بلاگ

اگر موضوع فقط آشکارسازیِ وجود پرتوهای رادیواکتیو باشد، لامپ های نئون توانایی این را دارند که جایگزین لامپ های گران قیمت «شمارنده ی گایگر- مولر» شوند. البته همه ی چراغ های نئون به یک اندازه مناسب این کار نیستند

.

.

این روزها سالگرد سوءقصد منجر به قتل یکی از دانشمندان کشور ما است. شهید مصطفی احمدی روشن، متولد 1358 در زمان تحصیل در دانشگاه صنعتی شریف در سال 1380 در پروژه ی ساخت «غشاهای پلیمری برای جداسازی گازها»، که برای اولین بار در کشور اجرا می شد، همکاری داشت. علاقه ی او به دانش و انگیزه ی قوی او در به کارگیری علم در عمل سبب شده بود که وی، در حالی که دانشجوی سال سوم بود، در فعالیت های علمی مرتبط با پروژه های ارشد و حتی دکترا مشارکت فعال داشته باشد. او در 21 دی 1390 به شهادت رسید. این مقاله را به مصطفی و همه ی کوشندگان سرافرازی ایران پیشکش می کنم.

.

درباره ی لامپ های نئون

نویسنده ی این مقاله تعداد پرشماری از «چراغ سیگنال»های نئون گوناگون، لامپ های نئون تثبیت کننده ی ولتاژ، لامپ های رله، لامپ های نیکسی (Nixie)، لامپ های نمایش تنظیم ایستگاه رادیوهای لامپی قدیمی (Magic Eye)، و همچنین یکسوسازهای گازی و لامپ های «تایراترون» را در یک مدار آزمایشگاهی، که در این مقاله معرفی می شود، مورد بررسی و مطالعه قرار داده است.

.

.

در مقایسه با لامپ های شمارنده ی گایگر- مولر، در لامپ های نئون جای آنچه که به نام «هالوژنِ خاموش کننده» خوانده می شود، خالی است. وظیفه ی هالوژن خاموش کننده این است که تخلیه های تابشی (Glow Discharge) ناشی از پرتوهای بتا و گاما را، که در یون های گازیِ پدیدار می شوند، مصرف کرده و به سرعت متوقف کند (اثر مولر). در واقع، یون های گازی که در فضای داخلی حباب لامپ پیدا شده اند، می بایستی خود به خود زایل شوند، به این ترتیب که یون های مثبت به سوی کاتود و یون های منفی به سمت آنود پرواز کنند و در آن جاها خنثی شوند. این امر، اما، در لامپ های نئون به آن سرعتی که در یک لامپ گایگر- مولر انجام می شود، صورت نمی پذیرد. به این علت لامپ های نئون دارای یک «زمان انسداد» درازتر هستند و اگر در برابر پرتوی قوی رادیواکتیو قرار گیرند، پرتوهایی که نرخ های شمارش بالایی داشته باشند، در این حالت در آنها تریگ شدن های مکرر پیش خواهد آمد و یا یک تخلیه ی ماندگار پدید می آید که طبعاً برای هدف ما که شمارش ذرات رادیواکتیو است، مطلوب نمی باشد و آن را مختل می کند.

.

مدار شمارنده با لامپ نئون

پیش از این که وارد جزییات مدار شویم، لازم است اخطار کنم:

این دستگاه مستقیماً به برق 220 ولت شبکه ی شهری وصل است. برق شهری 220 ولت در تمام قسمت های این دستگاه وجود دارد. این ولتاژ برای انسان و دیگر جانداران مرگ آور است! من به شما اکیداً توصیه می کنم که این دستگاه را نسازید. اما اگر آن را با مسوولیت خودتان ساختید، باید بدانید و آگاه باشید که این وسیله برای فردی که اصول ایمنی و حفاظتی کار با ولتاژهای بالا را نمی شناسد و فاقد تخصص و تجربه و مهارت لازم و کافی در کار عملی با ولتاژ بالا و عایق سازی آن است، به شدت خطرناک است و می تواند به آسیب ها و صدمات جبران ناپذیر و غیرقابل بازگشت جسمی و حتی مرگ بیانجامد.

برای ساختن مداری با لامپ نئون که در برابر پرتوی ضعیف رادیواکتیو حساسیت زیادی داشته باشد، باید به تقویت کننده ای با مقاومت ورودی بالا توجه داشت، تا از این طریق پالس های جریانی درون لامپ نئون ضعیف بمانند و در آن یون های زیادی ساخته نشوند و تجمّع آنها سبب اختلال در کار شمارش ذرات یونیزه کننده نشود.

.

.

مداری که در اینجا معرفی می شود، اثبات کرده که برای امتحان لامپ های نئون مختلف بسیار خوب و مناسب است. در این مدار، لامپ نئون توسط برق 220 ولت شهر به کار انداخته می شود. توسط مجموعه ی D1/C1 ولتاژ مستقیمی که 50 هرتز روی آن سوار است، تولید می شود. این ولتاژ، به عنوان ولتاژ آنود، از طریق مقاومت خیلی بزرگ 50 مگااهمی R2 به لامپ اِعمال می شود. با پتانسیومتر P1 دامنه ی این ولتاژ با دقت بسیار زیاد تا نقطه ای درست کمی پایین تر از مقداری که لامپ را روشن می کند، تنظیم می گردد. تخلیه های تابشی که بر اثر حضور ذرات رادیواکتیو در لامپ به صورت پالس های جریانی به وجود می آیند، توسط خازن C2 شکل داده می شوند. مقدار ظرفیت بهینه ی این خازن باید برای هر نوع و مدل لامپ نئون با آزمایش و امتحان به دست آورده شود. برای لامپی که در زیر معرفی شده، مقدار 470 پیکوفاراد مناسب بود. مدار «دارلینگتون» شامل ترانزیستورهای T1/T2 تقویت جریان بسیار زیادی برای پالس های جریانیِ ضعیف لامپ نئون ایجاد می کند. با یک باتری 9 ولتی صدای «کلیک»ی که یک «بیزر» یا یک بلندگوی کوچک با هر با شمارش تولید خواهد کرد، به اندازه ی کافی بلند خواهد بود که به خوبی شنیده شود. همزمان، یک ال.ای.دی. هم به روشنی چشمک می زند. برای نمایش شدت پرتوی رادیواکتیو یا آنچه که به آن «دوزِ توان» (Power Dose) می گویند، می توان یک عقربه با سیم پیچ چرخان به نقطه ی مشترک کلکتورهای دو ترانزیستور وصل کرد. برای شمارش پالس ها هم می توان یک شمارنده ی الکترونیکی را به همین نقطه کوپل کرد. مدار دارلینگتون تنها طی زمانِ حضورِ پالس تخلیه، به صورت لحظه ای و برای مدتی بسیار کوتاه، جریان مصرف می کند. بنابراین، توان باتری بسیار صرفه جویانه مصرف خواهد شد و باتری مدت زیاد در مدار دوامِ کاری خواهد داشت.

