காந்தலைப்பி - Magnetron
ஒரு காதலைப்பி என்பது ஒரு தற்தூண்டப்பட்ட (self-excited) நுண்ணலை அலைப்பி ஆகும். குறுக்குத்திசை மின் மற்றும் காந்தப் புலங்கள் ஒரு காந்தலைப்பில் உற்பத்தியாகின்றன. இந்த பலபுழைச் சாதனங்கள் (multi-cavity devices) துடிப்பலை (pulsed) அல்லது தொடரலை (continuos wave) 600MHz - 30GHz நெடுக்கத்திலுள்ள நுண்ணலைச் செலுத்திகளில் பயனாகின்றன.
கட்டுமானம்
ஒரு காந்தலைப்பியை இருமுனையம் என்கிற வகுப்பைச் சேந்ர்தது. இச்சாதனங்களில் வலைவாய் (grid) கிடையாது. ஒரு காந்தலைப்பியின் நேர்மின்வாய் (anode) (தட்டுவாய் - plate எனவும் அழைக்கப்படுகிறது) உருளை வடிவ செப்புக் குழலால் உருவானது. எதிர்மின்வாய் (cathode) மற்றும் மின்னிழை (filament) இச்செப்புக்குழலின் மையத்தில் அமைந்துள்ளது. மின்னிழையின் இழுதுகள் (leads) திண்மையானவை. இவை எதிர்மின்வாயையும் மின்னிழையையும் தாங்குகின்றன. எதிர்மின்வாய் அதிக உமிழ்வு மூலதனத்தால் ஆனது. எதிர்மின்வாய் மறைமுகமாக வெம்மைப்படுத்தப்படுகிறது. அதன் பரிதியைச் சுற்றி உருளை வடிவத் துளைகளை உள்ளன. இத்துளைகள் ஒத்திசைவுப் புழைகளாக செயல்படுகின்றன.
நேர்மின்வாய்க்கும் எதிர்மின்வாய்க்கு இடையே உள்ள திறந்தவெளி இடைவினைச் சூழல் (interaction space) எனப்படுகிறது. காந்தப்புலம் ஒரு வலிமையான நிலைக்காந்தத்தால் ஏற்படுத்தப்படுகிறது. இந்தக் காந்தப்புலம் எதிர்மின்வாயின் அச்சுத் திசைக்கு இணையாக செயல்படுகிறது. வெளியீடு இழுது (output lead) ஒரு வளையம் வடிவமாக ஏதேனும் ஒரு புழைக்குள் பிணைக்கப்படுகிறாது. பல்வேறு விதமானப் புழைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
a)பிளவு வகை (slot type); b)இறகுப்பரப்பு வகை (vane type); c)உதயும் கதிரவன் வகை (rising sun type); d)பிளவு-துளை வகை (slot and hole type)
ஒரு காந்தலைப்பியின் செயல்பாடை நான்கு கட்டங்களாக பிரிகிக்கலாம்: அ)எதிர்மின்னிக் கற்றை உருவாகுதல் மற்றும் அதன் முடுக்கம் (acceration); ஆ)எதிர்மின்னிக் கற்றையின் வேகப் பண்பேற்றம் (velocity modulation); இ)"சூழல் மின்னூட்டு" உருவாகுதல்; உ)மாறுதிசைப் புலத்திற்கு ஆற்றல் பரிமாறல்
எதிர்மின்னிக் கற்றை உருவாகுதல் மற்றும் அதன் முடுக்கம்: ஒரு காந்தப் புலம் இல்லையெனில், எதிர்மின்வாயை வெம்மைப்படுத்தும்போது, மின்புலம் எதிர்மின்வாயிலிருந்து நேரடியாக (நீலப் பாதை) தட்டுவாய் வரை பாய்கிறது. நிலைக்காந்தத்தின் இருப்புநிலையில், இப்பாதை மடங்குகிறது. எதிர்மின்னிகள் தட்டுவாயை எட்டினால், தட்டுவாய் மின்னோட்டம் அதிகமாக இருக்கும். இப்போது காந்தப்புலத்தை அதிகப்படுத்தினால், எதிர்மின்னிப் பாதை இன்னும் அதிகமாக மடங்கும். காந்தப்புலம் ஒரு உய்நிலையை (critical point) அடையும் போது, இப்பாதை ஒரு மூடுபாதையாக மாறுகிறது. இந்தச் நிலையில், தட்டுவாய் மின்னோட்டம் மிகவும் குறைகிறது. காந்தப்புலத்தை இன்னும் அதிகப்படுத்தினால், தட்டுவாய் மின்னோட்டம் சுழியமாகிறது (zero).
