كريترون

سبريترون

وعلى صعيد آخر، يجب أن تكون نبضة الزناد أكثر كثافة، حيث لا يوجد مسار غاز مؤين مسبقًا للتيار الكهربائي، ويجب أن يتشكل قوس فراغ بين الكاثود والأنود. يتشكل القوس أولاً بين الكاثود والشبكة، ثم يحدث الانهيار بين المنطقة الموصلة للشبكة الكاثود والأنود.

في هذا الإطار، غالبًا ما يتم تصميم سبريترونس على غرار تريغاترونات، حيث يكون قطب الزناد محوريًا للكاثود. في أحد التصميمات، يتم تشكيل قطب الزناد كتعدين على السطح الداخلي لأنبوب الألومينا. تؤدي نبضة الزناد إلى وميض السطح، والذي يحرر الإلكترونات ومواد تفريغ السطح المتبخرة في الفجوة بين الأقطاب الكهربائية، مما يسهل تكوين قوس فراغ، وإغلاق المفتاح. يقترح وقت التبديل القصير الإلكترونات من تفريغ الزناد والإلكترونات الثانوية المقابلة التي تم طرقات من الأنود كبداية لعملية التبديل؛ تنتقل المادة المتبخرة ببطء شديد عبر الفجوة لتلعب دورًا مهمًا. يمكن تحسين تكرار المحفز من خلال طلاء خاص للسطح بين قطب الزناد والكاثود، ويمكن تحسين الارتعاش عن طريق تعاطي المنشطات الركيزة المشغلة وتعديل هياكل مسبار الزناد. يمكن أن تتحلل سبريترونس في التخزين، عن طريق إطلاق الغازات من مكوناتها، وانتشار الغازات (خاصة الهيدروجين) من خلال المكونات المعدنية، وتسرب الغاز من خلال موانع التسرب المحكم؛ مثال على الأنبوب المُصنَّع بضغط داخلي 0.001 باسكال سيُظهر انهيار فجوة تلقائي عندما يرتفع الضغط الداخلي إلى 1 باسكال.يمكن إجراء الاختبار المعجل لعمر التخزين عن طريق التخزين في الضغط المحيط المتزايد، اختياريًا مع الهيليوم المضاف، لاختبار التسرب، وزيادة تخزين درجة الحرارة (150 درجة مئوية) لاختبار إطلاق الغازات. يمكن جعل سبريترونس مصغرة وعرة.

ومن ناحية أخرى، يتم تفريغ سبريترونس إلى فراغ شديد، عادة 0.001 باسكال. نظرًا لأن الكوفار والمعادن الأخرى قابلة للاختراق إلى حد ما للهيدروجين، خاصة خلال 600 - خبز درجة مئوية قبل التفريغ والختم، يجب طلاء جميع الأسطح المعدنية الخارجية بطبقة سميكة (25 ميكرومتر أو أكثر) من الذهب الناعم. يتم استخدام نفس المعدنة لأنابيب التبديل الأخرى كذلك.

كذلك، تفتقر سبريترونس إلى القطب الكهربي والمصدر الإشعاعي المسبق. يجب أن يكون نبضة الزناد أقوى من نبضة كريترون. سبريترونس قادرة على التعامل مع التيارات العالية؛ تميل الكريترونات إلى استخدامها لتشغيل مفتاح ثانوي، مثلًا، فجوة شرارة محفزة، في حين أن سبريترونس عادة ما تكون متصلة مباشرة بالحمل.

ومن جهة أخرى، سبريترون ، المعروف كذلك باسم كريترون الفراغ أو مفتاح التفريغ المشغل (TVS)، هو نسخة مفرغة من الفراغ، وليست مملوءة بالغاز. إنه مصمم للاستخدام في البيئات ذات المستويات العالية من الإشعاع المؤين، والذي قد يؤدي إلى إطلاق كريترون مملوء بالغاز بشكل زائف. كما أنها أكثر مناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي من الأنابيب المملوءة بالغاز.