.

تنظیم دستگاه

به وسیله ی R4 و به کمک یک چشمه ی پرتوی رادیواکتیو با شدت انتشار معلوم، می توان این مدار را کالیبره کرد. همین کار را می توان با اندازه گیری مقایسه ای به مدد یک شمارنده ی گایگر کالیبره شده، انجام داد. اما، ما از چه ماده ی رادیواکتیوی می توانیم برای آزمایش های خود استفاده کنیم؟ یکی از بهترین منبع های رادیواکتیو، صفحه و عقربه های ساعت های شماطه دار یا ساعت های خلبانی قدیمی است. روی این ساعت های «شب نما» مقداری عنصر رادیواکتیو «رادیوم» کار شده است. (همین مواد هستند که نقطه ها و عقربه های ساعت را در تاریکی شب “روشن” و «شب نما» می کنند.) همچنین می توان یک پاره ی کوچک سنگ معدنی اورانیوم را به کار گرفت. کانی طبیعی اورانیوم منبع بسیار خوبی برای همه ی انواع پرتوهای آلفا، بتا و گاما است. در ایران عزیز ما هم که: … خاک دشت اش دُرّ و گوهر است… می توان تکه هایی از چنین کانی هایی به دست آورد.

ولتاژ آنود، همان طور که پیش از این هم گفته شد، به کمک پتانسیومتر P1 تا کمی پایین تر از نقطه ی روشن شدن لامپ تنظیم می گردد. در این حالت، گاه به گاه صدای یک «کلیک» از مولد سیگنال صوتی شنیده خواهد شد. این حالت را «اثر صفر» می خوانند و حاکی از وجود مقدار اندکی رادیواکتیو طبیعی و «پرتوهای کیهانی» در پیرامون دستگاه است. حالا با نگه داشتن صفحه و عقربه های رادیوم دارِ شب نما و یا کانی اورانیوم در نزدیکی لامپ نئون، غوغای درون این مواد بیجان از بلندگوی دستگاه شنیده خواهد شد. به قول شاعر: “در اندرون من خسته دل ندانم چیست، که من خموشم و او در فغان و در غوغاست.”

.

انتخاب لامپ

بهترین لامپ های نئون به عنوان لامپ شمارنده ی گایگر کدام هستند؟ آنهایی که اصلاً و ابداً مناسب نیستند، لامپ های تثبیت کننده ی ولتاژ (لامپ های استابیلیزاتور) و لامپ های رله می باشند، چرا که بر دیواره ی داخلی آنها لایه ی نازکی از مواد رادیواکتیو کشیده شده است. این مواد در داخل حباب لامپ و از فاصله ی بسیار نزدیک به طور دایمی پرتوی رادیواکتیو ضعیفی به آن می دهند که به آن «پیش یونیزاسیون» (Pre-Ionisation) گفته می شود و سبب یونیزه شدن گاز داخل لامپ به عنوان «تریگ کمکی» می شود. این لامپ ها با دریافت ولتاژ آنود فوراً تریگ می شوند و دیگر به نزدیک شدن یک ماده ی رادیواکتیو از بیرون هیچ واکنشی نشان نمی دهند. عجیب این که در «داده برگ» های این افزاره ها کوچک ترین اشاره ای به این موضوع نشده است و در نتیجه، شخصاً باید با آزمایش و تجربه وجود چنین پرده ای در داخل لامپ های مختلف نئون را مورد بررسی قرار دهد. نویسنده در حین آزمایش های خود دریافته است که، علاوه بر برخی لامپ های تثبیت کننده ی ولتاژ مانند STV150/50، چراغ سیگنال های نئونی با سرپیچ های E10 و E14 مانند لامپ اُسرام مدل 210-220V  75370 که در سال های دهه ی چهل و اوایل دهه ی 1950 نیز تولید می شده اند، در عمل حساسیت بسیار بالایی به پرتوهای بتا و گاما از خود نشان می دهند. این لامپ ها دارای الکترودهایی به شکل یک صفحه یا سیم آهنی ساده و بدون لایه ی سبز رنگ عایق کننده در پشت شان بودند و در محتوای گازی خود فاقد مواد رادیواکتیو، اما در بر دارنده ی چند قطره ی کوچک جیوه بودند. به همین دلیل، ولتاژ روشن شدن آنها به 150 ولت می رسید که بسیار بالاتر از ولتاژ کار یک لامپ نئون خالص است. مقاومت محدودکننده ی این لامپ ها درون سرپیچ شان کار شده و در برخی موارد نیازی به خارج کردن آنها نیست. این لامپ ها از روی رنگ نورشان قابل تشخیص هستند. وجود بخار جیوه در داخل حباب باعث می شود که در کنار نور قرمز رنگ نئون، نور آبی رنگی نیز تولید شود. به نظر می رسد که این مقدار اندک بخار جیوه از ایزوتوپ هایی که جرم اتمی بالاتر یعنی 200/59  را دارند، سرچشمه بگیرند که بیش ترین حساسیت و پاسخگویی را نسبت به پرتوهای رادیواکتیو از خود نشان می دهند. در صورت تماشای نور این لامپ های نئون از پشت یک شیشه ی فیلتر سبز یا یک طیف سنج دستی (اسپکترومتر)، طیف رنگی مشخصه ی بخار جیوه، به ویژه به صورت نورهای سبز، آبی و بنفش به چشم خواهد خورد.

یک آزمایش بسیار ساده ی دیگر هم وجود دارد تا از طریق آن این نوع لامپ های نئون را از میان تعداد زیادی انواع مختلف دیگر تشخیص داد: لامپ را در کنار یک لیوان آب درون یک اجاق مایکروویو می گذارند. سپس اجاق را به مدت چند ثانیه روشن می کنند: لامپ های حاوی جیوه فوراً به رنگ آبی کمرنگ روشن می شوند، لامپ های بدون جیوه یا روشن نمی شوند و یا فقط به خاطر گاز نئون به رنگ قرمز روشن خواهند شد. لیوان آب مقداری از انرژی مایکروویو را جذب می کند و احتمال تخریب لامپ را پایین می آورد. علاوه بر این ها، شکی نیست که برای بدست آوردن بهترین اثر گایگر، ویژگی های دیگری هم دخیل هستند، مانند نسبت اختلاط گازها یا فشار گاز و علت وجودی دستگاه آزمایشگر ما همین تست لامپ های مختلف است.

بسیاری از لامپ های نئون به نور مریی و پرتوهای فرابنفش نیز واکنش نشان می دهند (در این خصوص نوشتار جداگانه ای خواهیم داشت) و به این دلیل بایستی آنها را پیش از آزمایش با کاغذ مشکی یا فویل پلاستیکی تیره بپوشانیم.