காந்தப்புலம் இந்த உய்நிலைக்கு சரிகட்டப்படும்போது, எதிர்மின்னிகள் தன் வளையப் பாதையில் தட்டுவாயை அடைய தவறுகின்றன. இந்நிலையில் நுண்ணலை அலைவெண் அலைவுகள் உற்பத்தியாகின்றன.
எதிர்மின்னிக்கற்றையின் வேகப் பண்பேற்றம்: ஒரு காந்தலைப்பி ரக அலைப்பியின் மின்புலம் மாறுதிசை மற்றும் ஒருதிசைப் புலங்களின் பெருக்காகும். ஒருதிசை மின்புலம் ஒவ்வொரு நேர்மின்வாய் பகுதிகளிலிருந்து மையத்திலுள்ள எதிர்மின்வாய் வரை இடம்பெறுகிறது. மாறுதிசை மின்புலங்கள் ஒவ்வொரு நேர்மின்வாய் பகுதிகளுக்கிடையே இடம்பெறுகின்றன. காண்பித்துள்ளப் படத்தில் மாறுதிசைப் புலம் ஒரு ஆடலில் (alternation) பெருமம் அடைந்த நிலையில் உள்ளது. இந்த மாறுதிசைப் புலங்கள் நிலையான ஒருதிசை மின்புலத்துடன் மேல்படியாக இடைவினைப்புரிகின்றது. ஒரு குறிப்பிட்டக் கனத்தில் சார்பாக நேர்மின்னூட்டப்பட்ட (relatively positively charged) நேர்மின்வாய்ப் பகுதிகளை நோக்கிச் செல்லும் எதிர்மின்னிகள் இன்னும் வேகமாக முடுக்கப்படுகின்றன. எதிர்மின்னூட்டப்பட்ட நேர்மின்வாய்ப் பகுதிகள் ஒடுக்கப்பட்டு குறைந்த வேகத்தில் செல்கின்றன.
சூழல் மின்னூட்டம் உண்டாகுதல்: இந்த அடுத்தடுத்த வேகப் பண்பேற்றச் செயல்பாட்டினால், எதிர்மின்னிகளின் இயக்கம் ஒரு மிதிவண்டிச் சக்கர ஆரங்கள் (spokes of a wheel) போல் வகுதிப்புரிகின்றன. இந்த ஆரங்கள் மையத்திலுள்ள எதிர்மின்வாயிலிருந்து தொடங்கி சார்பாக எதிர்மின்னூட்டப்பட்ட நேர்மின்வாய்ப் பகுதிகளில் முடிகின்றன. இந்த ஆர வகுதி நிலையாக அமையாமல், சுற்றுகின்றன. இந்தச் ஆரங்கள் சூற்று வீதம் மாறுதிசை அலைவெண்ணுடன் இயைபாக இருத்தல் வேண்டும்.
மாறுதிசை மின்புலத்திற்கு ஆற்றல் பரிமாறல்: ஒரு எதிர்மின்னி மின்புலத்தில் எதிராக பாயும்போது, அது முடுக்கப்படுகிறது (accelerated). இவ்வாறு இந்த எதிர்மின்னி மின்புலத்திலிருந்து ஆற்றலை பறிக்கிறது. எதிர்மின்னி மின்புலத்தின் திசையிலேயே பாய்ந்தால், அது ஒடுக்கப்பட்டு (decelerated), மின்புலத்திற்கு ஆற்றலை வழங்குகிறது. எனவே, ஒவ்வொருப் புழையைக் கடத்தும் போது, ஒரு எதிர்மின்னி ஆற்றலை இழக்கிறது. கடைசியில் நேர்மின்வாயை அடையும் போது, ஆற்றலை முழுமையாக இழந்துள்ளது. எதிர்மின்னியின் பாதை படத்தில் காணலாம். இந்த எதிர்மின்னியின் பலமுறை ஒடுக்கல்களால் அதன் ஆற்றல் முறையாக செலவாகிறது. இந்த செய்முறையால் ஆற்றல் ஒருதிசைப் புலத்திலிருந்து மாறுதிசைப் புலத்திற்குப் பரிமாறி அலைவுகள் நீடிக்கப்படுகின்றன.
