Катодни тръби. Електростатични електроннолъчеви тръби

След системата за отклонение електроните попадат върху екрана на CRT. Екранът се състои от тънък слой фосфор, нанесен върху него вътрешна повърхносткрайната част на балона и способен да свети интензивно, когато е бомбардиран с електрони.

В някои случаи проводящ тънък слой от алуминий се нанася върху фосфорния слой. Свойствата на екрана се определят от неговия

характеристики и параметри. Основните параметри на екрана включват: първиИ втори критичен потенциал на екрана, яркост на светене, светлинна ефективност, продължителност на последващото сияние.

Потенциал на екрана. Когато екранът е бомбардиран от поток от електрони от неговата повърхност, възниква вторична емисия на електрони. За да се премахнат вторичните електрони, стените на тръбата в близост до екрана са покрити с проводящ графитен слой, който е свързан към втория анод. Ако това не бъде направено, тогава вторичните електрони, връщайки се към екрана, заедно с първичните, ще намалят неговия потенциал. В този случай се създава спирачна сила в пространството между екрана и втория анод. електрическо поле, който ще отразява електроните на лъча. По този начин, за да се елиминира спирачното поле, е необходимо да се премахне електрическият заряд, носен от електронния лъч от повърхността на непроводимия екран. Почти единственият начин за компенсиране на заряда е използването на вторична емисия. Когато електроните падат върху екрана, те кинетична енергиясе преобразува в светеща енергия на екрана, загрява го и предизвиква вторично излъчване. Стойността на коефициента на вторична емисия o определя потенциала на екрана. Коефициентът на вторична електронна емисия a = / in // l (/„ е токът на вторичните електрони, / l е токът на лъча или токът на първичните електрони) от повърхността на екрана в широк диапазон от промени в енергията първични електрони надвишава единица (фиг. 12.8, О < 1 на участке О Акрива при V < С/ кр1 и при 15 > S/cr2).

При И < (У кр1 число уходящих-от экрана вторичных электронов меньше числа первичных, что приводит к накоплению отрицательного заряда на экране, формированию тормозящего поля для электронов луча в пространстве между вторым анодом и экраном и их отражению; свечение экрана отсутствует. Потенциал и l2= Г/крР, съответстваща на точка А на фиг. 12.8, т.нар първи критичен потенциал.

При C/a2 = £/cr1 потенциалът на екрана е близо до нула.

Ако енергията на лъча стане по-голяма от e£/cr1, тогава о > 1 и екранът започва да се зарежда

Ориз. 12.8

спрямо последния анод на прожектора. Процесът продължава, докато потенциалът на екрана стане приблизително равен на потенциала на втория анод. Това означава, че броят на електроните, напускащи екрана, е равен на броя на падащите. В диапазона на промените в енергията на лъча от e£/cr1 до C/cr2 c > 1 и потенциалът на екрана е доста близък до потенциала на анода на проектора. При и &2 > N cr2 вторичен емисионен коефициент a< 1. Потенциал экрана вновь снижается, и у экрана начинает формироваться тормозящее для электронов луча поле. Потенциал И kr2 (съответства на точката INна фиг. 12.8) се наричат втори критичен потенциалили максимален потенциал.

При енергии на електронен лъч по-високи e11 kr2Яркостта на екрана не се увеличава. За различни екрани Г/кр1 = = 300...500 V, и kr2= 5...40 kV.

Ако е необходимо да се получи висока яркост, потенциалът на екрана се поддържа принудително равен на потенциала на последния електрод на прожектора с помощта на проводящо покритие. Проводимото покритие е електрически свързано с този електрод.

Светлинна мощност. Това е параметър, който определя съотношението на интензитета на светлината J cv,излъчен от люминофора, перпендикулярен на повърхността на екрана, спрямо мощността на падащия на екрана електронен лъч R el:

Светлинният поток μ определя ефективността на луминофора. Не цялата кинетична енергия на първичните електрони се преобразува във видима радиационна енергия; част от нея отива за нагряване на екрана, вторична електронна емисия и радиация в инфрачервения и ултравиолетовия спектрален диапазон. Светлинната мощност се измерва в кандели на ват: за различните екрани тя варира в рамките на 0,1... 15 cd/W. При ниски скорости на електроните се получава сияние в повърхностния слой и част от светлината се абсорбира от луминофора. Тъй като енергията на електроните се увеличава, светлинният поток се увеличава. Въпреки това, при много високи скорости, много електрони проникват през фосфорния слой, без да предизвикват възбуждане, и се получава намаляване на светлинния поток.

Яркост на сиянието. Това е параметър, който се определя от силата на светлината, излъчвана по посока на наблюдателя с единица квадратен метърравномерно светеща повърхност. Яркостта се измерва в cd/m2. Зависи от свойствата на луминофора (характеризира се с коефициент А), плътността на тока на електронния лъч y, потенциалната разлика между катода и екрана IIи минимален потенциал на екрана 11 0, при което все още се наблюдава луминесценция на екрана. Яркостта на сиянието се подчинява на закона

Експонентни стойности p yпотенциал £/ 0 за различните луминофори варират в границите от 1...2,5 и

30...300 V. На практика линейният характер на зависимостта на яркостта от плътността на тока y се поддържа до приблизително 100 μA/cm 2. При висока плътност на тока луминофорът започва да се нагрява и изгаря. Основният начин за увеличаване на яркостта е увеличаването И.

Резолюция. Този важен параметър се определя като способността на CRT да възпроизвежда детайли на изображението. Разделителната способност се оценява от броя на отделно различими светещи точки или линии (линии), съответстващи на 1 cm 2 от повърхността или 1 cm височина на екрана, или цялата височина работна повърхностекран. Следователно, за да се увеличи разделителната способност, е необходимо да се намали диаметърът на лъча, т.е. необходим е добре фокусиран тънък лъч с диаметър десети от mm. Колкото по-нисък е токът на лъча и колкото по-високо е ускоряващото напрежение, толкова по-висока е разделителната способност. В този случай се постига най-доброто фокусиране. Разделителната способност също зависи от качеството на фосфора (големите фосфорни зърна разсейват светлината) и наличието на ореоли в резултат на пълно вътрешно отражениев стъклената част на екрана.

