What is Coolidge Tube ?
Summary
TLDRWelcome back to the Acre Universe channel where we explore another fascinating topic in physics: the Coolidge Tube. Invented by William Coolidge in 1913, the Coolidge Tube is considered the foundation of modern X-ray tubes, operating on the principle of thermionic emission. This video discusses the structure and working mechanism of the tube, highlighting its components like the cathode and anode, made from tungsten, which increases electron flow and enhances X-ray production. The Coolidge Tube's design allows for separate control of electron flow and applied voltage, providing a distinct advantage in producing high-quality X-rays.
Takeaways
- 📡 The script discusses the concept of a Crookes tube, which is considered the basis of modern X-ray tubes.
- 🔋 The Crookes tube operates on the principle of thermionic emission, which was covered in previous videos.
- 💡 The thermionic emission principle involves the release of electrons from a heated cathode due to its negative potential.
- ⚙️ The Crookes tube has a spiral-shaped cathode which increases its surface area, leading to a higher probability of electron emission.
- 📊 As the surface area of the cathode increases, more electrons are emitted, resulting in better quality X-rays.
- 🔩 The anode in the Crookes tube is positioned just opposite the cathode and is kept at a positive potential.
- ✨ The anode is made from a tungsten plate, which is chosen for its high melting point and durability.
- ⚡ When a high voltage is supplied between the cathode and anode, electrons flow from the cathode to the anode, creating a vacuum tube.
- 🕹️ The Crookes tube operates in a vacuum, preventing electron collisions with gas molecules and ionization processes.
- 🔌 The advantage of the Crookes tube is the ability to control both the electron flow (tube current) and the applied voltage independently of each other.
- 📈 The X-ray output can be controlled by altering the voltage applied to the tube, which is a significant advantage for its operation.
- 🌟 The Crookes tube's principle is foundational to many subsequent X-ray tubes, as will be discussed in future videos.
Q & A
What is a Crookes tube?
-A Crookes tube is a partial vacuum glass tube invented by Sir William Crookes in 1879, which became an important part of early experiments with cathode rays and later led to the discovery of the electron.
What is the principle behind the operation of a Crookes tube?
-The principle behind a Crookes tube is the thermionic emission principle, where a heated cathode emits electrons that are attracted to an anode when a high voltage is applied.
Why is the Crookes tube also known as a hot cathode electron tube?
-The Crookes tube is known as a hot cathode electron tube because it operates on the principle of thermionic emission, which requires the cathode to be heated to release electrons.
How does the shape of the cathode in a Crookes tube affect its operation?
-The shape of the cathode, such as being spiral, increases the surface area, which in turn increases the probability of electron emission, resulting in a higher quality x-ray production.
What is the role of the anode in a Crookes tube?
-The anode in a Crookes tube is placed just opposite the cathode and is held at a positive potential. It serves as a target for the emitted electrons, which then produce x-rays upon impact.
What is the significance of a vacuum inside the Crookes tube?
-The vacuum inside the Crookes tube is crucial as it allows the emitted electrons to travel without colliding with gas molecules, which would otherwise prevent the ionization process and x-ray production.
What material is commonly used for the filament in the cathode of a Crookes tube?
-Tungsten is commonly used for the filament in the cathode of a Crookes tube due to its high melting point and ability to withstand the high temperatures required for electron emission.
How is the electron flow controlled in a Crookes tube?
-The electron flow in a Crookes tube is controlled by applying a high voltage between the cathode and anode, which accelerates the electrons towards the anode.
What is the saturation potential in the context of a Crookes tube?
-The saturation potential refers to the voltage at which the flow of electrons from the cathode to the anode increases significantly, creating a visible glow or x-ray emission.
How can the x-ray output of a Crookes tube be controlled?
-The x-ray output can be controlled by altering the voltage applied to the tube, which in turn affects the electron flow and the intensity of the x-ray emission.
What is the advantage of a Crookes tube in terms of control over electron flow and applied voltage?