حال که به این داده ها در مورد لامپ های نئون مجهز شدیم، وقت آن است که دستگاه شمارنده ی گایگر دست ساز خود را آماده ی کار کنیم. نخستین گام، جستجوی منابع رادیواکتیو در پیرامون مان است (عقربه های ساعت های قدیمی، کانی های مختلف، اشعه ایکس…). موادی وجود دارند که فقط پرتوهای بتا منتشر می کنند، برخی دیگر تنها دارای تابش گاما هستند، و باز هم مواد دیگری هستند که چند نوع تابش را همزمان منتشر می کنند. تشخیص تفاوت میان این مواد به سادگی امکان پذیر است و برای آن تنها به یک ورقه ی آلومینیوم به ضخامت 4 میلی متر و یا ورق «پلکسی گلاس» به قطر 5 تا 6 میلی متر نیاز خواهیم داشت. این ورقه ها را باید بین لامپ نئون و چشمه ی رادیواکتیو قرار داد. این ورقه ها تمامی پرتوهای بتا را به خود جذب می کنند.

.

.

منابع:

مجله الکتور

انجمن الکترونیکی آلمانی «میکروکنترلر»

و جاهای دیگر

.

.

مطالب مرتبط:

پرتوسنجی با فتودیود

معرفی یک نرم افزار سودمند، آزاد و رایگان

.

.

آشنایی با طرز کار و ساختمان نوعی لیزر گازی غیرعادی که پالس های لیزر از آن به صورت پرتوهای فرابنفش خارج می شوند

.

.

یک یادداشت تاریخی!

این مقاله بیش از 40 سال پیش، در ژوئن 1974 (1353)، در نشریه ی «ساینتیفیک امریکن» (Scientific American) در بخش «دانشمندان جوان» به چاپ رسیده بود. من در آن روزگار دانش آموز بودم و در عین حال مسوولیتی در انتشار نشریه ی «رادیو – تلویزیون» داشتم. مجله ی رادیو – تلویزیون به عنوان «ویژه نامه» ی نشریه ی «دانشمند» و به طور نامنظم به چاپ می رسید. موقعی که من این مقاله را در ساینتیفیک امریکن خواندم، خیلی تحت تاثیر قرار گرفتم و آن را برای ترجمه به یکی از دوستان، آقای اسماعیل صابری، که دانشجو بودند، دادم. این مقاله در آبان ماه 1356 (در آن روزگار سالشمار 2536 را نشان می داد!) در شماره ی 26 مجله ی رادیو – تلویزیون، به زبان فارسی به چاپ رسید. تصاویری از این نشریه را می بینید:

.

.

پیش از این که وارد جزییات مدار شویم، لازم است اخطار کنم:

در این دستگاه ولتاژِ زیادِ 20 هزار ولتی وجود دارد. این ولتاژ شوک دهنده است و برای انسان و دیگر جانداران خطرناک و حتی مرگ آور است! همچنین، از این دستگاه پرتوی لیزر نامرئی ماورای بنفش منتشر می شود که نگاه کردن و یا خیره شدن به آن باعث آسیب غیر قابل بازگشت به چشم و نابینایی دایمی خواهد شد.  من به شما اکیداً توصیه می کنم که این دستگاه را نسازید. اما اگر آن را با مسوولیت خودتان ساختید، باید بدانید و آگاه باشید که این وسیله برای فردی که اصول ایمنی و حفاظتی کار با ولتاژهای بالا و تشعشعات لیزر را نمی شناسد، و تخصص و تجربه و مهارت لازم و کافی در کار عملی با ولتاژ بالا و عایق سازی آن و لیزرهای پرقدرت ندارد، به شدت خطرناک است و می تواند به آسیب ها و صدمات جبران ناپذیر و غیرقابل بازگشت جسمی و حتی مرگ بیانجامد.

.

با وجود گذشت چهار دهه از انتشار، این مقاله هنوز هم تر و تازه و جالب به نظر می رسد. امیدوارم ضمن توجه اکید به مطالب بالا از خواندن این نوشته و ساختمان این لیزر لذت ببرید.

.

.

این لیزر از نوع لیزرهای گازی و پالسی است که با یک باتری 6 ولتی تغذیه می شود و در هر دقیقه 10 پالس اشعه ی لیزر را به صورت پرتوی فرابنفش تابش می دهد. شکل ظاهری هر پالس خارج شده، که توانی بین 50 تا 100 کیلووات دارد، شبیه یک میله ی دراز مانند یک «دسته ی جارو» است. از این لیزر می توان به عنوان یک رادار بسیار دقیق برای اندازه گیری فاصله ی ابرها تا زمین و یا در عکاسی های ویژه استفاده نمود. طول موج پالس لیزر مورد نظر ما 3371 آنگستروم (337 نانومتر) است و از تخلیه ی یک اختلاف پتانسیل الکتریکی زیاد بر روی مقداری گاز نیتروژن که تحت فشار نسبتاً کمی قرار گرفته، حاصل می شود. عملکرد دستگاه هنگامی آغاز می شود که یک ملکول نیتروژن در دمای متعارفی (25 درجه ی سانتی گراد) به یک الکترون از نیتروژن که در یک خلاء نسبی در حرکت است، برخورد کرده و انرژی کسب کند. این برخورد، ملکول نیتروژن را موقتاً به یک ناحیه ی ناپایدار وارد می کند (تهییج). با بازگشت این ملکول به وضعیت پایدار پیشین خود، انرژی دریافت شده، با انتشار یک فوتون با طول موج 3371 آنگستروم از ملکول نیتروژن دوباره آزاد می گردد.

فوتونِ منتشر شده ممکن است با ملکول تهییج شده ی دیگری از نیتروژن برخورد کند و در این حال، تنها با نزدیکی و تحریک ملکول، عیناً یک فوتون دیگر از ملکول ساطع می شود. در نتیجه، این دو فوتون یا در حقیقت دو تابش هم فرکانس از نظر قدرت به هم ملحق شده و همسو با هم به یک جهت رهسپار می شوند.

.

.

این فرآیند تا زمانی ادامه پیدا می کند که تابش مذکور در طول مسیرش در داخل نیتروژن با ملکول های فعال دیگری روبرو شود و فوتونی از آن جذب کند. این جریان، اما، به زودی متوقف می شود، زیرا وقتی تعداد زیادی از ملکول های نیتروژن به طور ناگهانی تهییج شوند، به صورت آبشاری نامنظم شروع به بازگشت به سطح های پایین انرژی می کنند. متاسفانه، در این حالت، متوسط تاخیر الکترون های نیتروژن در تراز پایین انرژی، طولانی تر از متوسط زمان ابقای الکترون های واقع در تراز بالای انرژی هستند، پیش از این که به حالت کم انرژی اولیه بازگردند. با افزایش تعداد ملکول های کم انرژی، و زیادتر شدن آنها از ملکول های پرانرژی، ویژگی تقویت کنندگی نوری خاتمه می یابد و تابش لیزر قطع می گردد. در واقع، پرتو لیزر گازی به سرعت و به طور قوی روی 3371 آنگستروم جذب و نشر می شود. نهایتاً پرتو لیزر به خودی خود خاموش می شود، هر چند که هنوز ملکول ها تهییج شده باقی هستند. به دلیل این رفتار، اشعه ی لیزری که توسط گاز نیتروژن ایجاد می شود، «خود محدودکننده» (Self-Terminating) نامیده می شود.