Продължителност на следсветенето. Времето, през което яркостта на сиянието намалява до 1% от максимална стойност, се нарича време за запазване на екрана. Всички екрани са разделени на екрани с много къси (по-малко от 10 5 s), къси (10“ 5 ...10“ 2 s), средни (10 2 ...10 1 s), дълги (10 Ch.Lb s ) и много дълго (повече от 16 s) последващо сияние. Лампите с къса и много къса устойчивост се използват широко в осцилографията, а със средна устойчивост - в телевизията. Радарните индикатори обикновено използват тръби с дълготрайна устойчивост.

В радарните тръби често се използват дълготрайни екрани с двуслойно покритие. Първият слой луминофор - с кратко последващо сияние от син цвят- се възбужда от електронен лъч, а вторият - с жълтоблясък и дълго следсветене - възбужда се от светлината на първия слой. При такива екрани е възможно да се получи послесветене до няколко минути.

Видове екрани. Много голямо значениеима цвета на светене на фосфора. В осцилографската технология при визуално наблюдение на екрана се използват CRT със зелено сияние, което най-малко уморява окото. Цинковият ортосиликат, активиран с манган (вилемит), има този цвят на светене. За фотография се предпочитат екрани със син цвят на излъчване, характерен за калциевия волфрамат. В телевизионни приемници с черно-бяло изображениеопитвайки се да получа бял цвят, за които се използват луминофори от два компонента: син и жълт.

Следните луминофори също се използват широко за производството на екранни покрития: цинкови и кадмиеви сулфиди, цинкови и магнезиеви силикати, оксиди и оксисулфиди на редкоземни елементи. Фосфорите на базата на редкоземни елементи имат редица предимства: те са по-устойчиви на различни влияния от сулфидните, доста ефективни, имат по-тясна спектрална лента на излъчване, което е особено важно при производството на цветни кинескопи, където висок цвят изисква се чистота и т.н. Като пример е сравнително широко използваният луминофор на основата на итриев оксид, активиран от европий U 2 0 3: Ey. Този луминофор има тясна емисионна лента в червената област на спектъра. Добри характеристикиСъществува и луминофор, състоящ се от итриев оксисулфид с примес на европий Y 2 0 3 8: Eu, който има максимален интензитет на излъчване в червено-оранжевата област на видимия спектър и по-добра химическа устойчивост от фосфора Y 2 0 3: Eu .

Алуминият е химически инертен, когато взаимодейства с екранни фосфори, лесно се нанася върху повърхността чрез изпаряване във вакуум и отразява добре светлината. Недостатъците на алуминизираните екрани включват факта, че алуминиевият филм абсорбира и разпръсква електрони с енергия по-малка от 6 keV, така че в тези случаи светлинният поток пада рязко. Например, светлинната ефективност на алуминизиран екран при енергия на електроните от 10 keV е приблизително 60% по-голяма, отколкото при 5 keV. Тръбните екрани имат правоъгълна или кръгла форма.

Катодни лъчеви тръби (CRT) с електростатичен контрол,т.е. с фокусиране и отклонение на лъча електрическо поле, наричан за краткост електростатични тръби,особено широко използвани в осцилоскопите.

Ориз. 20.1. Принципът на устройството (а) и конвенционалното графично обозначение (б) на електростатична катодно-лъчева тръба

На фиг. Фигура 20.1 показва принципа на проектиране на най-простия тип електростатична тръба и нейното представяне в диаграми. Тръбният балон има цилиндрична форма с конусовидно или цилиндрично разширение по-голям диаметър. Нанася се върху вътрешната повърхност на основата на разширената част флуоресцентен екран LE- слой от вещества, способни да излъчват светлина при удар с електрони. Вътре в тръбата има електроди, които имат проводници, обикновено върху щифтовете на основата (за да се опрости фигурата, проводниците минават директно през стъклото на цилиндъра).

катод ДА СЕОбикновено има индиректно нагрят оксиден под формата на цилиндър с нагревател. Катодният извод понякога се комбинира с един нагревателен извод. Оксидният слой се отлага на дъното на катода. Около катода има управляващ електрод т.нар модулатор (М), с цилиндрична форма с дупка на дъното. Този електрод служи за контролиране на плътността на електронния поток и за неговото предварително фокусиране. Към модулатора се подава отрицателно напрежение (обикновено десетки волта). Тъй като това напрежение се увеличава, повече електрони се връщат към катода. При някакво отрицателно напрежение на модулатора, тръбата е блокирана.

Следните електроди, също с цилиндрична форма, са аноди. В най-простия случай има две. На втори анод А 2 напрежението варира от 500 V до няколко киловолта (понякога 10 - 20 kV), а при първи анод А 1 напрежението е няколко пъти по-малко. Вътре в анодите има прегради с отвори (диафрагми). Под въздействието на ускоряващото поле на анодите електроните придобиват значителна скорост. Окончателното фокусиране на електронния поток се извършва с помощта на неравномерно електрическо поле в пространството между анодите, както и благодарение на диафрагмите. По-сложните системи за фокусиране съдържат по-голям бройцилиндри

Нарича се система, състояща се от катод, модулатор и аноди електронен прожектор (електронен пистолет)и служи за създаване на електронен лъч, т.е. тънък поток от електрони, излитащи от висока скоростот втория анод до флуоресцентния екран.

По пътя на електронния лъч две двойки са разположени под прав ъгъл една спрямо друга отклоняващи плочи Pх И Пг . Приложеното към тях напрежение създава електрическо поле, което отклонява електронния лъч към положително заредената плоча. Полето на плочите е напречно за електроните. В такова поле електроните се движат по параболични траектории и след като го напуснат, те се движат праволинейно по инерция, т.е. електронният лъч получава ъглово отклонение. Колкото по-голямо е напрежението върху плочите, толкова повече се отклонява лъчът и толкова повече светещият, т.нар. електронно петно,произтичащи от електронни удари.