-The advantage of a Crookes tube is that it allows for independent control of the electron flow (tube current) and the applied voltage, meaning that the voltage does not have a direct impact on the current, providing flexibility in operation.
What is the composition of the window at the end of a Crookes tube through which x-rays are emitted?
-The window at the end of a Crookes tube through which x-rays are emitted is typically made of a thin piece of beryllium, which is transparent to x-rays.
Outlines
😀 Introduction to Crookes Tube
The first paragraph introduces the topic of the video, which is the Crookes tube. It explains that the Crookes tube is based on the principle of thermionic emission, which was also covered in previous videos. The paragraph provides a brief overview of how the Crookes tube works, with a cathode emitting electrons towards an anode due to a high voltage supply. The electrons then strike the anode, producing an X-ray. The paragraph also mentions that the Crookes tube is a vacuum tube, meaning there is no gas inside to interfere with the electron flow. The cathode is made of tungsten wire, which has a high melting point and low evaporation rate. Overall, this paragraph sets the stage for the video by introducing the key concepts and components involved in the operation of a Crookes tube.
😀 Advantages of Crookes Tube
The second paragraph discusses the advantages of the Crookes tube. It explains that one of the key benefits is the ability to control the electron flow and applied voltage independently of each other. This means that the current through the tube can be adjusted without affecting the voltage, providing greater flexibility and control. The paragraph also mentions that the Crookes tube operates at a saturation potential, which allows for precise control over the electron flow. Additionally, the Crookes tube is a stationary rotating device, making it more stable and reliable compared to other types of tubes. Finally, the paragraph notes that the Crookes tube serves as the basis for many other types of tubes that have been developed since then. Overall, this paragraph highlights the unique advantages and significance of the Crookes tube in the field of electronics.
Mindmap
Keywords
💡Coolidge tube
💡Thermionic emission
💡Cathode
💡Anode
💡X-rays
💡Voltage
💡Saturation potential
💡Space charge effect
💡Tungsten
💡Tube current
Highlights
The Crookes tube, also known as the hot cathode electron tube, is based on the thermionic emission principle.
Wilhelm Crookes invented the Crookes tube in 1879.
The tube consists of a cathode with a negative potential and an anode with a positive potential.
The cathode is made of a spiral tungsten wire to increase the surface area and electron emission rate.
The anode is placed just opposite the cathode and is made of a tungsten plate.
The tube is completely vacuum-sealed to prevent electron collisions with gas molecules.
The tungsten wire cathode is heated to 2500°C to emit electrons.
A voltage of 10 volts is supplied to the anode to attract the emitted electrons.
The electrons strike the anode, causing secondary electrons to be emitted and creating a glow.
The glow is brighter when more electrons are emitted and strike the anode.
The tube operates on a saturation potential where the electron flow can be controlled by varying the voltage.
The advantage of the Crookes tube is that the anode current and the applied voltage can be controlled independently.
The emitted glow is produced within all directions, creating a uniform glow around the tube.
The Crookes tube is the basis for many modern electron tubes.
The tube's window is made of beryllium to allow the glow to be visible.
The Crookes tube has many practical applications, including in electron microscopy and X-ray tubes.
The thermionic emission principle used in the Crookes tube is fundamental to the operation of modern electron devices.
