اتصال کوتاه

.

.

شاید بدانید که رشته‌ی التهابی (فیلامان) و یا کاتود لامپ‌های الکترونی قدرتی را برای انتشارِ بهتر و بیش‌ترِ الکترون با لایه‌ای از «اکسید توریوم» می‌پوشانند. این ماده، اما، ماده‌ای رادیواکتیو است و پرتوهای بتا و گاما از خود می‌تاباند. این موضوع فرصت خوبی است برای کسانی که قصد آزمایش و تجربه با مدارهای شمارنده‌ی ذرات رادیواکتیو را دارند و چشمه‌ای از پرتوهای رادیواکتیو را در اختیار آنها قرار می‌دهد.

در میان لامپ‌های الکترونی پرقدرت، آن که ساده‌تر در اختیار همگان است، لامپ مگنترون اجاق مایکروویو است. چنین لامپی را که بازنشسته شده باشد، با قیمت ارزانی می‌توان تهیه کرد.

برای رسیدن به کاتود و فیلامان یک لامپ مگنترون گام به گام پیش می‌رویم.

.

.

همان طور که در تصویر بالا دیده می‌شود، در پیرامون هر لامپ مگنترون دو آهنربای پرقدرت و تعدادی صفحات آلومینیومیِ خنک‌کننده کار شده است. آهنرباها به صورت حلقه‌های ضخیمی در بالا و پایینِ قسمت میانیِ لامپ قرار داده شده‌اند.

.

.

با بازکردن محفظه و جداکردن آهنربا‌ها و پره‌های گرماگیر، به خودِ لامپ می‌رسیم. لامپ، که در تصویر بالا دیده می‌شود، از یک سمت دارای دو پایانه برای فیلامان گرمکن و خود کاتود است در واقع، کاتود از داخل به یکی از پایانه‌های رشته‌ی التهابی وصل است. سمت مقابل، آنود لامپ را تشکیل می‌دهد. دو بخش لوله‌ای شکلِ باریک لامپ را می‌توان به کمک سوهان از هم جدا کرد.

.

.

جریان لازم برای داغ‌کردن کاتود در حدود 10 آمپر است. رشته‌ی التهابی از جنس فلز «ولفرام» (تنگستن) در حین جداکردن شکسته شد. این سیمِ گرم‌کنِ قطور یادآور فیلامان لامپ‌های فرستنده است. در آن لامپ‌ها از یک لایه‌ی اضافی از جنس عنصر «توریوم» نیز استفاده می‌شود تا الکترون‌ها ساده‌تر از کاتود انتشار پیدا کنند. برای دانستن این که آیا در لامپ مگنترون هم از این ماده‌ی رادیواکتیو استفاده شده یا نه، باید از یک «شمارشگر گایگر» و یا از مدار معرفی شده در «پرتوسنجی با فتودیود» استفاده شود. ما در اندازه‌گیری خود از مدار اخیر استفاده کردیم. نتیجه‌ی اندازه‌گیری‌ها در مورد یک لامپ مگنترون از تیپ BPX61 ، سطح تریگر 10 به صورت زیر بود:

• اندازه گیری در شرایط بی‌باری 5 پالس در 78 دقیقه، برابر با 06/0 پالس در دقیقه.
• اندازه‌گیری روی کاتود در فاصله‌ی تقریبی 5 میلی‌متری: 43 پالس در 69 دقیقه، 62/0 پالس در دقیقه.

.

در مقایسه:

• دو عدد الکترود جوشکاری از نوع WT2 در 99 دقیقه 176 پالس نشان می‌دهند، یعنی 8/1 پالس در دقیقه.

.

اندازه‌گیری مقایسه‌ای با سه عدد BPW34 موازی، سطح تریگر 6 :

• اندازه‌گیری در شرایط بی‌باری 25 پالس در 30 دقیقه، 83/0 پالس در دقیقه.
• اندازه‌گیری روی کاتود داغ شده در فاصله‌ی تقریبی 5 میلی‌متری: 102 پالس در 18 دقیقه، 7/6 پالس در دقیقه.
• به فاصله ی 5 میلی‌متر از ورق فلزی آنود: 17 پالس در 15 دقیقه، معادل 13/1 پالس در دقیقه.