Плочи Пг отклоняват лъча вертикално и се наричат плочи за вертикално отклонение ("Y" плочи),и чиниите Пх - хоризонтални отклоняващи плочи ("X" плочи).Една плоча от всяка двойка понякога е свързана към корпуса на оборудването (шасито), т.е. има нулев потенциал. Това включване на плочи се нарича асиметричен.За да се предотврати създаването на електрическо поле между втория анод и корпуса, което влияе върху полета на електроните, вторият анод обикновено също е свързан към корпуса. Тогава, при липса на напрежение върху отклоняващите плочи, между тях и втория анод няма да има поле, действащо върху електронния лъч.

Ориз. 20.2. Захранване на електростатичната тръба от два източника

Тъй като вторият анод е свързан към корпуса, катодът, който има висок отрицателен потенциал, равен на напрежението на втория анод, трябва да бъде добре изолиран от корпуса. Когато захранването е включено, докосването на проводниците на катода, модулатора и веригата с нажежаема жичка е опасно. Тъй като електронният лъч може да бъде повлиян от външни електрически и магнитни полета, тръбата често се поставя в екранираща кутия от мека стомана.

Светенето на луминесцентния екран се обяснява с възбуждането на атомите на екранното вещество. Електроните, удряйки екрана, предават енергията си на атомите на екрана, при което един от електроните се премества в орбита, по-отдалечена от ядрото. Когато електрон се върне обратно в своята орбита, той се освобождава квант на лъчиста енергия (фотон)и се наблюдава сияние. Това явление се нарича катодолуминесценция,и се наричат ​​веществата, които светят под удара на електрони катодолуминофориили просто луминофори.

Електроните, удрящи екрана, могат да го заредят отрицателно и да създадат забавящо поле, което намалява тяхната скорост. Това ще намали яркостта на екрана и може напълно да попречи на електроните да достигнат до екрана. Следователно е необходимо да се премахне отрицателният заряд от екрана. За да направите това, нанесете върху вътрешната повърхност на цилиндъра проводим слой.Обикновено е графит и се нарича аквадаг. Akvadag е свързан към втория анод. Вторичните електрони, избити от екрана от удари от първични електрони, летят към проводящия слой. След като вторичните електрони напуснат, потенциалът на екрана обикновено е близък до потенциала на проводящия слой. Някои тръби имат проводник от проводимия слой ( PSна фигурата), който може да се използва като допълнителен анод с по-високо напрежение. В този случай електроните се ускоряват допълнително след отклонение в системата от отклоняващи пластини (т.нар. постакселерация).

Проводимият слой също предотвратява образуването на отрицателни заряди по стените на цилиндъра от навлизащите там електрони. Тези заряди могат да създадат допълнителни полета, които нарушават нормалната работа на тръбата. Ако в тръбата няма проводящ слой, тогава вторичните електрони напускат екрана към отклоняващите плочи и втория анод.

Всички тръбни електроди обикновено се монтират с помощта на метални държачи и изолатори стъклен крактръби.

Силови вериги. Захранващите вериги на електростатичната тръба са показани на фиг. 20.2. DC напреженията се подават към електродите от два токоизправителя д 1 И д 2 . Първият трябва да произвежда високо напрежение (стотици и хиляди волта) при ток от единици милиампери, източникът д 2 - напрежението е няколко пъти по-ниско. Други каскади, работещи заедно с тръбата, също се захранват от същия източник. Следователно, той е проектиран за ток от десетки милиампера.

Електронният прожектор се захранва чрез разделител, състоящ се от резистори Р 1 Р 2 , Р 3 и Р 4 . Тяхното съпротивление обикновено е високо (стотици килоома), така че делителят консумира малко ток. Самата тръба също консумира малко ток: в повечето случаи десетки или стотици микроампера.

Променлив резистор Р 1 е контрол на яркостта.Той регулира отрицателното напрежение на модулатора, който се отстранява от дясната секция Р 1 Увеличаване на това напрежение с абсолютна стойностнамалява броя на електроните в лъча и, следователно, яркостта на сиянието.

За регулиране на фокусирането на лъчаслужи като променлив резистор Р 3 , с помощта на които се изменя напрежението на първия анод. В този случай потенциалната разлика се променя и следователно силата на полето между анодите. Ако, например, потенциалът на първия анод се понижи, потенциалната разлика между анодите ще се увеличи, полето ще стане по-силно и неговият фокусиращ ефект ще се увеличи. Тъй като напрежението на първия анод Uи 1 не трябва да се намалява до нула или да се увеличава до напрежението на втория анод Uа 2 , резисторите се вкарват в делителя Р 2 И Р 4

Второ анодно напрежение Uа 2 малко по-малко от напрежението д 1 (разликата е спадът на напрежението през резистора Р 1 ). Трябва да се помни, че скоростта на електроните, излизащи от прожектора, зависи само от напрежението на втория анод, но не и от напрежението на модулатора и първия анод. Някои електрони удрят анодите, особено ако анодите имат диафрагми. Следователно токове в части от милиампера протичат в анодните вериги и се затварят през източника д 1 . Например, електроните на тока на първия анод се движат в посока от катода към анода, след това през дясната част на резистора Р 3 и през резистор Р 4 в плюс на източника д 1 по-навътре в него и през резистор Р 1 към катода.

Променливите резистори се използват за първоначално настройване на светлинното петно ​​на екрана. Р 5 и Р 6 , свързан към източник д 2 . Двигателите на тези резистори чрез резистори Р 7 и Р 8 с високо съпротивление са свързани към отклонителните плочи. В допълнение, с помощта на резистори Р 9 И Р 10 , имайки същото съпротивление, се установява точка с нулев потенциал, свързана с корпуса. На резистори Р 5 и Р 6 в краищата потенциалите са +0,5 д 2 и -0,5 д 2, а техните средни точки имат нулев потенциал. Когато резисторът се плъзга Р 5 , Р 6 са в средно положение, тогава напрежението на отклоняващите пластини е нула. Чрез преместване на плъзгачите от средно положение е възможно да се прилагат различни напрежения към плочите, отклонявайки електронния лъч вертикално или хоризонтално и създавайки светещо петно ​​във всяка точка на екрана.