زمان خاموشیِ اشعه نسبتاً کوتاه و معمولاً کمتر از میلیونیم ثانیه است. این نکته برای کاربرد دستگاه در جهت امور عکاسی جالب توجه است.

حال، دستگاه ما به یک وسیله ی انتقال دهنده ی انرژی الکتریکی نیاز دارد که بتواند هزاران آمپر جریان الکتریکی را طی یک میلیونیم ثانیه ذخیره کند و این انرژی ذخیره شده را به تجهیز لیزر ما تحویل دهد. این انتقال دهنده باید ساختمان ساده ای نیز داشته باشد.

طرحی که ما در نظر گرفتیم، شامل دو صفحه ی نازک فلزی است که در مقابل و روبروی یکدیگر قرار داده می شوند، و به وسیله ی یک ورقه ی نازک پلاستیکی از ورقه ی سوم فلزی، که اندازه ی آن برابر مجموع مساحت ورقه های اول و دوم است، جدا شده اند. در حقیقت، این مجموعه به عنوان یک جفت خازن با اتصال داخلی متوالی (سری) رفتار می کنند.

فضای بین دو خازن به شکل یک شکاف عرضی است که اطراف آن نیتروژن کم فشار وجود دارد. جریان الکتریکی می تواند از میان این نیتروژنِ شارژ شده عبور کند. دو جوشن ورقه ایِ خازن به وسیله ی یک سیم پیچ از سیم مسی به هم اتصال داده شده اند. خازن ها به وسیله ی یک اختلاف پتانسیل بین ورقه ی فلزی سراسری و دو ورقه ی فلزی متقابل شارژ می شوند. خازن ها، هر دو، با پتانسیل و فاز یکسانی شارژ می شوند. هیچ اختلاف پتانسیلی در عرض شکاف میان دو ورقه ی متقابل وجود ندارد. عمل انتقال وقتی عملی می شود که یکی از خازن ها به طور ناگهانی خالی می شود. این عمل به وسیله ی جرقه ی کوتاهی که در «شکاف جرقه» خورده می شود، انجام می گیرد. این جرقه سبب می شود که ارتباط الکتریکی میان یک از دو ورقه ی متقابل با ورقه ی سرتاسری برقرار گردد. خوردن جرقه در افزاره ی «شکاف جرقه» وقتی اتفاق می افتد که پتانسیلِ بارِ ذخیره شده در خازن، از ولتاژ تعیین شده تجاوز کند. با گذشتن جریان شارژ از میان شکاف جرقه، اختلاف پتانسیلی در فاصله ی باریک بین دو ورقه ی خازن در درون فضای پر شده با نیتروژن، پدید می آید که باعث تهییج لحظه ایِ ملکول های گاز خواهد شد.

.

.

در نمونه ی آزمایشی، اندازه ی صفحه ی خازن ها را به پهنای 30 و طول 45 سانتی متر انتخاب کردیم. ولتاژ در فاصله ی لبه ی صفحات خازن ها در کمتر از دو میلیونیم ثانیه ظاهر شده و در حدود یک میلیونیم ثانیه به مقدار بیشینه اش صعود کرد. اگر این شکاف و دشارژ در ظرفی از گاز نیتروژن با فشار پایین اجرا شده و خازن ها تا 20 هزار ولت شارژ شوند، در نتیجه ی تخلیه، تعداد بسیار زیادی از ملکول های نیتروژن به تراز انرژی بسیار فعالی صعود خواهند کرد. پرتو لیزر  ظرف 5 تا 10 میلیونیم ثانیه برقرار خواهد شد. سیم پیچ مسی بین دو خازن به کندی به تغییر جریان شارژ پاسخ می دهد. این سیم پیچ برای شارژ که در حدود یک میلیونیم ثانیه اتفاق می افتد، حکم یک مدار باز را دارد.

.

.

لیزر نیتروژن عملی

یک لیزر نیتروژن عملی در بر دارنده ی: ابزار انتقال دهنده ی نیرو، یک مولد جریان الکتریک، و یک منبع گاز نیتروژن است. آخری را می توان از فروشندگان ابزار و مواد مصرفی جوشکاری تهیه کرد. برای تبدیل فشار گاز نیتروژن می توانید از کمپرسور یک یخچال قدیمی استفاده کنید.

عایق خازن های ورقه ای از نوع فیبر استخوانی، ورقه ی «اپوکسی» از نوع G10 یا فیبر مدار چاپی است. اندازه ی این صفحه 30 در 45 سانتی متر و با ضخامت 4 میلی متر خواهد بود. ورقه های فلزی خازن ها به اندازه ی 26 در 18 سانتی متر بریده می شوند. سطح ورقه های مسی باید از فساد و زنگ خوردگی حفظ شود. برای این کار می توان آنها را با لاک محافظ مخصوص مدارهای چاپی پوشاند. زیادیِ فلز با روش های معمول چاپ فیبر با کلرید آهن یا اسید نیتریک از بین برده می شود.

محفظه ی دشارژ نیتروژن دارای ابعاد 5 در 5 در 30 سانتی متر است. این محفظه با استفاده از قطعات پلکسی گلاس و چسباندن آنها به هم به صورت هوابند ساخته می شود. دو انتهای این محفظه، برای جلوگیری از انعکاس تشعشع، با زاویه ای بین 20 و 30 درجه بریده می شوند. ضخامت پلکسی گلاس های دو انتهای محفظه ی دشارژ باید بیش تر از پلکسی گلاس های دیواره های جانبی آن باشند تا بتوان با سوراخ کردن حاشیه آنها، سرلوله های ورود و خروج گاز نیتروژن را در آنها کار گذارد. این سوراخ ها به سوراخ های دیگری که از مرکز این صفحات می گذرند، ملحق شده و به عنوان یک گذرگاه برای عبور تشعشع عمل می کنند. برای جلوگیری از نشت گاز به بیرون، سوراخ های وجوه جلو و پشت محفظه با چسباندن دو شیشه ی میکروسکوپ یا «لام» مسدود می شوند.