به علاوه، در بیرون یک لامپ مایکروویو هیچ گونه تشعشعی قابل اندازه‌گیری نبود.

.

نتایج آزمایش‌ها کاملاً روشن است. تشعشع از کاتود داغ‌شده‌ی لامپ البته اندک است، اما با وجود این، در فاصله‌ی کم، مقدار آن 10 برابر بالاتر از مقدار رادیواکتیو زمینه‌ای (طبیعی) است. بنابراین، نتیجه می‌شود که به احتمال زیاد در ساختمان آن عنصر رادیواکتیو توریوم مورد استفاده قرار گرفته است. مقداری از این ماده از کاتود تبخیر شده و روی آنود نشسته است که قابل اندازه‌گیری می‌باشد. بنابراین، هنگام باز‌کردن لامپ‌های مگنترون باید احتیاط کرد. باید ماسک زد و از دست زدن به اجزای باز شده‌ی لامپ خودداری کرد و پیش از خوردن، باید دست‌ها را خوب شست.

و در آخر، اگر کسی یک «پرتوسنج» ساخته باشد، این مواد بهترین و در دسترس‌ترین مواد رادیواکتیو برای آزمایش دستگاه‌شان است.

.

.

کاتود در داخل این محفظه (تصویر بالا سمت چپ) جای دارد. در سمت آنود یک سیم آب‌نقره‌داده‌شده به کلاهک اتصال آنود وجود دارد (تصویر بالا سمت راست). آن را می‌توان از مجموعه جدا کرد.

.

.

همچنین کلاهک زیرین را هم می‌توان با زور و ضرب از جای خود خارج کرد. حفره‌ی تشدید (Cavity Resonator)، درکلاهک‌‌های بالا و پایین و کلاهک آنتن در تصویر بالا دیده می‌شوند. محل‌های سیاه‌شده جاهایی هستند که ماده‌ی تبخیر‌شده از کاتود بر آنها نشسته است. همچنین، پره‌های تشدید نیز به همین شکل سیاه شده اند.

.

چند کلمه در مورد مگنترون

مگنترون یک «لامپ نوسانگر زمان رانش» (Run Time Oscillator) است. در این لامپ‌ها الکترون‌های منتشره از کاتود، توسط نیروی آهنربایی از مسیر خود منحرف می‌شوند و در یک مسیر دایروی قرار داده می‌شوند و مُشَدّدها (رزوناتورها) را به نوسان درمی‌آورند. در بالا و پایین پره‌های مشدد، دو حلقه وجود دارند که هر کدام یک در میان پلی بین این پره‌ها ایجاد می‌کنند. به احتمال زیاد این پل‌ها به صورت متناوب وظیفه‌ی شبکه‌ی فرمان و آنود را انجام می‌دهند. به این ترتیب نوعی بازخورد (فیدبک) ایجاد می‌شود که لامپ را به صورت تمام عیار و با راندمان بالا به کار می‌اندازد.

.

.

آنچه از مگنترون باقی مانده نیز به صورت یک «گرم‌نگه‌دار» برای قوری چای قابل استفاده است! البته پایانه‌های الکتریکی این گرم‌نگه‌دار دیگر کارکردی ندارند!

در پایان اشاره می کنیم که «توریوم» در حرارت‌های بالا ملتهب می‌شود و نور خیره‌کننده‌ی سفید رنگی از خود منتشر می‌کند. این خاصیت باعث شده که از آن در ساختن توری‌های «چراغ زنبوری» استفاده شود. همچنین، از توریوم می‌توان به عنوان یک سوخت هسته‌ای ایمن یاد کرد، چرا که از یک سو پسماند رادیواکتیو کم‌تری دارد، و از سوی دیگر تبدیل سوخت هسته‌ای توریوم به یک بمب اتمی، در مقایسه با اورانیوم و پلوتونیم، بسیار دشوار است.

.

.

مطالب مرتبط:

پرتوسنجی با فتودیود

ساخت شمارنده‌ی گایگر- مولر با لامپ نئون

ساخت یک فرستنده‌ی پرقدرت با مگنترون برای باند 13 سانتی‌متر

.

.

.