Към отклонителните плочи чрез свързващи кондензатори ° С 1 и СЪС 2 също се подава променливо напрежение, например напрежението, което се тества при използване на осцилографска тръба. Без кондензатори, отклоняващите плочи биха били шунтирани към постоянно напрежение от вътрешното съпротивление на източника на променливо напрежение. При ниско вътрешно съпротивление, постояннотоковото напрежение върху отклоняващите плочи ще намалее рязко. От друга страна, източникът на променливо напрежение понякога произвежда постоянно напрежение, което е нежелателно да се прилага към отклоняващите пластини. В много случаи също е неприемливо постоянното напрежение, присъстващо във веригите на дефлекторната плоча, да навлезе в източника на променливо напрежение.

Резистори Р 7 и Р 8 включени, за да се увеличи входното съпротивление на отклонителната система за източници на променливо напрежение. Без такива резистори тези източници биха били натоварени със значително по-малко съпротивление, осигурено само от резисторите Р 5 , Р 6 и резистори Р 9 , Р 10 . В този случай резистори Р 7 и Р 8 не намалявайте постоянното напрежение, подавано към отклоняващите плочи, тъй като през тях не протичат постоянни токове.

Полезният ток е токът на електронния лъч. Електроните на този ток се движат от катода към луминесцентния екран и избиват вторични електрони от последния, които летят към проводящия слой и след това се придвижват към плюса на източника д 1 , след това през вътрешното си съпротивление и резистор Р 1 към катода.

Ориз. 20.3. Първата електронна леща за прожектор

Тръбните електроди могат да се захранват с помощта на други опции, например от един източник на високо напрежение.

Електронни прожектори. Електронен прожекторпредставлява електронно-оптична система,състоящ се от няколко електростатични електронни лещи.Всяка леща се формира от нееднородно електрическо поле, което причинява кривината на траекториите на електроните (напомнящо пречупването на светлинните лъчи в оптичните лещи), а също така ускорява или забавя електроните.

Най-простият прожектор съдържа две лещи. Първият обектив, или обектив с предварително фокусиране,образуван от катода, модулатора и първия анод. На фиг. Фигура 20.3 показва полето в тази част на прожектора. Еквипотенциални повърхностиса показани с плътни линии, а линиите на полето с тирета. Както можете да видите, част от силовите линии от първия анод отиват към пространствения заряд близо до катода, а останалата част към модулатора, който има по-нисък отрицателен потенциал от катода. Линия BB´условно разделя терена на две части. Лявата страна на полето фокусира потока от електрони и им придава скорост. Дясната страна на полето допълнително ускорява електроните и донякъде ги разпръсква. Но ефектът на разсейване е по-слаб от ефекта на фокусиране, тъй като в дясната част на полето електроните се движат с по-висока скорост.

Ориз. 20.4. Електронни траектории в първата леща на електронен прожектор

Разглежданото поле е подобно на система от две лещи - събиранеИ разсейване.Събиращата леща е по-силна от разсейващата леща и системата като цяло фокусира. Движението на електронните потоци обаче се извършва по различни закони от пречупването на светлинните лъчи в лещите.

На фиг. Фигура 20.4 показва траекториите на електроните за най-външните електронни лъчи, излизащи от катода. Електроните се движат заедно криволинейни траектории. Техните потоци са съсредоточени и се пресичат в малка област т.нар първа пресечкаили пресичанеи в повечето случаи се намира между модулатора и първия анод.

Първи обектив късо хвърляне,тъй като скоростта на електроните в него е относително ниска и техните траектории са доста силно извити.

Тъй като отрицателното напрежение на модулатора нараства по абсолютна стойност, потенциалната бариера в близост до катода се увеличава и все по-малко електрони могат да я преодолеят. Токът на катода намалява и следователно токът на електронния лъч и яркостта на екрана намаляват. Потенциалната бариера се увеличава в по-малка степен в близост до централната част на катода, тъй като тук ускоряващото поле, проникващо от първия анод през отвора на модулатора, е по-силно повлияно. При определено отрицателно напрежение на модулатора потенциалната бариера в краищата на катода се увеличава толкова много, че електроните вече не могат да я преодолеят. Работна остава само централната част на катода. По-нататъшното увеличаване на отрицателното напрежение намалява площта на работната част на катода и в крайна сметка го намалява до нула, т.е. тръбата е заключена. По този начин контролът на яркостта е свързан с промяна в площта на работната повърхност на катода.

Ориз. 20.5. Втора фокусираща леща на електронния прожектор

Ориз. 20.6. Електронен прожектор с ускоряващ (екраниращ) електрод

Нека разгледаме фокусирането на електронния лъч във втората леща, т.е. в система от два анода (фиг. 20.5, а). Линия BB´разделя полето между анодите на две части. Лявата част на полето получава отклоняващ се електронен поток, който се фокусира, а потокът се разсейва в дясната част на полето. Ефектът на разсейване е по-слаб от ефекта на фокусиране, тъй като скоростта на електроните в дясната част на полето е по-висока, отколкото в лявата. Цялото поле е подобно на оптична система, състояща се от събирателна и разсейваща леща (фиг. 20.5, b). Тъй като скоростите на електроните в полето между анодите са високи, системата се оказва телефотоТова е необходимо, тъй като е необходимо да се фокусира електронният лъч върху екран, разположен доста далеч.

С нарастване на потенциалната разлика между анодите (напрежението на първия анод намалява), напрежението на полето се увеличава и ефектът на фокусиране се засилва. По принцип е възможно да се регулира фокусирането чрез промяна на напрежението на втория анод, но това е неудобно, тъй като скоростта на електроните, излизащи от прожектора, ще се промени, което ще доведе до промяна в яркостта на светенето на екрана и ще повлияе на отклонението на лъча от отклоняващите пластини.