وفي هذا السياق، عادة ما يتم تصنيع سبريترونس كأجزاء متينة من المعدن / السيراميك. عادةً ما يكون لديهم محاثة منخفضة (10 نانو هنري) ومقاومة كهربائية منخفضة عند تشغيلها (10-30 ملي أوم). بعد التشغيل، قبل أن يتم تشغيل سبريترونس بالكامل في وضع الانهيار الجليدي، يصبح لفترة وجيزة موصلًا قليلاً (100-200 أمبير)؛ تُظهر ترانزستورات موسفت عالية الطاقة التي تعمل في وضع الانهيار الجليدي سلوكًا مشابهًا. تتوفر نماذج سبايس للسبريترونات.

وفي السياق ذاته، يمكن كذلك تشغيل سبريترونس بواسطة نبضة ليزر. في سنة 1999، تم تقليل طاقة نبضة الليزر اللازمة لتحريك سبريترون إلى 10 ميكرو جول.

قيود التصدير في الولايات المتحدة الأمريكية

وفي هذا السياق، بسبب إمكانية استخدامها كمحفزات للأسلحة النووية، يتم تنظيم تصدير الكريترونات بشكل صارم في الولايات المتحدة. تم الإبلاغ عن عدد من الحالات التي تنطوي على تهريب أو محاولة تهريب كريترون، حيث حاولت البلدان التي تسعى إلى تطوير أسلحة نووية شراء إمدادات من كريترون لإشعال أسلحتها. إحدى الحالات البارزة كانت حالة ريتشارد كيلي سميث، الذي يُزعم أنه ساعد أرنون ميلشان في تهريب 15 طلبًا من إجمالي 810 كريترونًا إلى إسرائيل في أوائل الثمانينيات. 469 من هؤلاء إلى أمريكا، وادعت إسرائيل أن الـ 341 المتبقية «دمرت أثناء الاختبار».

وعلى صعيد آخر، كريترونس وسبريترونات تتعامل مع فولتات تبلغ 2500 الخامس وما فوق، تيارات 100 A وما فوق، والتأخيرات التحويلية التي تقل عن 10 ميكروثانية مناسبة عادةً لمشغلات الأسلحة النووية.

الوصف

ومن ناحية أخرى، الغاز المستعمل في الكريترونات هو الهيدروجين. يمكن كذلك استخدام الغازات النبيلة (الكريبتون عادةً) أو خليط بنينج.

ومن جهة أخرى، على عكس أغلب أنابيب تبديل الغاز الأخرى، يعمل الكريترون عن طريق تفريغ القوس، للتعامل مع الفولتية والتيارات العالية جدًا (تصل إلى عدة كيلوفولت وعدة كيلو أمبير)، بدلاً من تفريغ الوهج منخفض التيار المستعمل في الثيراترونات الأخرى. وكريترون هو تطوير ثغرات الشرارة وثيراترون وضعت أصلا ل رادار الإرسال أثناء الحرب العالمية الثانية.

الأداء

سبريترونس لديها أوقات تبديل أسرع إلى حد ما من كريترونس.

إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام الثيراترونات المملوءة بالهيدروجين كبديل في بعض التطبيقات.

من جهة ثانية، يمكن لـ كريترون تبديل التيارات التي تصل إلى قرابة 3000 أمبير وبجهد يصل إلى قرابة 5000 فولت. يمكن تحقيق وقت تبديل أقل من 1 نانوثانية، مع تأخير بين تطبيق نبضة الزناد والتبديل منخفضًا يصل إلى نحو 30 نانوثانية. قد يكون الارتعاش الذي يمكن تحقيقه أقل من 5 نانوثانية. الجهد المطلوب لنبضة الزناد هو نحو 200-2000 فولت؛ تقلل الفولتية العالية من تأخير التبديل إلى حد ما. يمكن تقصير وقت التبديل إلى حد ما عن طريق زيادة وقت ارتفاع نبض الزناد. سيعطي أنبوب كريترون معين أداءً ثابتًا للغاية لنبضات الزناد المتطابقة (ارتعاش منخفض). يتراوح تيار البقاء على قيد الحياة من عشرات إلى مئات الأمبيرات الدقيقة. يمكن أن يتراوح معدل تكرار النبض من واحد في الدقيقة إلى عشرات الآلاف في الدقيقة.

