું, અને આઇઓટી તે ટ્રાન્સમીટરના પાવર આઉટપુટ વિભાગ માટે પસંદગીની આઉટપુટ ટ્યુબ બની ગઈ છે. આધુનિક 21મી સદીના આઈ. ઓ. ટી. નું પાવર આઉટપુટ આર. સી. એ. દ્વારા <આઇ. ડી. 1> માં ઉત્પાદિત પ્રથમ આઈ. ઓ. ટી. કરતા વધુ તીવ્રતાના ઓર્ડર છે પરંતુ કામગીરીનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત મૂળભૂત રીતે સમાન રહે છે. 1970ના દાયકાથી આઇઓટીની રચના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મોડેલિંગ કોમ્પ્યુટર સોફ્ટવેર સાથે કરવામાં આવી છે જેણે તેમની ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક કામગીરીમાં ઘણો સુધારો કર્યો છે. તે કેવી રીતે કાર્ય કરે છે IOT એક રેખીય બીમ વેક્યૂમ ટ્યુબ છે. જૂના ટેલિવિઝનમાં જોવા મળતી કેથોડ-રે ટ્યુબની જેમ, ઇલેક્ટ્રોન ગરમ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ અથવા કેથોડ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને એક છેડે ઇલેક્ટ્રોન ગન તરીકે ઓળખાતા માળખામાં ઉચ્ચ હકારાત્મક વોલ્ટેજ દ્વારા વેગ આપે છે, જે ટ્યુબની નીચે મુસાફરી કરતી બીમ બનાવે છે. ટ્યુબના બીજા છેડે બીમ સી. આર. ટી. ની જેમ ઝળહળતું ફોસ્ફર ચિત્ર ઉત્પન્ન કરતું નથી, પરંતુ પ્રતિધ્વનિત પોલાણમાંથી પસાર થાય છે જે તેની ઊર્જા કાઢે છે, પછી હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર પ્રહાર કરે છે અને શોષાય છે. આઈ. ઓ. ટી. ને ક્લાઈસ્ટ્રોન અને ટ્રાયોડ વચ્ચેના ક્રોસ તરીકે વર્ણવવામાં આવ્યા છે, તેથી તેમના માટે આઈમેકનું વેપારી નામ, ક્લાઈસ્ટ્રોડ છે. તેમની પાસે ક્લાયસ્ટ્રોન જેવી ઇલેક્ટ્રોન બંદૂક હોય છે, પરંતુ તેની સામે ટ્રાયોડની જેમ નિયંત્રણ ગ્રીડ હોય છે, જેમાં લગભગ 0.1 મીમીનું ખૂબ નજીકનું અંતર હોય છે. ગ્રીડ પર ઉચ્ચ આવર્તન RF વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોનને ગુચ્છમાં પસાર થવા દે છે. નળાકાર એનોડ પર ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ડીસી ક્લિસ્ટ્રોન જેવી નાની ડ્રિફ્ટ ટ્યુબ દ્વારા મોડ્યુલેટેડ ઇલેક્ટ્રોન બીમને વેગ આપે છે. આ ડ્રિફ્ટ ટ્યુબ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના બેકફ્લોને અટકાવે છે. બંધાયેલ ઇલેક્ટ્રોન બીમ હોલો એનોડમાંથી પ્રતિધ્વનિત પોલાણમાં પસાર થાય છે, જે ક્લિસ્ટ્રોનના આઉટપુટ પોલાણની જેમ જ હોય છે, અને કલેક્ટર ઇલેક્ટ્રોડ પર પ્રહાર કરે છે. ક્લાયસ્ટ્રોનની જેમ, દરેક ટોળું પોલાણમાં તે સમયે પસાર થાય છે જ્યારે વિદ્યુત ક્ષેત્ર તેને ધીમું કરે છે, બીમની ગતિ ઊર્જાને આરએફ ક્ષેત્રની સંભવિત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, સિગ્નલને વિસ્તૃત કરે છે. પોલાણમાં ઓસિલેટિંગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા કોએક્સિયલ ટ્રાન્સમિશન લાઇન દ્વારા કાઢવામાં આવે છે. અક્ષીય ચુંબકીય ક્ષેત્ર બીમના સ્પેસ ચાર્જને ફેલાતા અટકાવે છે. કલેક્ટર ઇલેક્ટ્રોડ એનોડ (ડિપ્રેસ્ડ કલેક્ટર) કરતા ઓછી ક્ષમતા પર હોય છે જે બીમમાંથી થોડી ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે, કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. ક્લિસ્ટ્રોનથી બે તફાવતો તેને ઓછી કિંમત અને વધુ કાર્યક્ષમતા આપે છે. પ્રથમ, ક્લાયસ્ટ્રોન બંચિંગ બનાવવા માટે વેગ મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરે છે; તેનો બીમ પ્રવાહ સ્થિર છે. ઇલેક્ટ્રોનને ગુંચવા દેવા માટે તેને ઘણી ફૂટ લંબાઈની ડ્રિફ્ટ ટ્યુબની જરૂર પડે છે. તેનાથી વિપરીત IOT સામાન્ય ટ્રાયોડની જેમ કરંટ મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ કરે છે; મોટાભાગનું બંચિંગ ગ્રીડ દ્વારા કરવામાં આવે છે, તેથી ટ્યુબ ઘણી ટૂંકી હોઈ શકે છે, જે તેને બનાવવા અને માઉન્ટ કરવા માટે ઓછી ખર્ચાળ અને ઓછી વિશાળ બનાવે છે. બીજું, ક્લાયસ્ટ્રોનમાં સમગ્ર આર. એફ. ચક્રમાં બીમ કરંટ હોવાથી, તે ફક્ત બિનકાર્યક્ષમ વર્ગ-એ એમ્પ્લીફાયર તરીકે કામ કરી શકે છે, જ્યારે આઇઓટીની ગ્રીડ વધુ બહુમુખી ઓપરેટિંગ મોડ્સને મંજૂરી આપે છે. ગ્રીડ પક્ષપાતી હોઈ શકે છે જેથી ચક્રના ભાગ દરમિયાન બીમ પ્રવાહને કાપી શકાય, જે તેને વધુ કાર્યક્ષમ વર્ગ બી અથવા એબી મોડમાં કામ કરવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. આઇઓટીમાં પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી સૌથી વધુ આવર્તન ગ્રીડ-થી-કેથોડ અંતર દ્વારા મર્યાદિત હોય છે. આર. એફ. વિદ્યુતક્ષેત્રની દિશા વિપરીત થાય તે પહેલાં ઇલેક્ટ્રોનને કેથોડમાંથી વેગ આપવો જોઈએ અને ગ્રીડમાંથી પસાર થવું જોઈએ. આવર્તન પરની ઉપલી મર્યાદા આશરે છે. ક્લાયસ્ટ્રોન માટે IOT નો લાભ 20-23 dB વિરુદ્ધ 35-40 dB છે. ઓછો લાભ સામાન્ય રીતે કોઈ સમસ્યા નથી કારણ કે 20 ડીબી પર ડ્રાઇવ પાવર (આઉટપુટ પાવરના 1 ટકા) માટેની જરૂરિયાતો આર્થિક સોલિડ સ્ટેટ યુએચએફ એમ્પ્લીફાયર્સની ક્ષમતાઓમાં હોય છે. તાજેતરની પ્રગતિઓ આઇ. ઓ. ટી. ની નવીનતમ આવૃત્તિઓ મલ્ટીસ્ટેજ ડિપ્રેસ્ડ કલેક્ટર (એમ. એસ. ડી. સી.) ના ઉપયોગ દ્વારા વધુ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા (<આઇ. ડી. 