அலைவுகளின் பாங்குகள்
இயக்க அலைவெண் புழைகளின் அளவை மற்றும் இடைவினைச் சூழலின் அளவுகளைச் சாந்ர்துள்ளது. ஒரு முறைமையில் பல்வேறு ஒத்திசைவு அலைவெண்கள் (resonant frequencies) இடம்பெறலாம். 8 புழைகள் உள்ள காந்தலைப்பியின் நான்கு சாத்தியமான அலைவடிவங்களில் இரண்டு காண்பிக்கப்படுள்ளன. இன்னும் பல பாங்குகள் சாத்தியமுள்ளன: 3/4pi, 1/2pi, 1/4pi. ஆனால் pi-பாங்கில் இயங்கும் காந்தலைப்பியின் வெளியீடு மின்திறன் அதிகமாக இருக்கும் மற்றும் அனைத்திலும் வழக்கமாக பயன்படுகிறது.
வாரிடு வளையங்கள் (strapping rings)
pi-பாங்கில் உள்ள அலைவெண் ஒவ்வொரு ஒன்றுவிட்டப் புழைகள் ஒரே கதிர்வில் (polarity) வலுக்கட்டாயமாக வைக்கப்பட்டு மற்றப் பாங்குகளிருந்துப் பிரிக்கப்படுகிறது. இதற்கு ஒவ்வொரு ஒன்றுவிட்டப் புழைகள் இரண்டு தனித்தனி வளையங்களுடன் இணைக்கப்படுகின்றன. இந்த இரு வளையங்கள் எதிர்மறை மாறுதிசை மின்னுத்தங்களில் இயக்கப்படுகின்றன.
காந்தலைப்பியின் பிணைப்பு முறைகள் (coupling methods)
வானலை ஆற்றல் ஒரு காந்தலைப்பியிலிருந்து பிணைப்பு வளையங்களுடன் பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றன. 10GHz அலைவெண்களுக்கு கீழ், ஒரு ஓரச்சு வடத்தின் உள்கடத்தி (inner conductor of a coaxial cable), ஒரு வளையமாக மடக்கப்படுகிறது. இந்த வளையம் வெளிக்கடத்தியுடன் சூட்டிணைக்கப்பட்டு புழைக்குள் நீட்டப்படுகிறது. (படம் A). இந்த மடக்கப்பட்ட வளையம் புழையின் ஓரத்தில் நீட்டப்பட்டால் இன்னும் உயரமான அலைவெண்களை பிரித்தெடுக்கலாம். (படம் B). பகுதியூட்டு வளையம் (segment fed loop) (படம் C) புழைகளுக்கிடையே உள்ள காந்தப்புலக்கோடுகளை இடைமறிக்கிறது. வாரூட்டு வளையம் (strap fed loop) (படம் D) வாரிடு வளையத்திற்கும் நேர்மின்வாய்ப் பகுதிக்கும் இடையே உள்ள ஆற்றலை இடைமறிக்கிறது. துளைப் பிணைப்பு (slot coupling) ஆற்றலை நேரடியாக ஒரு அலையடைக்குள் பிணைக்கிறது (படம் E).
காந்தலைப்பியின் சுருதிகூட்டல்
ஒரு காந்தலைப்பியின் ஒத்திசைவுப் புழைகளின் மிந்தேக்கம் மற்றும் மின்தூண்டம் சிறப்பியல்புகளை மாற்றச்செய்து ஒத்திசைவு அலைவெண்ணை மாற்றலாம்.