Недостатъкът на описания прожектор е взаимното влияние на контрола на яркостта и фокусирането. Промяната в потенциала на първия анод влияе на яркостта, тъй като този анод действа със своето поле върху потенциалната бариера в близост до катода. И промяната в напрежението на модулатора измества областта на първото пресичане на електронните траектории по оста на тръбата, което нарушава фокусирането. В допълнение, затъмняването променя тока на първия анод и тъй като в неговата верига са включени резистори с високи съпротивления, напрежението върху него се променя, което води до разфокусиране. Промяната на тока на втория анод не влияе на фокусирането, тъй като във веригата на този анод няма включени резистори и следователно напрежението върху него не може да се промени.

В момента се използват прожектори, в които има допълнителен, ускоряване (екраниране) електрод(фиг. 20.6). Той е свързан към втория анод и напрежението върху него е постоянно. Поради екраниращия ефект на този електрод, промяната на потенциала на първия анод при регулиране на фокусирането практически не променя полето на катода.

Фокусиращата система, състояща се от ускоряващ електрод и два анода, работи по следния начин. Полето между първия и втория анод е същото, както е показано на фиг. 20.5, а. Той извършва фокусирането, както беше обяснено по-рано. Между ускоряващия електрод и първия анод има неравномерно поле, подобно на полето между анодите, но не ускоряващо, а забавящо. Електроните, летящи в това поле в отклоняващ се поток, се разпръскват в лявата половина на полето и се фокусират в дясната половина. В този случай ефектът на фокусиране е по-силен от ефекта на разсейване, тъй като в дясната половина на полето скоростта на електроните е по-ниска. По този начин фокусирането се извършва и в областта между ускоряващия електрод и първия анод. Колкото по-ниско е напрежението на първия анод, толкова по-висока е силата на полето и толкова по-силно е фокусирането.

Ориз. 20.7. Електростатично отклонение на лъча

За да се гарантира, че контролът на яркостта има по-малко влияние върху фокусирането, първият анод е направен без диафрагми (фиг. 20.6). Електроните не достигат до него, т.е. токът на първия анод е нула. Съвременните електронни проектори произвеждат светещо петно ​​върху екрана с диаметър не по-голям от 0,002 от диаметъра на екрана.

Електростатично отклонение на лъча. Отклонението на електронния лъч и светещото петно ​​на екрана е пропорционално на напрежението върху отклоняващите пластини. Коефициентът на пропорционалност в тази зависимост се нарича чувствителност на тръбата.Ако означим вертикалното отклонение на петното с y,и напрежението върху Y плочите е през Uг , Че

г = Сг Uг , (20.1)

Където Сг - чувствителност на тръбата за “Y” пластини.

Подобно на това, хоризонталното отклонение на петното

х = Сх Uх. (20.2)

По този начин чувствителността на електростатичната тръба е съотношението на отклонението на светещото петно ​​върху екрана към съответното напрежение на отклонение:

Сх = х/Uх И Сг = y/Uг . (20.3)

С други думи, чувствителността е отклонението на светещото петно ​​за 1 V напрежение на отклонение. Чувствителността се изразява в милиметри на волт. Понякога чувствителността се разбира като реципрочна на Сх или Сг , и го изразете във волтове на милиметър.

Формулите (20.3) не означават, че чувствителността е обратно пропорционална на отклоняващото напрежение. Ако го увеличите няколко пъти Uг , тогава ще се увеличи със същата сума y,и значението Сг ще остане непроменена. следователно Сг не зависи от Uг . Чувствителността варира от 0.1 - 1.0 mm/V. Зависи от режима на работа и някои геометрични размери на тръбата (фиг. 20.7):

С = лмн л /(2dUа 2) , (20.4)

Където л pl - дължина на отклонителните плочи; л- разстояние от средата на плочите до екрана; д - разстояние между плочите; Uа 2 - напрежение на втория анод.

Тази формула не е трудна за обяснение. С увеличение л pl електронът лети по-дълго в отклоняващото поле и получава по-голямо отклонение. За същото ъглово отклонение, изместването на светещото петно ​​върху екрана се увеличава с увеличаване на разстоянието л. Ако увеличите д, тогава силата на полето между плочите и следователно отклонението ще намалее. Увеличаване на напрежението Uа 2 води до намаляване на отклонението, защото се увеличава скоростта, с която електроните летят през полето между плочите.

Нека разгледаме възможността за увеличаване на чувствителността въз основа на формула (20.4). Увеличаване на разстоянието лнежелателно, тъй като прекалено дългата тръба е неудобна за използване. Ако увеличите л pl или намали д, тогава е невъзможно да се получи значително отклонение на лъча, тъй като той ще удари плочите. За да се предотврати това, плочите са огънати и разположени една спрямо друга, както е показано на фиг. 20.8. Можете да увеличите чувствителността, като намалите напрежението Uа 2 . Но това се дължи на намаляване на яркостта на сиянието, което в много случаи е неприемливо, особено при висока скорост на лъча, движещ се през екрана. Намаляването на анодното напрежение също влошава фокусирането. При по-високо напрежение Uа 2 електроните се движат с високи скорости, взаимното отблъскване на електроните има по-малък ефект. Траекториите им в електронния прожектор са разположени под малък ъгъл спрямо оста на тръбата. Такива траектории се наричат параксиален.Те осигуряват по-добро фокусиране и по-малко изкривяване на изображението на екрана.

Намаляване на яркостта на блясъка при намаляване на анодното напрежение Uа 2 компенсирани в тръби с постакселерация.В тези тръби електронен прожектор предава енергия от не повече от 1,5 keV на електроните. С такава енергия те летят между отклоняващите плочи и след това попадат в ускоряващото поле, създадено от третия анод. Последният е проводящ слой пред екрана, отделен от останалия слой, свързан към втория анод (фиг. 20.9, а). При което Uа 3 > Uа 2 . Полето между тези два слоя образува леща, която ускорява електроните. Но в същото време се получава известна кривина на траекториите на електроните. В резултат на това чувствителността намалява и се получава изкривяване на изображението. Тези недостатъци са до голяма степен елиминирани с многократно последващо ускорение, когато има няколко проводящи пръстена с постепенно нарастващо напрежение: U a 4 > Uа 3 > Uа 2 > U a1 (Фиг. 20.9, b).

