إغنيترون

الإغنيترون نوع من الأنابيب المملوءة بالغاز، يُستخدم كمقوم تيار متحكم به، ويعود تاريخه إلى ثلاثينيات القرن العشرين. اخترعه جوزيف سليبيان أثناء عمله لدى شركة وستنجهاوس ، التي كانت الشركة المصنعة الأصلية، وتمتلك حقوق العلامة التجارية "إغنيترون". يشبه الإغنيترون صمامات قوس الزئبق ، لكنه يختلف عنها في طريقة إشعال القوس. يعمل الإغنيترون بطريقة مشابهة للثايراترون ؛ إذ تُفعّل نبضة كهربائية في قطب الإشعال الجهاز، مما يسمح بتدفق تيار عالٍ بين قطبي الكاثود والأنود . بعد تشغيله، يجب خفض التيار المار عبر الأنود إلى الصفر لإعادة الجهاز إلى حالته غير الموصلة. يُستخدم الإغنيترون للتحكم في التيارات العالية في التطبيقات الصناعية الثقيلة.

عادةً ما يكون جهاز الإغنيترون عبارة عن وعاء فولاذي كبير يحتوي على حوض من الزئبق في قاعه، والذي يعمل كمهبط أثناء التشغيل. أما المصعد، فيتكون من أسطوانة كبيرة من الجرافيت أو معدن مقاوم للحرارة ، مثبتة فوق حوض الزئبق بواسطة وصلة كهربائية معزولة . ويتم تمرير تيار كهربائي عالٍ لفترة وجيزة عبر قطب إشعال (يُسمى المُشعل )، مصنوع من مادة شبه موصلة مقاومة للحرارة مثل كربيد السيليكون، ^{[ 1 ]} مما يُنتج نفحة من بلازما الزئبق الموصلة للكهرباء . وتربط البلازما بسرعة الفراغ بين حوض الزئبق والمصعد، مما يسمح بتوصيل كهربائي قوي بين الأقطاب الرئيسية. وعلى سطح الزئبق، يؤدي التسخين الناتج عن القوس الكهربائي إلى تحرير أعداد كبيرة من الإلكترونات التي تساعد في الحفاظ على قوس الزئبق . وبذلك، يعمل سطح الزئبق كمهبط، ويكون التيار عادةً في اتجاه واحد فقط. بمجرد إشعاله، سيستمر الإغنيترون في تمرير التيار حتى يتم قطع التيار خارجيًا أو ينعكس الجهد المطبق بين الكاثود والأنود. ^{[ 2 ]}

استُخدمت الإغنيترونات لفترة طويلة كمقومات تيار عالية في المنشآت الصناعية والخدمية الكبرى، حيث يتطلب الأمر تحويل آلاف الأمبيرات من التيار المتردد إلى تيار مستمر ، كما هو الحال في مصاهر الألومنيوم . واستُخدمت الإغنيترونات للتحكم في التيار في آلات اللحام الكهربائي. كما تم التحكم في المحركات الكهربائية الكبيرة بواسطة الإغنيترونات باستخدام تقنية البوابات، بطريقة مشابهة لأجهزة أشباه الموصلات الحديثة مثل مقومات السيليكون المتحكم بها والترياكات . واستخدمت العديد من القاطرات الكهربائية الإغنيترونات مع المحولات لتحويل التيار المتردد عالي الجهد من الخطوط العلوية إلى تيار مستمر منخفض الجهد نسبيًا لتشغيل محركات الجر . وكانت قاطرات الشحن E44 التابعة لسكك حديد بنسلفانيا مزودة بالإغنيترونات، وكذلك قاطرة الشحن الروسية ВЛ-60 . وفي العديد من التطبيقات الحديثة، تم استبدال الإغنيترونات ببدائل الحالة الصلبة.

نظرًا لمقاومتها العالية للتلف الناتج عن التيار الزائد أو الجهد العكسي، لا تزال أجهزة الإغنيترون تُصنّع وتُستخدم بدلًا من أشباه الموصلات في بعض التطبيقات. على سبيل المثال، لا تزال أجهزة الإغنيترون المصممة خصيصًا "للنبضات" تُستخدم في بعض تطبيقات الطاقة النبضية . تستطيع هذه الأجهزة تبديل مئات الكيلو أمبيرات وتحمّل جهد يصل إلى 50  كيلو فولت. غالبًا ما تُصنع المصاعد في هذه الأجهزة من معدن مقاوم للحرارة، عادةً الموليبدينوم ، لتحمّل التيار العكسي أثناء التفريغ الرنيني (أو التذبذبي) دون تلف. تعمل أجهزة الإغنيترون "للنبضات" عادةً بدورة تشغيل منخفضة جدًا . وكثيرًا ما تُستخدم لتبديل بنوك المكثفات عالية الطاقة أثناء التشكيل الكهرومغناطيسي أو التشكيل الكهروهيدروليكي ، أو لإجراء قصر دارة طارئ لمصادر الطاقة عالية الجهد ( تبديل "القاطع" ).

على الرغم من أن المبادئ الأساسية لكيفية تشكل القوس، إلى جانب العديد من جوانب البناء، تشبه إلى حد كبير الأنواع الأخرى من صمامات قوس الزئبق، إلا أن صمامات الإغنيترون تختلف عن صمامات قوس الزئبق الأخرى في أن القوس يتم إشعاله في كل مرة تبدأ فيها دورة التوصيل، ثم ينطفئ عندما ينخفض ​​التيار إلى ما دون عتبة حرجة.

في أنواع أخرى من صمامات القوس الزئبقي، يُشعل القوس مرة واحدة فقط عند تشغيل الصمام لأول مرة، ثم يبقى مشتعلاً بشكل دائم، بالتناوب بين المصعد الرئيسي ومصعد مساعد منخفض الطاقة أو دائرة الحفاظ على التيار . علاوة على ذلك، يلزم وجود شبكات تحكم لضبط توقيت بدء التوصيل.

تتيح عملية إشعال القوس الكهربائي في وقت محدد لكل دورة لجهاز الإشعال الاستغناء عن المصعد المساعد وشبكات التحكم المطلوبة في صمامات قوس الزئبق الأخرى. مع ذلك، يتمثل أحد عيوب هذا الجهاز في ضرورة وضع قطب الإشعال بدقة متناهية، بحيث يلامس سطح حوض الزئبق بالكاد، مما يعني ضرورة تركيب أجهزة الإشعال بدقة عالية ضمن نطاق بضع درجات من الوضع الرأسي.

• إكسيترون
• تريجاترون
• ثيراترون
• الثايرستور
• كريترون
• فجوة شرارة مُحفزة
• طاقة نبضية
• صمام قوس الزئبق

• دراسة شاملة لأجهزة الإشعال عالية الطاقة ، ديانا لين لوري
• تحلّ مفاتيح أشباه الموصلات محل الثايراترون والإغنيترون.
• موسوعة بريتانيكا الإلكترونية – إغنيترون
• إلكتروبيديا - إغنيترون