ومن جهة أخرى، تتمتع كريترون بعمر محدود، يتراوح، بحسب النوع، عادةً من عشرات الآلاف إلى عشرات الملايين من عمليات التحويل، وأحيانًا بضع مئات فقط.

في هذا الإطار، هذا التصميم، الذي يعود تاريخه إلى أواخر الأربعينيات، لا يزال قادرًا على أداء قوة النبضات التي لا يمكن حتى لأشباه الموصلات الأكثر تقدمًا حتى ترانزستور ثنائي القطب ذو البوابة المعزولة (IGBT) مطابقتها بسهولة. إن أجهزة كريترون وسبريترونس قادرة على التعامل مع نبضات الجهد العالي ذات التيار العالي، مع أوقات تبديل سريعة جدًا، وتأخير وقت تشويش ثابت ومنخفض بين تطبيق نبضة الزناد والتشغيل.

من جانب آخر، أداء التحويل مستقل إلى حد كبير عن البيئة (درجة الحرارة، التسارع، الاهتزاز، إلخ.). ومع ذلك، فإن تكوين تفريغ الوهج المستمر يكون أكثر حساسية، مما يستلزم استخدام مصدر مشع للمساعدة في اشتعاله.

مراجع اضافية

• كتالوج المكونات الإلكترونية إي جي آند جي، 1994.
• توثيق المصدر الثاني CBS / Hytron:
• أوراق مواصفات " Krytron Trigger Tubes " E-337 ، E-337A-1 ، E-337A-2
• صحيفة بيانات «7229 أنبوب تشغيل الكاثود البارد» E287B
• صحيفة بيانات «أنبوب تشغيل الكاثود البارد الموثوق به 7230» E287C
• صحيفة بيانات «7231 أنبوب الزناد الكاثود الصغير الفرعي» E287D
• صحيفة بيانات «7232 أنبوب زناد الكاثود البارد شبه المصغر الموثوق به» E287E

في الثقافة الشعبية

في هذا الإطار، كما ظهر الكريترون، الذي أطلق عليه خطأ «كريتون»، في رواية توم كلانسي للإرهاب النووي "مجموع كل المخاوف" .

من جهة ثانية، تمحورت حبكة كتاب لاري كولينز الطريق إلى هرمجدون إلى حدّ كبير حول كريترونات أمريكية الصنع أرادها الملالي الإيرانيون لثلاث قذائف مدفعية نووية روسية كانوا يأملون في تطويرها إلى أسلحة نووية كاملة.

كذلك، في الموسم الثالث من حلقة إن سي آي إس (مسلسل) «اقتل آري، الجزء 2»، تم الكشف عن أن آري هسواري، وهو عميل مارق في الموساد، قد تم تكليفه بالحصول على مشغل كريترون إلى جانب البلوتونيوم المسروق من ديمونا، كانت هذه العناصر الأساسية لعملية اللدغة الإسرائيلية. وكان الكريترون يُطلق عليه كذلك اسم «كريتون» بشكل غير صحيح.

وعلى صعيد آخر، كان كريترون هو «ماكغافن» في فيلم رومان بولانسكي عام 1988 المحموم . كان الجهاز في الفيلم إما نسخة محدثة بتقنية عالية أو مجرد نسخة خيالية مكونة من القصة.

من جانب آخر، ظهر مصطلح «كريترون» في الموسم الثالث، الحلقة 14 (الأصل) من الدراما التليفزيونية الشخص المهم.