Transcripts
नमस्कार दोस्तों एक्री यूनिवर्स चैनल पर
एक और फिजिक्स के इंटरेस्टिंग टॉपिक के
साथ आज आपका फिर से स्वागत है आज अपन बात
करने वाले हैं कुलिस ट्यूब के बारे में
कुलिस ट्यूब को बाकी मॉडर्न एक्सरे ट्यूब
का बेस माना जाता है ठीक है जितनी भी जो
एक्स ट्यूब है वह एक ही प्रिंसिपल पर
डिपेंड है च इज थर्मो आयनिक इमेशन
प्रिंसिपल थर्मो आयनिक एमिशन प्रिंसिपल
अपन ने पिछले वीडियोस में भी कवर किया है
आप हमारे उस वीडियो को जाके देख सकते हैं
आज अपन सिर्फ बात करने वाले हैं कुलिस
ट्यूब को
लेके तो दोस्तों कुलिस ट्यूब विल्हेम
कुलिस ने इन्वेंट की थी 1913 के अंदर 1913
के अंदर जो किस प्रिंसिपल पर बेस थी थर्मो
आयनिक एमिशन प्रिंसिपल पर और इसी
प्रिंसिपल के कारण इसको हॉट कैथोड
इलेक्ट्रॉन ट्यूब भी कहा जाता है इसमें
क्या होता है दोस्तों एक कैथोड लगा हुआ
होता है जिसमें नेगेटिव पोटेंशियल होता है
एक एनोड लगा हुआ रहता है जिस पर पॉजिटिव
पोटेंशियल होता है ठीक है कैथोड जो होता
है वह लिकल फॉर्म में होता है या स्पायरल
फॉर्म में होता है स्पाइरल फॉर्म से क्या
होता है उसका सरफेस एरिया बढ़ जाता है और
उससे इलेक्ट्रॉन के निकलने की जो रेट है
जो क्वांटिटी है उसकी प्रोबेबिलिटी बढ़
जाती है क्योंकि सरफेस एरिया बढ़ता है तो
इलेक्ट्रॉन भी ज्यादा निकलेंगे और उतनी ही
ज्यादा गुड क्वालिटी की एक्सरेज प्रोड्यूस
होगी ठीक है जो एनोड है वह कैथोड के जस्ट
अपोजिट साइड में लगा हुआ है जिसको पॉजिटिव
पोटेंशियल पर रखा गया है ठीक है और
इलेक्ट्रॉन वहां से स्ट्राइक हो रहे हैं
और एक्सरेज क्या हो रही है ऑल डायरेक्शंस
के अंदर प्रोड्यूस हो रही है अब जो एनोड
है वो भी किसका बना हुआ है आपके टंगस्टन
प्लेट का कैथोड बना हुआ है टंगस्टन वायर
का ठीक है जो एनोड है वो एक प्लेटफॉर्म
में होता
है नेक्स्ट दोस्तों अपन बात करेंगे ये
इसकी कंस्ट्रक्शन हो गई ठीक है इसमें कोई
गैस वगैरह नहीं भरी हुई रहती ट्यूब के
अंदर जिसके कारण क्या होता है जो
इलेक्ट्रॉन का प्रोडक्शन होगा ठीक है वो
आयनाइजेशन प्रोसेस के थ्रू नहीं होगा ठीक
है कंपलीटली वैक्यूट ट्यूब होती है मतलब
वैक्यूम होता है इसके अंदर तो जो
इलेक्ट्रॉन है वो गैस के मॉलिक्यूल से
नहीं टकराएंगे और आयनाइजेशन एक्साइटन
प्रोसेस इसमें नहीं होगा ठीक है जो कैथोड
है वो टंगस्टन वायर का है देखिए दोस्तों
यह
रहा यह आपका टंगस्टन है इसका सिंबल होता
है नॉर्मली डब्लू एटॉमिक नंबर इसका 74 ठीक
है स्पायरल फॉर्म में है ठीक है इसको जो
करंट दिया जाता है वह 4 एंपियर देते हैं
और वोल्टेज सप्लाई जो है वह 10 वोल्ट देते
हैं अब जो एनोड है वो टारगेट प्लेट होती
है जो कैथोड के जस्ट अपोजिट डायरेक्शन में
रखी जाती है यह आपका कैथोड हो गया और यह
आपका क्या हो गया एनोड ये इसके अपोजिट
डायरेक्शन में रखी हुई होती है और वोह
किसकी बनी हुई है टंगस्टन की बनी हुई
है नेक्स्ट दोस्तों अपन बात करेंगे इसकी
