हेलो दोस्तों, आज मैं आपको इस आर्टिकल में Cathode Ray Oscilloscope के बारें में पढ़ेगें आप पोस्ट की पूरा जरूर पढ़े।
Cathode Ray Oscilloscope क्या है
Cathode Ray Oscilloscope एक प्रकार का विद्युत उपकरण है जिसका उपयोग voltage signals का सही समय (time) और उपयुक्त माप (measurements) प्राप्त करने के लिए लिए किया जाता है.दूसरे शब्दों में कहें तो, “कैथोड रे ओसिलोस्कोप एक उपकरण है जिसका उपयोग आम तौर पर विद्युत सर्किट के विभिन्न तरंगों को प्रदर्शित करने, मापने और विश्लेषण करने के लिए प्रयोगशाला में किया जाता है।
“कैथोड रे ऑसिलोस्कोप (CRO) एक ऐसा उपकरण है जो विद्युत संकेतों को दृश्यमान तरंगों के रूप में प्रदर्शित करता है, जिससे हम उनकी आवृत्ति, आयाम और अन्य विशेषताओं का विश्लेषण कर सकते हैं|
CRO समय के साथ परिवर्तित होने वाले इलेक्ट्रिकल सिग्नलों का visual display उपलब्ध करता है. CRO एक बहुत ही तेज X-Y plotter है जिसमें कैथोड किरणें एक पेंसिल का कार्य करती है और CRO की screen पर किसी fluorescent पदार्थ की कोटिंग, शीट का कार्य करती है जिस पर plot या graph बनते है. कैथोड किरणें जब fluorescent screen से टकराती है तब screen पर एक चमकदार बिंदु उत्पन्न होता है.
एक सामान्य CRO में horizontal input प्रयुक्त की जाती है जो एक ramp voltage होती है. इसे time base या saw tooth voltage भी कहते है. यह वोल्टेज bright spot को screen पर horizontal दिशा में चलाती है. CRO को एक vertical input voltage दी जाती है. यह वह वोल्टेज होती है जिसको हमें screen पर देखते है या जिसको analyze करना होता है.
इस पर बहुत छोटी frequency (आवृत्ति) से लेकर बहुत ही ऊँची frequency तक के सिग्नलों की तरंगों के आकार देखे जा सकते है. CRO में समस्त graph एक tube के screen पर उत्पन्न होते हैं जिसे cathode ray tube (CRT) कहते हैं.
इसके मुख्य parts निम्नलिखित हैं:
- Cathode ray tube
- Vertical amplifier
- Time base generator
- Horizontal amplifier
- Power supply
Cathode Ray Tube CRT जो है वह Cathode Ray Oscilloscope के दिल की तरह होता है. इसका चित्र नीचे दिया गया है.CRT के निम्नलिखित तीन मुख्य भाग होते हैं, जो कि निम्नलिखित हैं:-
- Electron gun
- Deflecting system
- Fluorescent screen
electron gun, इलेक्ट्रान की एक तेज और फोकस की हुई बीम (beam) उत्पन्न करती है. बीम (beam) जब high velocity और energy से फ्लौरीसेंट स्क्रीन से टकराती है तब screen पर एक प्रकाशमान बिंदु (luminous spot) उत्पन्न होता है.
electron gun से निकलने के बाद बीम, electrostatic deflection plates के दो जोड़ों के बीच से गुजरती है. इन plates में voltage को apply करने पर बीम का deflection होता है. एक प्लेट पर apply की गयी वोल्टेज beam को horizontal दिशा में और दूसरे प्लेट पर apply की गयी वोल्टेज beam को vertical दिशा में deflect करती है. बीम की ये दोनों गतियाँ एक दूसरे पर निर्भर करती है इसलिए बीम को screen के किसी भी भाग में स्थिर किया जा सकता है.
CRO के uses
इसके प्रयोग निम्नलिखित है.
• यह बहुत प्रकार के wave-forms को display कर सकता है.
• यह short time interval को माप सकता है.
• voltmeter में, यह potential difference को माप सकता है.
• इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के विद्युत संकेतों, जैसे वोल्टेज, करंट, आवृत्ति और चरण को मापने और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है.
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप का निर्माण
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप के मुख्य भाग इस प्रकार हैं।
1. कैथोड रे ट्यूब
2. इलेक्ट्रॉनिक गन असेंबली
3. विक्षेपण प्लेट
4. CRT के लिए फ्लोरोसेंट स्क्रीन
5. कांच का लिफाफा
उनके भागों का विस्तार से विवरण नीचे दिया गया है।
1. कैथोड रे ट्यूब
कैथोड रे ट्यूब एक वैक्यूम ट्यूब है जो विद्युत संकेत को दृश्य संकेत में परिवर्तित करती है। कैथोड रे ट्यूब में मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन गन और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिफ्लेक्शन प्लेट (ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज) होते हैं। इलेक्ट्रॉन गन इलेक्ट्रॉन की एक केंद्रित किरण उत्पन्न करती है जिसे उच्च आवृत्ति तक त्वरित किया जाता है।ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेट बीम को ऊपर-नीचे ले जाती है और क्षैतिज बीम इलेक्ट्रॉन बीम को बाएं से दाएं ले जाती है। ये हरकतें एक-दूसरे से स्वतंत्र हैं और इसलिए बीम को स्क्रीन पर कहीं भी रखा जा सकता है।
2. इलेक्ट्रॉनिक गन असेंबली
इलेक्ट्रॉन गन इलेक्ट्रॉनों को उत्सर्जित करती है और उन्हें एक बीम में बदल देती है। इलेक्ट्रॉन गन में मुख्य रूप से एक हीटर, कैथोड, एक ग्रिड, एक प्री-एक्सिलरेटिंग एनोड, एक फोकसिंग एनोड और एक एक्सिलरेटिंग एनोड होता है। मध्यम तापमान पर इलेक्ट्रॉनों के उच्च उत्सर्जन को प्राप्त करने के लिए, कैथोड के अंत में बेरियम और स्ट्रोंटियम की परतें जमा की जाती हैं।कैथोड ग्रिड से इलेक्ट्रॉन के उत्सर्जन के बाद, यह नियंत्रण ग्रिड से होकर गुजरता है। नियंत्रण ग्रिड आमतौर पर एक निकेल सिलेंडर होता है जिसमें CRT अक्ष के साथ केंद्र में स्थित सह-अक्षीय होता है। यह कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन की तीव्रता को नियंत्रित करता है।नियंत्रण ग्रिड से गुजरते समय इलेक्ट्रॉन को एक उच्च धनात्मक विभव द्वारा त्वरित किया जाता है, जिसे पूर्व-त्वरित या त्वरित नोड्स पर लागू किया जाता है।इलेक्ट्रॉन बीम को फोकसिंग इलेक्ट्रोड पर केंद्रित किया जाता है और फिर ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज विक्षेपण प्लेटों से गुज़रता है और फिर फ्लोरोसेंट लैंप पर जाता है। प्री-एक्सिलरेटिंग और एक्सेलरेटिंग एनोड 1500v से जुड़े होते हैं, और फोकसिंग इलेक्ट्रोड 500 v से जुड़ा होता है। इलेक्ट्रॉन बीम पर फोकस करने के दो तरीके हैं। ये तरीके हैं
• इलेक्ट्रोस्टैटिक फोकसिंग
• विद्युतचुंबकीय फोकसिंग.