التطبيقات

وفي هذا السياق، يتم تصنيع كريترون وأشكالها المختلفة بواسطة مكونات بيركن إلمر وتستعمل في مجموعة متنوعة من الأجهزة الصناعية والعسكرية. ومن المعروف أنها أفضل لاستخدامها في إشعال انفجار-bridgewire والطارق صواعق في الأسلحة النووية، وتطبيق الأصلي، إما مباشرة (تستعمل عادة سبريترونس لهذا) أو عن طريق إحداث أعلى سلطة الفجوة شرارة مفاتيح. كما أنها تُستعمل لإطلاق الثيراترونات، والمصابيح الكاشفة الكبيرة في آلات التصوير، والليزر، والأجهزة العلمية، ولإطلاق المشعلات للمتفجرات الصناعية.

التشغيل

كذلك، الرابع عبارة عن شبكة تحكم، وعادة ما يتم لفها حول الأنود، باستثناء فتحة صغيرة في الجزء العلوي منها.

وفي هذا السياق، القوس الكهربائي ذاتي الاستدامة؛ بمجرد تشغيل الأنبوب، فإنه يستمر حتى ينقطع القوس بسبب انخفاض التيار المنخفض جدًا لفترة طويلة جدًا (أقل من 10 مللي أمبير لأكثر من 100 ميكرو ثانية لـ كريترون KN22).

من جهة ثانية، يوفر حشو الغاز أيونات لتحييد شحنة الفضاء والسماح بتيارات عالية عند الجهد المنخفض. يملأ تفريغ البقاء على قيد الحياة الغاز بالأيونات، مكونًا بلازما مسبقة التأين؛ يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقصير وقت تكوين القوس بمقدار 3-4 مراتب مقارنة بالأنابيب غير المؤينة، حيث لا يلزم قضاء الوقت في تأين الوسيط أثناء تكوين مسار القوس.

وعلى صعيد آخر، يحتوي الكريترون على أربعة أقطاب كهربائية. اثنان من الأنود والكاثود التقليدي. أحدهما هو قطب كهربي للبقاء على قيد الحياة، تم ترتيبه ليكون قريبًا من القطب السالب. يحتوي جهاز البقاء على قيد الحياة على جهد إيجابي منخفض مطبق، مما يتسبب في تأين مساحة صغيرة من الغاز بالقرب من الكاثود. يتم تطبيق الجهد العالي على القطب الموجب، لكن التوصيل الأولي لا يحدث حتى يتم تطبيق نبضة موجبة على قطب الزناد («الشبكة» في الصورة أعلاه). بمجرد البدء، يحمل التوصيل القوسي تيارًا كبيرًا.

إضافةً إلى ذلك، بدلاً من أو فضلًا عن قطب البقاء على قيد الحياة، قد تحتوي بعض الكريترونات على كمية صغيرة جدًا من المواد المشعة (عادةً أقل من من النيكل -63)، والتي تنبعث منها جسيمات بيتا (إلكترونات عالية السرعة) لتسهيل التأين. يعمل مصدر الإشعاع على زيادة موثوقية الاشتعال وتشكيل تفريغ الإلكترود المستمر.

ومن جهة أخرى، يتم تشغيلها كريترون وسبريترونس من قبل الجهد العالي من مكثف التفريغ عن طريق الزناد المحولات، بطريقة مشابهة فلاشات لمثل فلاش يتم تشغيلها التطبيقات. تتوفر الأجهزة التي تدمج كريترون مع محول الزناد.

Photo of a small glass krytron

ومن ناحية أخرى، 40 month sentence to illegal exporter (though the sentence was definitely related to the 'fugitive' details)

مزيد من التطورات

ومن ناحية أخرى، تعد مفاتيح تبديل الحالة الصلبة التي يتم تشغيلها بصريًا استنادًا إلى الماس مرشحًا محتملاً لاستبدال الكريترون.

المراجع