Ориз. 20.8. Отклоняващи плочи

Ориз. 20.9. Допълнителни аноди за последващо ускоряване

Ако отклоняващото напрежение се променя с много висока честота, тогава в изображението се появяват изкривявания, тъй като времето на полета на електроните в полето на отклоняващите плочи става съизмеримо с периода на колебание на отклоняващото напрежение. През това време напрежението на плочите се променя забележимо (дори може да промени знака си). За да се намалят тези изкривявания, отклоняващите плочи се правят къси и се използват по-високи ускоряващи напрежения. Освен това с увеличаване на честотата влиянието на собствения капацитет на отклоняващите пластини става все по-изразено.

Понастоящем за микровълнова осцилография се използват специални тръби с по-сложни системи за отклонение.

Измерване и наблюдение на променливи напрежения.Ако се приложи променливо напрежение към отклоняващите пластини "y", тогава електронният лъч осцилира и на екрана се вижда вертикална светеща линия (фиг. 20.10, А) Дължината му е пропорционална на удвоената амплитуда на приложеното напрежение 2 Uм . Познаване на чувствителността на тръбата и измерване y,може да се определи Uм според формулата

Uм = y/(2С y) . (20.5)

Ориз. 20.10. Измерване на AC напрежение с CRT

Ориз. 20.11. Рампово напрежение за линейно сканиране

Ориз. 20.12. Осцилограми на синусоидално напрежение при множество честотни съотношения

Например ако Сг = 0,4 mm/V, а при= 20 мм, тогава Uм = 20/(2 0,4) = 25 V.

Ако чувствителността на тръбата е неизвестна, тя се определя. За да направите това, трябва да приложите известно променливо напрежение към плочите и да измерите дължината на светещата линия. Напрежението може да се подава от мрежата и да се измерва с волтметър. Трябва да се помни, че волтметърът ще покаже ефективната стойност на напрежението, която трябва да се преобразува в амплитуда чрез умножаване по 1,4.

Както можете да видите, CRT може да се използва като волтметър от пик до пик. Предимството на такова измервателно устройство е неговият висок входен импеданс и възможността за измерване при много високи честоти.

Описаният метод ви позволява да измервате пиковите стойности на несинусоидални напрежения, както и амплитудите на положителните и отрицателните полувълни на променливо напрежение. За да направите това, запомнете позицията на светлинното петно ​​при липса на измерено напрежение, след това го приложете и измерете разстоянията при 1 и при 2 от първоначалното положение на петното до краищата на светещата линия (фиг. 20.10, b). Амплитудите на полувълните

U m1 = при 1 /Сг И Uм2 = при 2 /Сг . (20.6)

Да се ​​наблюдават променливи напрежения върху плочите Ппри напрежението, което се тества, се прилага и плочите са ПХ - напрежение на размахване Uразвитие, което има форма на трион (фиг. 20.11) и се получава от специален генератор. Това напрежение извършва времеви преглед. За време T 1 при увеличаване на напрежението електронният лъч се движи равномерно хоризонтално в една посока, например отляво надясно, т.е. направо,или работник, прогресС рязко намаляване на напрежението във времето T 2 лъчът прави бърз обратно движение.Всичко това се повтаря при честотата на напрежението.

При липса на тестваното напрежение на екрана се вижда хоризонтална светеща линия, играеща ролята на времева ос. Ако приложите тестваното променливо напрежение към плочите Ппри , тогава петното на екрана едновременно ще осцилира вертикално и ще повтори равномерно движение с обратно движение хоризонтално. В резултат на това се наблюдава светеща крива на тестваното напрежение (фиг. 20.12). Фигурата показва осцилограми на синусоидално напрежение, но може да се наблюдава напрежение с всякаква форма.

За да бъде кривата неподвижна, периодът на разгръщане на напрежението Tтрябва да бъде равен на периода на тестваното напрежение Tили цяло число пъти повече от него:

Tразвитие = нT, (20.7)

Където П- цяло число.

Ориз. 20.13. Осцилограми на синусоидално напрежение при дробно съотношение на честотите

Съответно честотата на сканиране U a z V трябва да бъде цяло число пъти по-малко от честотата на изпитваното напрежение:

fразвитие = f /н. (20.8)

След това във времето Tслед като преминат цял ​​брой трептения на изследваното напрежение и в края на обратния ход петното на екрана ще бъде на мястото, откъдето е започнало да се движи по време на хода напред. Фигурата показва наблюдаваните осцилограми при n = 1, или Tразвитие = T,И П= 2, т.е. T div = 2 TОбратно време T 2 Желателно е да е възможно най-малък, тъй като поради него част от извивката не се възпроизвежда (нюанси на фигурата). Освен това, толкова по-малко T 2 , толкова по-бързо лъчът се връща обратно и толкова по-слаб е видим. Трябва да се инсталира Пнай-малко 2, така че поне едно цяло трептене да е напълно видимо. Избор на стойност Ппроизведени чрез промяна на честотата на генератора за почистване. Ако Пняма да е цяло число, тогава осцилограмата не остава неподвижна и вместо една крива се наблюдават няколко, което е неудобно. На фиг. Фигура 20.13 показва осцилограми на синусоидално напрежение при П = 1 / 2 И П= 3/4. За простота тук се приема, че времето за връщане T 2 = 0. Стрелките с цифри на фигурата показват последователността на движение на петното на екрана.

Съвпадащо цяло число Побикновено трае само кратко време, тъй като генераторът на размахване има нестабилна честота и честотата на тестваното напрежение също може да се промени. За да запазите избора си ПДълго време се използва синхронизация на сканиращия генератор с тестовото напрежение. Синхронизацията се състои във факта, че напрежението, което се тества, се подава към генератор за размахване и той генерира трионно напрежение с честота, по-малка от цял ​​брой пъти от честотата на теста.