ورقه های مسی الکترودهای دشارژ در شکاف های عرضی در وسط دیواره های جانبی محفظه کار می شوند. این ورقه ها در داخل محفظه ی شارژ  باید دارای فاصله ای در حدود یک سانتی متر از هم باشند. آن قسمت از این ورقه های مسی که خارج از محفظه ی دشارژ قرار دارند، به شکل یک S تنبل درآورده می شوند. هنگام لحیم کردن این ورقه ها به صفحه ی مشترکِ خازن ها دقت کنید که کارتان خیلی خوب باشد، زیرا هنگام کار کردن لیزر، از این اتصال ها به صورت لحظه ای هزاران آمپر جریان عبور خواهد کرد و نباید افت قابل توجهی در این محل ها اتفاق بیفتد.

«شکاف جرقه» باید بیشینه ی جریان را در کمینه ی زمان از خود عبور دهد. برای ساختن این قسمت به جای مفتول فلزی می توان از یک تسمه ی فلزی پهن استفاده نمود. جنس این تسمه می تواند از آلومینیوم یا برنج انتخاب شود. چون هنگام جرقه خوردن در این نقطه نور شدیدی تولید می شود که در دیدن پرتوی لیزر اختلال ایجاد می کند، دورِ شکاف جرقه را باید با یک لوله ی پلاستیکی رنگی که تا حدود 90% نور جرقه ها را جذب کند، پوشاند.

.

مدار تولیدکننده ی ولتاژ زیاد

لیزر ما به وسیله ی یک پتانسیل 10 تا 20 هزار ولتی شارژ می شود. مداری که این ولتاژ را تولید می کند، باید قادر باشد یک میلی آمپر جریان مستقیم روی این ولتاژ را تامین کند و آن را در هر ثانیه چندین بار به خازن های دشارژِ گاز تحویل دهد. در صورتی که برای این مدار از یک «اینورتر» با بازده 20 میلی آمپر، که با آن چراغ های فلورسنت کوچک دستی را روشن می کنند، استفاده شود، تعداد پالس ها به 120 در ثانیه خواهد رسید. در هر صورت باید به یاد داشت که هر چه نیروی تحویلی به محفظه ی دشارژ بیش تر شود، گاز نیتروژن بیش تر گرم شده و بازده و راندمان دستگاه کاهش خواهد یافت. بنابراین، در قدرت های بالا باید از وسایل خنک کننده برای گاز نیتروژن استفاده نمود. بعد از هر نوسان باید به گاز اجازه ی خنک شدن داده شود. تنها هنگامی که تخلیه ی الکتریکی در نیتروژن خنک اتفاق می افتد، بازده لیزر در بیشینه ی مقدار خود خواهد بود.

برای منبع تغذیه ی این لیزر می توانیم از مدار بسیار خوبی که در اینجا پیشنهاد شده استفاده کنیم. تنها باید به یاد داشت که در این مدار تعداد پالس ها از یکی در هر ثانیه بیش تر نشود، زیرا منبع تغذیه سریع تر از این شارژ نمی شود. برای ترانسفورماتور این مدار از یک کویل خودرو با اضافه کردن دو سیم پیچی 20 دوری استفاده شده است. در این مدار ترانزیستورها به صورت «دارلینگتون» بسته شده اند. تغذیه ی این مدار از یک باتری 6 ولتی جریان مستقیم تامین می شود که بتواند  1/5 تا 3 آمپر جریان تحویل دهد.

.

.

هنگامی که دستگاه لیزر آماده شد، کافیست که یک تکه پارچه ی سفید یا یک پرده ی فلورسانس جلوی پرتوی لیزر قرار دهید، می توانید اشعه را به چشم ببینید.

هنگام نگاه کردن به اشعه از عینک دودی تیره استفاده کنید و هیچ گاه، حتی وقتی عینک دودی تیره بر چشم دارید، مستقیماً به نور لیزر خیره نشوید. چون قدرت این مولد لیزر زیاد است، هیچ گاه پرتوی آن را به سوی مردم و یا جایی که احتمال وجود انسان می رود، تابش و یا حتی بازتاب و انعکاس ندهید.

پس از پایان هر آزمایش با این دستگاه، تا خازن ها کاملاً دشارژ نشده اند، به آنها دست نزنید، چون شوک وارده بسیار شدید و تا حدی خطرناک است.

.

.

منبع:

شماره 26، آبان 1356 (2536)، مجله ی رادیو – تلویزیون، – ویژه نامه ی مجله ی دانشمند

.

.

مطالب مرتبط:

راه هایی برای بهره گیری از کوئل خودرو برای تولید ولتاژهای خیلی زیاد

.

روشی برای ماهی گیری با دادن پالس های ولتاژ بالا و تخلیه ی الکتریکی متوالی در آب که ماهی ها را دچار فلج موقّت می کند، اما همچنان سالم و زنده اند

.

.

این پروژه را من 25 سال پیش برای دوستی که در رشته ی شیلات و آبزیان به کار پژوهشی مشغول بود، اجرا کردم. در آن زمان او می خواست وسیله ای داشته باشد که تعداد زیادی از ماهی های تحت مطالعه در کوتاه ترین زمان صید شوند تا بتوان روی آنها بروز پدیده ی زیستیِ ویژه ای مورد بررسی قرار گیرد و نتایج با هم مقایسه شوند. نظر او این بود که یک «ابزارِ الکترواستاتیکیِ ماهی گیری» ابداع شود. من هم دستگاهی را که در ادامه به شرح آن می پردازم، برای او ساختم، دستگاهی با کارکرد و ساختمان منحصر به فرد.

.

پیش از این که وارد جزییات مدار شویم، لازم است اخطار کنم:

این دستگاه برای انسان و دیگر جانداران مرگ آور است! من به شما اکیداً توصیه می کنم که این دستگاه را نسازید. اما اگر آن را با مسوولیت خودتان ساختید، باید بدانید و آگاه باشید که این وسیله برای فردی که اصول ایمنی و حفاظتی کار با ولتاژهای بالا را نمی شناسد و فاقد تخصص و تجربه و مهارت لازم و کافی در کار عملی با ولتاژ بالا و عایق سازی آن است، به شدت خطرناک است و می تواند به آسیب ها و صدمات جبران ناپذیر و غیرقابل بازگشت جسمی و حتی مرگ بیانجامد.

در واقع این مدار به معنی واقعی کلمه یک «مدار رزمی» است: پرقدرت، بادوام، ساده برای کاربر، مستقلاً قابل استفاده، قابل حمل (فقط 1/5 کیلوگرم وزن دارد). استفاده کننده از آن باید مقدار زیادی فانتزی و ابتکار داشته باشد و پیش از هر چیز مطمئن شوید که آیا صید ماهی با این دستگاه در محلی که صید انجام می شود، مجاز هست یا خیر. همچنین، هر کس که این دستگاه را در دست دارد، باید انصاف و وجدان را راهنمای عمل خود قرار دهد و از استفاده ی نامتعارف از دستگاه و صید بی رویه خودداری کند. در هر صورت، هر جا که خواستید از این وسیله استفاده کنید، پیشاپیش به مطالعه ی ملاحظات قانونی و حقوقی مربوطه بپردازید تا با موقعیت های غیرمنتظر و ناراحت کننده روبرو نشوید، زیرا صید غیرمجاز می تواند برای صیاد بسیار گران تمام شود.