वर्किंग की वर्किंग में क्या है दोस्तों
कैथोड और एनोड के बीच हाई वोल्टेज सप्लाई
की जाती है जिसके कारण क्या होता है कैथोड
से क्या निकलते हैं इलेक्ट्रॉन निकलते हैं
और वह एनोड की तरफ क्या होते है फ्लो होता
है जब ये इलेक्ट्रॉन टारगेट के द्वारा सडन
टॉप कर दिया जाता है तो उसके अंदर कुछ
रिएक्शंस होती हैं व रिएक्शंस आपको पिछली
वीडियोस में बता दी गई है अगर आपने वह
वीडियो नहीं देखा है तो आप वहां जाके देख
सकते हैं ठीक है और जैसे ही टारगेट से
इलेक्ट्रॉन फ्लो रुकता है वहां एक्सरेज
प्रोड्यूस होती है अपन ने और भी बात की थी
99 पर क्या निकलती है हीट निकलती है और 1
पर से भी कम क्या निकलती है एक्सरेज
निकलती है ठीक है अब ये जो ट्यूब होती है
वो सैचुरेशन पोटेंशियल पर क्या की जाती है
ऑपरेट की जाती है दोस्तों सैचुरेशन
पोटेंशियल क्या होता है दोस्तों अपन ने
बात की थी स्पेस चार्ज इफेक्ट के अंदर 40
केवीपी से नीचे जो इलेक्ट्रॉन थे वह क्या
बना रहे थे कैथोड के पास में क्लाउड बना
रहे थे और उसे अपन क्या कह रहे थे स्पेस
चार्ज कह रहे थे बट जैसे जैसे वोल्टेज को
इंक्रीज किया जाता है वैसे वैसे
इलेक्ट्रॉन का फ्लो बढ़ने लगता है और
इलेक्ट्रॉन टारगेट की तरफ निकलने लगते हैं
ठीक है जिस वोल्टेज पर इलेक्ट्रॉन आगे
निकलने लगते हैं फ्रॉम कैथोड टू एनोड वो
पोटेंशियल क्या हो होता है आपका सैचुरेशन
पोटेंशियल होता है ठीक है तो उस पोटेंशियल
पर क्या होती है ट्यूब को ऑपरेट किया जाता
है द एक्सरे कैन बी कंट्रोल बाय अल्टरिंग
द वोल्टेज अप्लाइड टू द ट्यूब ठीक है जो
एक्सरेज की पेनिट्रेटिंग पावर वगैरह है वो
वोल्टेज के थ्रू क्या की जाती है कंट्रोल
की जाती है इस ट्यूब का एडवांटेज क्या है
दोस्तों जो ट्यूब करंट है मतलब इलेक्ट्रॉन
का फ्लो है और जो अप्लाइड वोल्टेज है उन
दोनों को अपन सेपरेटली क्या कर सकते हैं
कंट्रोल कर सकते हैं वो दोनों एक दूसरे से
इंडिपेंडेंट होते हैं मतलब वोल्टेज का
ट्यूब करंट पर कोई खास प्रभाव नहीं पड़ता
है यह इस ट्यूब का क्या है एडवांटेज है और
इसी के बेस पर आगे की जितने भी ट्यूब्स
हैं वो बनी हुई है और इसे ही अपन ने क्या
कह दिया कुलिस ट्यूब ठीक है आगे आने वाले
वीडियोस में अपन और ट्यूब्स के बारे में
पढ़ेंगे जो कुलिस ट्यूब के प्रिंसिपल पर
ही बेस है ठीक है स्टेशनरी रोटेटिंग ठीक
है इनके बारे में पढ़ने वाले हैं ये देखिए
दोस्तों कुलिस ट्यूब आपकी य आपका कैथोड हो
गया जिसमें नेगेटिव पोटेंशियल है या
पॉजिटिव पोटेंशियल वाला एनोड हो गया यहां
से इलेक्ट्रॉन फ्लो हो रहा है टारगेट से
टकरा रहे और यह एक्सरेज निकल रही है अब
एक्सरेज जो इमिट होती है वो कहां से
निकलती है यह होती है आपकी ट्यूब विंडो
ट्यूब विंडो किसकी बनी हुई होती है
दोस्तों बेरिलियम की बनी हुई रहती है ठीक
है आई होप आपको यह वीडियो पसंद आया होगा
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