Тестваните напрежения обикновено се прилагат към отклоняващите плочи чрез свързващи кондензатори (вижте Фиг. 20.2). Следователно постоянният компонент не достига до плочите и се наблюдава само променливият. Времевата ос (нулевата ос) на този компонент е хоризонталната линия, която остава на екрана, ако захранването на тестваното напрежение бъде спряно. За да се получи истинска форма на вълната на напрежение, съдържащо DC компонент, то трябва да се приложи директно към плочите, а не през кондензатори.

Ако трябва да наблюдавате текуща осцилограма, тогава в нейната верига е включен резистор Р. Напрежението върху него, пропорционално на изпитвания ток, се прилага към плочите Ппри . Въз основа на известната чувствителност на тръбата се определя това напрежение. Разделяйки го по съпротивление Р, намерете тока. Така че токът да не се променя забележимо, когато резисторът е включен Р, последните трябва да имат относително ниско съпротивление. Ако напрежението е недостатъчно, то ще трябва да се подава чрез усилвател с известно усилване.

Изкривяване на изображението.В електростатичните тръби изкривяванията на формата на вълната се наблюдават главно когато отклоняващите плочи са свързани асиметрично, т.е. когато една плоча от всяка двойка е свързана към втория анод (виж фиг. 20.2). Нека, с такова включване на плочите Ппри приложено променливо напрежение с амплитуда Uм . Тогава на едната плоча потенциалът е нула спрямо тялото, а на другата плоча варира от + Uм преди - Uм (фиг. 20.14, А).Потенциалите на различни точки в пространството между плочите се променят съответно. При положително полувълново напрежение електроните летят през точки с потенциал по-висок от U a2. Поради това тяхната скорост се увеличава и чувствителността на тръбата намалява. При отрицателна полувълна електроните намаляват скоростта, тъй като потенциалите на точките между плочите са по-ниски U a2. Това ще увеличи чувствителността на тръбата. В резултат на това отклонението г 1 с положителна полувълна ще бъде по-малко от отклонението при 2 при отрицателна полувълна. Осцилограмата на синусоидалното напрежение ще стане несинусоидална, т.е. ще възникне нелинейно изкривяване.

Ориз. 20.14. Отклоняване на електронния лъч с асиметрично (а) и симетрично (б) включване на отклоняващи плочи

При симетрично свързване нито една от отклоняващите плочи не е свързана директно към корпуса и втория анод, а точките на нулев потенциал са разположени в средната равнина между плочите (фиг. 20.14, b). Потенциалите на плочите във всеки момент са еднакви по стойност и противоположни по знак. На една плоча потенциалът приема екстремни стойности ±0,5 Uм , и съответно от друга - + 0,5Uм . Отклоняването на електронния лъч към която и да е от плочите става при същите условия и следователно при 1 = при 2 . На фиг. Фигура 20.15 показва вариант на симетрично включване на отклоняващи плочи. DC напрежението за първоначалната точкова настройка се премахва от двойния резистор Р 6 , Р 6 ´. При едновременно преместване на техните плъзгачи с една ръкохватка потенциалите на отклоняващите плочи се променят в една и съща стойност, но противоположни по знак.

Ориз. 20.15. Симетрично активиране на отклоняващите плочи

Симетричното включване на плочи намалява и други неприятни явления, например влошаване на фокусирането, когато петното се премести до ръба на екрана.

Асиметричното включване на плочи, по-отдалечени от прожектора, създава трапецовидна изкривявания.Те възникват поради наличието на поле по пътя на електроните от една двойка плочи към друга. Нека, например, върху чиниите, които са най-близо до светлината на прожекторите Ппри , включен по какъвто и да е начин, прилага се променливо напрежение и върху плочите Пх , включен асиметрично, напрежението е нула. Тогава на екрана се вижда вертикална светеща линия 1 (фиг. 20.16).

Ориз. 20.16. Keystone изкривяване

Ориз. 20.17. Принципът на устройството и конвенционалното графично обозначение на магнитна катодна тръба

Ако го нанесете върху чинията Пх , не е свързан с тялото, положителен потенциал, тогава тирето ще се премести към тази плоча (линия 2 ), но ще стане малко по-кратък. Това се обяснява с факта, че между положително заредената плоча Пх и чинии Ппри образува се допълнително ускоряващо поле, което леко огъва траекториите на електроните и намалява тяхното отклонение, причинено от напрежението върху плочите Ппри . При отрицателен потенциал на същата пластина Пх върху електрони, излъчени от плочите Ппри , действа допълнително спирачно поле, което леко ще увеличи тяхното отклонение; линията на екрана ще се премести наляво и ще стане по-дълга (линия 3 ). Разглежданите светещи линии образуват трапецовидна фигура, което обяснява името на тези изкривявания. За да се намали изкривяването, между плочите са монтирани екрани Пх И Ппри и придайте на чиниите, които са по-далеч от светлината на прожекторите, специална форма.

В момента, като правило, се използва симетрично включване на плочи, тъй като намалява много видове изкривявания. Асиметричното превключване може да се използва в случай, че лъчът ще се отклони само в една посока.

Катодната тръба, изобретена през 1897 г., е електронно-вакуумно устройство, което има много общо с конвенционалната вакуумна тръба. Външно тръбата е стъклена колба с удължено гърло и плоска крайна част - екран.

Вътре в крушката и гърлото, както и в цилиндъра на електронна лампа има електроди, чиито изводи, подобно на тези на лампата, са запоени към краката на основата.

Основната цел на катодната тръба е да формира видимо изображение с помощта на електрически сигнали. Чрез прилагане на подходящи напрежения към електродите на тръбата можете да рисувате графики на променливи напрежения и токове, характеристики на различни радиоустройства, както и да получавате движещи се изображения на екрана му, подобни темикоито виждаме на филмовия екран.

Ориз. 1. Прекрасен молив.

Всичко това прави катодната тръба незаменима част от телевизори, радари и много измервателни и изчислителни инструменти.

Какъв вид „бърз молив“ успява да скицира токови импулси върху екрана на електроннолъчева тръба, които продължават милионни от секундата? Как успявате да подберете тоновете на сложен модел? Как можете незабавно да „изтриете“ едно изображение от екрана и да създадете друго със същата скорост? (Фиг. 1).