حالا وقت آن است که با مدار و کارکرد آن آشنا شویم و همچنین ببینیم که تجربه ی عملی کار با آن چگونه بوده است.

.

.

.

مدار افزاینده ی ولتاژ، پتانسیل منبع تغذیه ی مدار را از 12 ولت به 400 تا 500 ولت می رساند. این قسمت از مدار با ترانزیستورهای 5 و 6 ساخته شده است که به همراه ترانسفورماتور، یک مدار «نوسانگر آزاد رو» (Free Running Oscillator) را تشکیل داده است. ترانسفورماتور گفته شده، یک ترانس معمولی 220 ولت به 2×6 ولت با توان 12 ولت آمپر است. این ترانس در ثانویه ی خود دارای دو پیچش 6 ولتی است که با هم سری بسته شده اند و یک سر مشترک دارند.

در صورت استفاده از یک ترانزیستور قدرت از نوع 2N3772 برای ترانزیستور 6 ، علاوه بر این که ولتاژ خروجی به 500 تا 700 ولت خواهد رسید، جریان بیش تری نیز تامین خواهد شد. البته باید به یاد داشت که در صورت استفاده از این ترانزیستور، مقاومت 9 باید با یک مقاومت 2/2 کیلواهم با توان مجاز نیم وات عوض شود. همچنین نتیجه ی ولتاژی و جریانیِ باز هم بهتری را می توان با به کار گیری یک ترانزیستور BDX53C برای ترانزیستور 5 به دست آورد. در این حالت، اما، مقدار مقاومت 9 باید چیزی بین 56 تا 80 کیلواهم باشد. مقدار دقیق این مقاومت نیم واتی با روش سعی و خطا برای ترانزیستورهای شما به دست خواهد آمد. توجه داشته باشید که ترانسفورماتورهای معمولی برای ولتاژ 220 ولت عایق بندی شده اند و در صورتی که ولتاژ روی آنها خیلی زیاد شود، بین حلقه های پیچش های آنها قوس الکتریکی برقرار می شود، جرقه می زند و نهایتاً ترانس تخریب می شود. به این دلیل، اگر واقعاً قصد استفاده ی جدی از این مدار را دارید، بهتر است ترانس آن را سفارش بدهید تا آن را با عایق کاری مناسب برای حدود 1000 ولت بپیچند.

ولتاژی که در سمت خروجی ترانسفورماتور ایجاد شده، یک ولتاژ متناوب است. این ولتاژ توسط دیودهای 4 و 5 یکسو می شوند و برای صاف شدن به خازن الکترولیت 1 با هر مقدار ظرفیتی بین 8 تا 50 میکروفاراد فرستاده می شود. ولتاژ مجاز کار این خازن باید طوری انتخاب شود که با ولتاژ یکسوشده تناسب داشته باشد. معمولاً به کار گیریِ یک خازن با «ولتاژِ کار» (WV = Working Voltage) 450 تا 500 ولت مطلوب است. اگر مدار شما ولتاژی بالاتر از این تولید کرد، می توانید خازن 1 را از سری کردن دو خازن 450 ولتی که هر یک دارای ظرفیت دو برابری باشند، درست کنید که تا 900 ولت تحمل ولتاژ خواهد داشت.

هنگامی که ترانزیستورهای 1 و 2 ولتاژ موردنظر روی خازن 1 را حس کردند، همان ولتاژی که توسط پتانسیومترهای R11 و R12 انتخاب می شود، لامپ نئونی که در شماتیک با Ln نامگذاری شده، روشن می شود. در این حال، ترانزیستور 3 هدایت می کند، رله ی مدار می گیرد و اجازه می دهد که شارژ ذخیره شده در خازن 1 به صورت لحظه ای تخلیه شود (نقطه ی a). به عنوان مثال، این تخلیه می تواند در آب و برای الکترولیز آن صورت گیرد، و یا به یک حصار سیمی، که نسبت به زمین عایق شده باشد، داده شود تا به جانورانی مانند گاو و گوسفند که به آن نزدیک می شوند، یک شوک الکتریکی وارد کرده و آنها را وادار کند از حصار فاصله بگیرند. همزمان با تخلیه ی بار خازن، ترانزیستور 4 هم به حالت هدایت می رود و مدار نوسانگر را خاموش می کند که در نتیجه، ولتاژ بالا قطع می شود.

هنگامی که ولتاژ روی خازن 1 بر اثر تخلیه به مقدار آستانه ایِ معینی کاهش می یابد، ترانزیستور 3 به حالت قطع می رود و رله رها می کند و کنتاکت آن باز می شود. در این حال، ترانزیستور 4 به حالت هدایت می رود و دوباره به مدار نوسانگر اجازه می دهد که ولتاژ بالا را تولید کند. این چرخه 10 تا 20 بار در ثانیه (بسته به ظرفیت خازن 1 و سرعت تخلیه ی آن) تکرار خواهد شد. هر بار خازن 1 باید وقت کافی برای این داشته باشد که بارِ خود را به طور کامل در مصرف کننده تخلیه کند، در غیر این صورت، تنها مسیری که برای تخلیه ی این بار باقی می ماند، ماده ی دی الکتریک خازن است که امپدانس بالایی دارد و تخلیه در آن به طول خواهد انجامید. در چنین وضعیتی، مدار نوسانگر بیکار خواهد ماند و به نظر خواهد رسید که مدار کار نمی کند. ماده ی دی الکتریک به مرور تخریب خواهد شد.

خازن 3 یک خازن سرامیک یا پلی استر 100 نانوفارادی با ولتاژ کار هزار ولت است که بر کنتاکت های رله نصب می شود و از آنها در برابر جرقه خوردگی حفاظت می کند. این خازن ممکن است در برخی موارد باعث تلف انرژی بزرگی شود که در این صورت می توان از نصب آن صرف نظر کرد. لامپ نئون از نوع معمولی (با ولتاژ شکست حدود 70 ولت) است که به عنوان نمایشگر کارکرد نوسانگر و وجود ولتاژ بالا در مدار، روی جعبه ی دستگاه نصب خواهد شد.

روشن است که الکترودهای خروجی مدار دو تا هستند! در کاربرد در خشکی، یکی از آنها به زمین وصل می شود و دیگری به سیم حصار داده می شود. در آب هر دو سر خروجی مدار در آب قرار داده می شوند که در نتیجه آب به اکسیژن و هیدروژن تجزیه خواهد شد. برای شکار کرم خاکی به عنوان طعمه برای ماهی گیری، لازم است خاک محل مورد نظر را مرطوب کرد و سپس الکترودهای دستگاه را در فاصله ی مناسبی از هم (بسته به میزان هدایت الکتریکی خاک) در خاک فرو برد: کرم ها از زیر خاک بیرون خواهند آمد!