सीआरओ एक इलेक्ट्रोस्टेटिक फोकसिंग ट्यूब का उपयोग करता है।
3. विक्षेपण प्लेट
इलेक्ट्रॉन गन से निकलने के बाद इलेक्ट्रॉन बीम विक्षेपण प्लेट के दो जोड़ों से होकर गुजरता है। ऊर्ध्वाधर विक्षेपण उत्पन्न करने वाली प्लेट की जोड़ी को ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेट या Y प्लेट कहा जाता है, और क्षैतिज विक्षेपण के लिए उपयोग की जाने वाली प्लेट की जोड़ी को क्षैतिज विक्षेपण प्लेट या X प्लेट कहा जाता है।
4. CRT के लिए फ्लोरोसेंट स्क्रीन
CRT के सामने वाले हिस्से को फेस प्लेट कहा जाता है। यह लगभग 100mm×100mm तक के स्क्रीन साइज़ के लिए समतल होता है। बड़े डिस्प्ले के लिए CRT की स्क्रीन थोड़ी घुमावदार होती है। फेस प्लेट पिघले हुए कांच को एक सांचे में दबाकर और फिर उसे एनीलिंग करके बनाई जाती है।फेसप्लेट की अंदरूनी सतह फॉस्फोर क्रिस्टल से लेपित होती है। फॉस्फोर विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित करता है। जब कोई इलेक्ट्रॉनिक्स किरण फॉस्फोर क्रिस्टल से टकराती है, तो यह उनके ऊर्जा स्तर को बढ़ा देती है और इसलिए फॉस्फोरस क्रिस्टलीकरण के दौरान प्रकाश उत्सर्जित होता है। इस घटना को प्रतिदीप्ति कहा जाता है।
5. ग्लास लिफाफा
यह एक अत्यधिक निर्वातित शंक्वाकार आकार की संरचना है। गर्दन और स्क्रीन के बीच CRT की आंतरिक सतह को एक्वाडैग से लेपित किया जाता है। एक्वाडैग एक चालक पदार्थ है और एक उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है। कोटिंग की सतह विद्युत रूप से त्वरित एनोड से जुड़ी होती है और इसलिए इलेक्ट्रॉन को फोकस होने में मदद करती है।
कैथोड रे ऑसिलोस्कोप का कार्य
जब इलेक्ट्रॉन को इलेक्ट्रॉन गन के माध्यम से इंजेक्ट किया जाता है, तो यह कंट्रोल ग्रिड से होकर गुजरता है। कंट्रोल ग्रिड वैक्यूम ट्यूब में इलेक्ट्रॉन की तीव्रता को नियंत्रित करता है। यदि कंट्रोल ग्रिड में उच्च ऋणात्मक क्षमता है, तो यह केवल कुछ इलेक्ट्रॉनों को ही इसके माध्यम से गुजरने देता है। इस प्रकार, बिजली की स्क्रीन पर मंद स्थान उत्पन्न होता है। यदि कंट्रोल ग्रिड पर ऋणात्मक क्षमता कम है, तो उज्ज्वल स्थान उत्पन्न होता है। इसलिए प्रकाश की तीव्रता कंट्रोल ग्रिड की ऋणात्मक क्षमता पर निर्भर करती है।
नियंत्रण ग्रिड को स्थानांतरित करने के बाद इलेक्ट्रॉन बीम फोकसिंग और त्वरित एनोड से गुज़रता है। त्वरित एनोड उच्च सकारात्मक क्षमता पर हैं और इसलिए वे स्क्रीन पर एक बिंदु पर बीम को अभिसरित करते हैं।
त्वरित एनोड से आगे बढ़ने के बाद, किरण विक्षेपण प्लेटों के प्रभाव में आती है। जब विक्षेपण प्लेट शून्य क्षमता पर होती है, तो किरण केंद्र में एक स्पॉट बनाती है। यदि वोल्टेज को ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेट पर लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन किरण ऊपर की ओर केंद्रित होती है और जब वोल्टेज को क्षैतिज रूप से लगाया जाता है, तो प्रकाश का स्पॉट क्षैतिज रूप से विक्षेपित हो जाएगा।
• मापन: CRO की मदद से हम वोल्टेज का आयाम, आवृत्ति, आवर्तकाल और तरंग के आकार जैसे महत्वपूर्ण पैरामीटर माप सकते हैं. उदाहरण के लिए:
• रेडियो और टीवी रिसीवर में संकेतों का विश्लेषण.
• इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के परीक्षण और डिबगिंग.
• वैज्ञानिक प्रयोगों में संकेतों का अध्ययन.
• विभिन्न प्रकार के तरंगों का अध्ययन.
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