ভ্যাকুয়াম টিউব, একসময় প্রযুক্তির অগ্রভাগে ছিল, রেডিও, টেলিভিশন সহ প্রাথমিক ইলেকট্রনিক্সের বিকাশে এবং কম্পিউটার যুগের শুরুতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিল। ভ্যাকুয়াম টিউবগুলির নীতিগুলি বোঝা আমাদের কেবল ঐতিহাসিক প্রযুক্তির একটি আভাস দেয় না বরং আধুনিক ইলেকট্রনিক্স এবং পদার্থবিদ্যার মূল বিষয়গুলির উপর আলোকপাত করে, বিশেষ করে ভ্যাকুয়াম এবং ইলেক্ট্রন প্রবাহের ধারণা।
একটি ভ্যাকুয়াম টিউব, যা একটি থার্মিয়নিক ভালভ নামেও পরিচিত, একটি যন্ত্র যা ইলেক্ট্রোডগুলির মধ্যে একটি উচ্চ ভ্যাকুয়ামে বৈদ্যুতিক প্রবাহকে নিয়ন্ত্রণ করে যেখানে একটি বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য পার্থক্য প্রয়োগ করা হয়েছে। ভ্যাকুয়াম টিউবের সহজতম রূপ দুটি ইলেক্ট্রোড নিয়ে গঠিত: একটি ক্যাথোড এবং একটি অ্যানোড (বা প্লেট), একটি খালি কাঁচ বা ধাতব ঘেরে আবদ্ধ।
ক্যাথোড: ক্যাথোড একটি উত্তপ্ত ইলেক্ট্রোড। উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হলে, এটি থার্মিয়নিক নির্গমন নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ইলেকট্রন প্রকাশ করে। এর কারণ হল ক্যাথোড গরম করার ফলে ইলেকট্রনকে যথেষ্ট শক্তি সরবরাহ করে কাজের ফাংশন কাটিয়ে উঠতে, ধাতুর পৃষ্ঠ থেকে একটি ইলেক্ট্রন অপসারণের জন্য ন্যূনতম পরিমাণ শক্তি প্রয়োজন।
কাজের ফাংশন ( \( \phi \) ) এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে: \( \phi = h \nu_0 \) যেখানে \(h\) হল প্ল্যাঙ্কের ধ্রুবক এবং \(\nu_0\) হল ইলেকট্রনের নির্গমনের ফ্রিকোয়েন্সি।
অ্যানোড (প্লেট): অ্যানোড হল ধনাত্মক চার্জযুক্ত ইলেক্ট্রোড যা ক্যাথোড দ্বারা নির্গত ইলেকট্রনকে আকর্ষণ করে। যখন অ্যানোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে একটি বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য পার্থক্য প্রয়োগ করা হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি ক্যাথোড থেকে অ্যানোডে ভ্যাকুয়ামের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হবে, এইভাবে নলের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হতে দেয়।
ভ্যাকুয়াম: বেষ্টনীতে বায়ু বা কোন পদার্থের অনুপস্থিতি নিশ্চিত করে যে ইলেকট্রনগুলি বায়ুর অণুর সাথে সংঘর্ষ ছাড়াই ক্যাথোড থেকে অ্যানোডে ভ্রমণ করতে পারে। এই ভ্যাকুয়াম অবস্থাই ভ্যাকুয়াম টিউবকে এর নাম দেয় এবং এটির অপারেশনের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
মৌলিক ভ্যাকুয়াম টিউবে দুটি ইলেক্ট্রোড থাকলেও, বিভিন্ন কার্য সম্পাদনের জন্য আরও জটিল টিউব তৈরি করা হয়েছে:
ট্রানজিস্টরের মতো সলিড-স্টেট ডিভাইস দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রতিস্থাপিত হওয়া সত্ত্বেও, ভ্যাকুয়াম টিউবগুলি এখনও তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে নির্দিষ্ট এলাকায় অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পায়:
ভ্যাকুয়াম টিউবগুলির ক্রিয়াকলাপটি আরও ভালভাবে বোঝার জন্য, আসুন ট্রায়োড পরীক্ষা করা যাক, যা সংকেত পরিবর্ধনের ধারণাটি প্রবর্তন করে:
সংকেত প্রসারিত করার জন্য ট্রায়োডের ক্ষমতা বৈদ্যুতিন যোগাযোগে বৈপ্লবিক পরিবর্তন এনেছে, যা পরিষ্কার রেডিও সম্প্রচার, টেলিভিশনের বিকাশ এবং প্রাথমিক কম্পিউটারগুলির জন্য অনুমতি দিয়েছে।
ভ্যাকুয়াম টিউবগুলির অপারেশনে পদার্থবিজ্ঞানের কয়েকটি মূল নীতি জড়িত:
ভ্যাকুয়াম টিউবগুলি অতীতের ধ্বংসাবশেষের মতো মনে হতে পারে, তবে তাদের পরিচালনার নীতিগুলি ইলেকট্রনিক্স ক্ষেত্রের ভিত্তি এবং ভ্যাকুয়ামে ইলেকট্রনগুলির আচরণের জন্য বাধ্যতামূলক অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। ভ্যাকুয়াম টিউব বোঝার মাধ্যমে, আমরা ইলেকট্রনিক ডিভাইসের বিবর্তন এবং তাদের ক্রিয়াকলাপ নিয়ন্ত্রণকারী অন্তর্নিহিত পদার্থবিজ্ঞানের জন্য গভীর উপলব্ধি অর্জন করি। যদিও সলিড-স্টেট প্রযুক্তি বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনে ভ্যাকুয়াম টিউবগুলিকে ব্যাপকভাবে প্রতিস্থাপন করেছে, ভ্যাকুয়াম টিউবের উত্তরাধিকার এবং বিশেষ ব্যবহারগুলি তাদের অধ্যয়নের একটি আকর্ষণীয় বিষয় করে চলেছে।