به هیچ وجه شوک های ضربه ای این مدار را دست کم نگیرید! این پالس های پرقدرت برای انسان بسیار خطرناک هستند!!! هرچه خازن 1 ظرفیت بالاتری داشته باشد، شوک الکتریکی دستگاه شدیدتر خواهد بود. به همین دلیل، بهتر آن است که ظرفیت این خازن را بین 1 تا 8 میکروفاراد بگیرید. اما اگر به شوک های بسیار شدید نیاز دارید، مقدار ظرفیت خازن 1 می تواند بین 50 تا 100 میکروفاراد هم انتخاب شود. در این حالت، سرعت تکرار پالس ها کم می شود، اما هر پالس دربردارنده ی توان بسیار بالایی خواهد بود.

اگر می خواهید از این مدار برای ساخت چشمک زن (با سرعت تقریبی یک چشمک در ثانیه) با لامپ فلاش استفاده کنید، برای خازن 1 ظرفیت حدود 500 میکروفاراد را انتخاب کنید. البته مقدار روشنایی فلاش ها خیلی زیاد نخواهد بود.

این مدار آلودگی الکترومغناتیسی نسبتاً زیادی تولید می کند به نحوی که گیرنده ی رادیو را برای دریافت بدون اختلال باید بین 20 تا 50 متر از آن دور کرد.

نکته ی آخر این که رله ی مدار را می توان با یک تریستور جایگزین کرد. برای آن هم نقشه ای ارایه شده است. برتری مدار تریستوری در سرعت بسیار بالای تخلیه ی بار خازن است که عملکرد کُند کنتاکت های یک رله به هیچ وجه با آن قابل مقایسه نیست. اگر در مدار از تریستور استفاده کردید، ترانزیستور 3، مقاومت 7، رله و دیود 3 حذف می شوند.

مقداری از انرژی مدار در عمل کلیدگری تریستور در داخل آن به صورت گرما تلف شده و باعث بالارفتن دمای بدنه ی آن خواهد شد. به این دلیل، باید تریستور را به یک گرماگیر، با مشخصه ی حرارتی °C/W 3°-2، مثلاً یک گرماگیر پرّه دار به ابعاد 5×6 سانتی متر، مجهز کرد، حتی اگر مدار در کارکرد متوسطی مورد استفاده قرار داشته باشد.

منبع تغذیه دستگاه باید یک باتری شارژشوی 12 ولت و 7 آمپرساعت باشد تا دستگاه بتواند به طور مطمئن 4 تا 5 ساعت در خدمت کاربر باشد.

لامپ نئون مدار می تواند یک «چراغ سیگنال» معمولی نئونی باشد که در دستگاه های برقی قدیمی به عنوان نشان دهنده ی کم مصرف به کار می رفت.

پیش از تنظیم و کالیبراسیون ولتاژهای بیشینه و کمینه ی خازن 1، مدار مولد ولتاژ بالا را به مدت زیاد روشن نگذارید. زیرا در صورت افت ولتاژ خیلی بالا روی ترانسفورماتور 220 ولتی، ممکن است بین پیچش های آن جرقه بخورد و در داخل ترانس اتصال کوتاه به وجود بیاورد. ایده آل آن است که هسته ی ترانس را بیرون آورده، پیچش اولیه ی آن را باز کنند، و دوباره آن را بپیچند، طوری که پس از هر لایه سیم پیچی، یک لایه کاغذ عایق قرار داده شود و سپس لایه ی بعدی پیچیده شود… تا آخر. ساخت ترانسفورماتور 30 واتی مدار با عایق سازی برای 1000 ولت را می توان به یک موسسه ی ترانس پیچی هم سفارش داد. در تهران، میدان امام خمینی (توپخانه-پشت شهرداری) در طبقات بالای پاساژ فُتُوَّت چنین موسسات ترانس پیچی وجود دارند.

اما اگر خودتان تمایل و قصد ساخت ترانس را دارید، باید گفت که موضوع عبارت است از پیچیدن یک ترانس 50 هرتز با توان 30 وات و با هسته های EI با یک پیچش 220 ولتی (اولیه) و دو پیچش هر کدام با 6 ولت (ثانویه).

هسته ای با سطح مقطع 7/5 سانتی متر مربع برای تامین 30 تا 35 وات کفایت می کند.

پیچش های ولتاژ پایین (ثانویه ها 6 + 6 ولت): عبارت است از پیچش «بی فیلار» (یعنی همزمان دو رشته سیم با هم پیچیده می شوند) 30 دور با سیم های لاکی به قطر 0/8 میلی متر. در آخر، ابتدای یکی از رشته ها به انتهای رشته سیم دیگر وصل می شود (سر مشترک یا سر وسط) تا هر دو پیچش همفاز باشند.

پیچش ولتاژ بالا (اولیه 220 ولت): با یک رشته سیم لاکی به قطر 0/4 میلی متر، 1110 دور پیچیده می شود. بین هر لایه سیم پیچی، یک لایه کاغذ عایق قرار داده می شود.

ورقه های آهن هسته باید دارای مشخصه ی اندوکسیون Weber/cm 1/2 باشد.

اگر تعداد دورهای پیچش اولیه را افزایش دهیم ، ولتاژ حاصل بیش تر خواهد بود، اما اگر تعداد دور پیچش های ثانویه بیش تر از مقدار توصیه شده باشد، هیچ اتفاق قابل توجهی نخواهد افتاد. به همین خاطر بهتر آن است که بدون آگاهی کافی، دست به تغییر در ساختمان ترانسفورماتور نزنید.

اگر قرار است ترانس بزرگ تری بپیچید، توصیه می شود که تعداد دورهای ترانس کاهش داده شوند:

.

• برای یک ترانس 40 واتی، با مقطع هسته ی 8/5 سانتی متر مربع خواهیم داشت:
• اولیه: 975 دور سیم 0/4 میلی متر،
• ثانویه: 26 + 26 دور سیم لاکی به قطر 0/8 میلی متر

.

• برای ترانس 50 واتی، با سطح مقطع 9/5 سانتی متر مربع داریم:
• اولیه: 870 دور سیم 0/5 میلی متر،
• ثانویه: 24 + 24 دور سیم لاکی به قطر 1 میلی متر

.

این ترانس ها را می توان روی هسته ی فریت و هسته ی حلقوی (توروئید) هم پیچید، اما همه ی محاسبات باید بر اساس مشخصات هسته ها تکرار شوند.

.

مثالی از ماهی گیری برقی

.

تنظیم و کالیبراسیون

دستگاه خاموش است. مولتی متر را به نقاط a و b وصل می کنیم، اسکوپ را روی 1000 ولت قله به قله قرار می دهیم،  پتانسیومترهای R11 و R12 را روی مقدار بیشینه ی خود قرار می دهیم.