1>) પ્રાપ્ત કરે છે. એક ઉત્પાદકના સંસ્કરણને કોન્સ્ટન્ટ એફિશિયન્સી એમ્પ્લીફાયર (સીઇએ) કહેવામાં આવે છે, જ્યારે અન્ય ઉત્પાદક તેમના સંસ્કરણને ઇએસસીઆઇઓટી (એનર્જી સેવિંગ કલેક્ટર આઇઓટી) તરીકે વેચે છે. એમએસડીસીઆઈઓટીની ડિઝાઇનની પ્રારંભિક મુશ્કેલીઓને સંયુક્ત શીતક અને ઇન્સ્યુલેશન માધ્યમ તરીકે ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સફોર્મર તેલના રિસર્ક્યુલેટિંગના ઉપયોગ દ્વારા દૂર કરવામાં આવી હતી જેથી નજીકથી અંતર ધરાવતા સંગ્રાહક તબક્કાઓ વચ્ચે કમાન અને ધોવાણને અટકાવી શકાય અને ટ્યુબના જીવન માટે વિશ્વસનીય ઓછી જાળવણી સંગ્રાહક ઠંડક પ્રદાન કરી શકાય. અગાઉના એમ. એસ. ડી. સી. વર્ઝનને એર કૂલ્ડ (મર્યાદિત પાવર) અથવા ડી-આયોનાઇઝ્ડ પાણીનો ઉપયોગ કરવો પડતો હતો જેને ફિલ્ટર કરવું પડતું હતું, નિયમિતપણે વિનિમય કરવો પડતો હતો અને કોઈ ફ્રીઝિંગ અથવા કાટ રક્ષણ પૂરું પાડતું ન હતું. ગેરફાયદા કેથોડમાંથી થર્મલ રેડિયેશન ગ્રીડને ગરમ કરે છે. પરિણામે, લો-વર્ક-ફંક્શન કેથોડ સામગ્રી બાષ્પીભવન કરે છે અને ગ્રીડ પર ઘનીકરણ કરે છે. આ આખરે કેથોડ અને ગ્રીડ વચ્ચે ટૂંકા ગાળા તરફ દોરી જાય છે, કારણ કે ગ્રીડ પર એકત્રીત થતી સામગ્રી તેની અને કેથોડ વચ્ચેનું અંતર ઘટાડે છે. વધુમાં, ગ્રીડ પરની ઉત્સર્જક કેથોડ સામગ્રી નકારાત્મક ગ્રીડ પ્રવાહ (ગ્રીડથી કેથોડમાં વિપરીત ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ) નું કારણ બને છે. જો આ રિવર્સ કરંટ ખૂબ ઊંચો થઈ જાય, ગ્રીડ (બાયસ) વોલ્ટેજ અને પરિણામે, ટ્યુબના ઓપરેટિંગ પોઇન્ટમાં ફેરફાર થાય તો આ ગ્રીડ વીજ પુરવઠાને કાદવમાં ફેરવી શકે છે. આજના આઇઓટી કોટેડ કેથોડથી સજ્જ છે જે પ્રમાણમાં ઓછા કાર્યકારી તાપમાને કામ કરે છે અને તેથી બાષ્પીભવન દર ધીમો હોય છે, જે આ અસરને ઘટાડે છે. બાહ્ય ટ્યુનિંગ પોલાણ ધરાવતી મોટાભાગની રેખીય બીમ ટ્યુબની જેમ, આઇઓટી આર્સિંગ માટે સંવેદનશીલ હોય છે, અને આઉટપુટ પોલાણમાં સ્થિત આર્ક ડિટેક્ટર્સથી સુરક્ષિત હોવા જોઈએ જે હાઇડ્રોજન થાઇરેટ્રોન અથવા ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ પુરવઠામાં ટ્રિગર સ્પાર્ક ગેપના આધારે ક્રોબાર સર્કિટને ટ્રિગર કરે છે. ક્રોબાર સર્કિટનો હેતુ અનિયંત્રિત પોલાણ, કલેક્ટર અથવા કેથોડ ચાપ દરમિયાન ટ્યુબ એસેમ્બલીને નુકસાન પહોંચાડે તે પહેલાં ઉચ્ચ વોલ્ટેજ બીમ પુરવઠામાં સંગ્રહિત વિશાળ વિદ્યુત ચાર્જને તરત જ ડમ્પ કરવાનો છે. ફ્રી-ઇલેક્ટ્રોન લેસર સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ http://www.bext.com/iot-an-old-dream-now-come-true http://www.ebu.ch/departments/technical/trev/trev_273-heppinstall.pdf http://www.davidsarnoff.org/kil-chapter03.html http://www.allaboutcircuits.com/vol_3/chpt_13/11.html http://www.harris.com/view_pressrelease.asp?act=lookup&pr_id=2037 http://epaper.kek.jp/p95/ARTICLES/TAQ/TAQ02.PDF માઇક્રોવેવ ટેકનોલોજી ટેલિવિઝન ટેકનોલોજી વેક્યુમ ટ્યુબ્સ પણ જુઓ.