دستگاه را روشن می کنیم و همزمان هیچ یک از دستورالعمل های مقدس «ایمنی کار با ولتاژ بالا» را فراموش نمی کنیم.

رله ی مدار باید شروع به لرزش و قطع و وصل سریع کند و لامپ نئون هم باید روشن شود. روشن شدن این لامپ نشان دهنده ی آن است که ولتاژ روی خازن C1 به 200-250 ولت و حتی بیش تر رسیده است.

اگر این خازن تلفات دی الکتریک اندکی داشته باشد، این ولتاژ، پس از خاموش کردن دستگاه، به مدتی بسیار دراز در آن ذخیره شده باقی خواهد ماند. بنابراین، یک مقاومت یک مگااهم به پایانه های خروجی وصل می کنیم تا شارژ خازن را به آرامی تخلیه کند.

وقتی که ولتاژ روی خازن 1 به آستانه ی مقدار کمینه ی خود رسید، رله رها می کند و به حالت بیکاری می رود و لامپ نئون هم خاموش می شود. این چرخه سپس دوباره تکرار می شود.

ولتاژی را که تحت آن لامپ نئون خاموش می شود، یادداشت می کنیم. حال، با تنظیم R12 می توانیم کمینه ی ولتاژ را بالا ببریم. اما با تنظیم R11 می توانیم بیشینه ی ولتاژ شارژ خازن 1 را افزایش دهیم.

وضعیت لامپ نئون را زیر نظر گرفته و همزمان به طور متناوب پتانسیومترهای R12 و R11 را برای رسیدن به بیشینه ی ولتاژ مورد نظر بر روی C1 و کمینه ی ولتاژ قطع بر روی این خازن، به آرامی می چرخانیم. توصیه می کنم که R12 را خیلی خیلی آرام بچرخانید.

با R6 می توان «هیسترزیس» مدار «اشمیت تریگر» (T1, T2) را انتخاب نمود، اما در کل وجود این پتانسیومتر ضروری نیست و می توان آن را به کلی حذف کرد.

اما، در مقابل، تنظیم R11 بسیار با اهمیت است زیرا که آستانه ی بازنشانی کارکرد مدار، یا به عبارت ساده تر کمینه ی ولتاژ C1 را تعیین می کند، ولتاژی که مدار را به حالت شارژ کردن برمی گرداند و تولید پالس ولتاژی بعدی را ممکن می سازد.

ممکن است، بر حسب پیش فرض ها، ولتاژ خازن 1 را برای 500 ولت کالیبره کرد، اما در عمل و پس از مدت کوتاهی ولتاژ در مقدار کمتری (300 ولت) بماند. چنین وضعیتی نشان دهنده ی زیاد بودن فرکانس مدار است که در تراکنش با سرعت عمل پایین رله، فرصت کافی برای تخلیه ی کامل خازن به دست نمی دهد.

با داشتن 800 ولت و یک بارِ 2200 اهمی، میانگین لحظه ای جریانی که خازن 1 تامین می کند (برای چند میلی ثانیه) در حدود 360 میلی آمپر خواهد بود که می توان گفت بر توان لحظه ای تقریبی 300 ولت آمپر متناظر است. در صورتی که مقاومت بار به 1000 اهم تقلیل یابد، جریان 800 میلی آمپر و توان 650 ولت آمپر ، و در صورتی که مقدار بار 5000 اهم باشد، جریان 160 میلی آمپر و توان 130 ولت آمپر خواهد بود.

در صورتی که شما در این مدار تریستور را جایگزین رله کنید، فرکانس کار می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد و به 200 تا 500 هرتز برسد، که در واقع فقط به توان نوسانگر بستگی خواهد داشت و به این دلیل از مقدارِ جریانِ تامین شده مستقل خواهد بود. در این حالت، خازن 1 به طور کامل توسط تریستور تخلیه می شود. در صورت بالاتر رفتن فرکانس، ممکن است که تریستور به طور دایم در حالت هدایت باقی بماند که مطلوب نیست.

مدار نوسانگر را می توان بهبود داد و ولتاژ خروجی را بالاتر بُرد و خازن 1 را بیش تر شارژ کرد. در مدار زیر چند تغییر و اصلاح داده شده است: توان ترانسفورماتور باید در حدود 30 وات باشد. برای نیل به ولتاژ 1000 ولت لازم است که دو خازن 500 ولتی که ظرفیتی دو برابر خازن مورد نظر داشته باشند، به صورت سری با هم بسته شوند. در این حالت توان لحظه ای بسیار بزرگ تری ایجاد می شود که مستلزم ترانس متناسبی هست که هم توان کافی داشته باشد و هم دارای عایق کاری مناسب برای 1000 ولت باشد. من شخصاً استفاده از این مدار را توصیه می کنم.

.

.

.

به کمک این مدار می توان روی اثر جریان الکتریکی بر گیاهان مطالعه کرد، هدایت الکتریکی زمین را تعیین نمود، یک مولد پالس ولتاژ بالا با جریان زیاد داشت، و همه ی اینها بدون نیاز به ترانسفورماتورهای بزرگ و سنگین به دست آمده است. در آخر، این مدار وسیله ای عالی در دادن شوک الکتریکی به ماهیان و صید الکتریکی آنها است. من در آن زمان در جریان آزمایش عملکرد دستگاهی که در آن برای خازن 1 از یک خازن 22 میکروفاراد 1200 ولت (سه عدد خازن 68 میکروفاراد 400 ولتی به صورت سری) استفاده کرده و ولتاژ کمینه ی 400 و بیشینه ی 700 ولت را در آن تنظیم کرده بودم، در یک حوض گِرد به قطر یک و نیم متر که با آب لوله کشی پر شده بود به نتایج قابل قبولی در ماهی گیری رسیدم.

در صورتی که دست را در آب این حوض فرو می بردم، شوک قوی و تکرار شونده ای احساس می شد. با نزدیک تر کردن الکترودها به یکدیگر، شدت شوک به حدی می رسید که ماهیچه های دست دچار بی حسی موقتی می شد. با دور کردن الکترودها از هم ، اثر شوک هم کاهش می یافت. پیدا کردن فاصله ی مناسب بین الکترودها به عواملی مانند میزان هدایت آب و شکل و بزرگی الکترودها بستگی دارد. هر قدر رسانش الکتریکی آب و سطح کنتاکت ها بزرگ تر باشد، جریان تخلیه ی الکتریکی بزرگ تر و زمان تخلیه کوتاه تر است.

دوست من که در بالا از او یاد کردم، در آن زمان به من گفت که این دستگاه در آب شیرین برای کاربرد وی به خوبی قابل استفاده بوده است.

.

.

منبع:

http://isoondaomradio.weebly.com

.

.

مطالب مرتبط:

مدار ساده ترین شوک دهنده ی برقی (الکتروشوکر)

.