Флуоресцентен екран към електронен лъч. Работата на катодната тръба се основава на способността на определени вещества (вилит, цинков сулфид, цинков алуминат:) да светят (луминесцират) под въздействието на електронно бомбардиране.

Ако анодът на конвенционална електронна тръба е покрит отвътре с такова луминисцентно вещество, той ще свети ярко поради бомбардиране от електрони, образуващи анодния ток. Между другото, такъв луминисцентен анод се използва в една от специалните електронни тръби - индикаторът за оптична настройка 6E5C. Вътрешността на удебеления край на колбата е покрита с луминисцентен състав, като по този начин се образува луминисцентен екран на катодна лъчева тръба. Като се използва специално устройство- "електронен пистолет" - тесен сноп от електроди - "електронен лъч" - се насочва от гърлото на тръбата към екрана.

Ориз. 2. Екранът свети под действието на сноп от електрони.

На мястото, където електроните удрят луминесцентния слой, върху екрана се образува светеща точка, която се вижда ясно (от края) от външната страна на тръбата през стъклото. как голямо количествоелектроните образуват лъч и колкото по-бързо се движат тези електрони, толкова по-ярка е светещата точка на луминисцентния екран.

Ако електронният лъч се движи в пространството, светещата точка също ще се движи по екрана и ако лъчът се движи достатъчно бързо, окото ни ще вижда плътни светещи линии на екрана вместо движеща се точка (фиг. 2).

Ако бързо проследите целия екран ред по ред с електронен лъч и в същото време промените тока на лъча (т.е. яркостта на светещата точка) съответно, тогава можете да получите сложна и доста ясна картина на екрана.

По този начин изображението върху луминисцентния екран на тръбата се получава с помощта на рязко насочен лъч електрони и следователно, точно както в електронна тръба, основните процеси в тръбата са свързани с производството и подреденото движение на свободни електрони във вакуум .

Катодна тръба и триод

Катодната тръба е в много отношения подобна на усилвателна тръба - триод. Точно като лампа, тръбата съдържа катод, който излъчва електроните, необходими за производството на електронния лъч. От катода на тръбата електроните се придвижват към екрана, който, подобно на анода на триода, има висок положителен потенциал спрямо катода.

Ориз. 3. Поява на вторични електрони

Прилагането на положително напрежение директно към екрана обаче е трудно, тъй като луминесцентното вещество е полупроводник. Следователно положителните напрежения на екрана трябва да се създават индиректно. Вътрешността на колбата е покрита със слой графит, към който се прилага положително напрежение. Електроните, образуващи лъча, удряйки със сила луминесцентното вещество, „избиват“ от него така наречените „вторични“ електрони, които се движат по подреден начин към графитното покритие под въздействието на положително напрежение върху него (фиг. 3).

В първия момент броят на вторичните електрони, напускащи екрана, е много по-голям от броя на електроните на лъча, влизащи в него. Това води до образуването на недостиг на електрони в атомите на луминесцентното вещество, т.е. екранът придобива положителен потенциал. Равновесието между броя на електроните, удрящи екрана, и броя на вторичните електрони, избити от него, ще се установи само когато напрежението на екрана на тръбата е близко до напрежението на графитното покритие. По този начин токът в катодната тръба е затворен по пътя катод - екран - графитно покритие и следователно графитното покритие играе ролята на анода, въпреки че електродите, излитащи от катода, не го удрят директно .

В близост до катода на тръбата има управляващ електрод (модулатор), който играе същата роля като управляващата решетка на триода. Чрез промяна на напрежението на управляващия електрод можете да промените количеството на тока на лъча, което от своя страна ще доведе до промяна в яркостта на светещата точка на екрана.

Въпреки това, наред с приликите между усилвателна електронна тръба и електронно-лъчева тръба, има особености в работата на последната, които коренно я отличават от триода.

Първо, електроните се движат от катода към екрана на тръбата в тесен лъч, докато се движат в „широк фронт“ към анода на лампата.

Второ, за да се създаде изображение върху него чрез преместване на светеща точка по екрана, е необходимо да се промени посоката на движение на електроните, летящи към екрана, и по този начин да се премести електронният лъч в пространството.

От всичко това следва, че най-важните процеси, които отличават тръбата от триода, са образуването на тънък електронен лъч и отклонението на този лъч в различни посоки.

Формиране и фокусиране на електронния лъч

Образуването на електронен лъч започва вече близо до катода на електроннолъчевата тръба, която се състои от малък никелов цилиндър с капачка, покрита с излъчващ материал (добре излъчващ електрони при нагряване) материал. Вътре в цилиндъра е поставен изолиран проводник - нагревател. Благодарение на този катоден дизайн, електроните се излъчват от много по-малка повърхност, отколкото в конвенционалната вакуумна тръба. Това веднага създава определена насоченост на лъча от електрони, летящ от катода.

Катодът на електроннолъчевата тръба е поставен в топлинен щит - метален цилиндър, чиято крайна част, насочена към колбата, е отворена. Поради това електроните не се движат от катода във всички посоки, както е в лампата, а само по посока на луминесцентния екран. Въпреки това, въпреки специалния дизайн на катода и топлинния щит, потокът от движещи се електрони остава прекалено широк.

Рязко стесняване на електронния поток се осъществява от управляващия електрод, който, въпреки че играе ролята на контролна решетка, структурно няма нищо общо с решетката. Контролният електрод е направен под формата на цилиндър, покриващ катода, в крайната част на който е направен кръгъл отвор с диаметър няколко десети от милиметъра.

Към управляващия електрод се прилага значително (няколко десетки волта) отрицателно отклонение, поради което той отблъсква електрони, които, както е известно, имат отрицателен заряд. Под въздействието на отрицателно напрежение траекториите (пътищата на движение) на електроните, преминаващи през тесен отвор в управляващия електрод, се „компресират“ към центъра на този отвор и по този начин се образува доста тънък електронен лъч.

Въпреки това, за да работи нормално тръбата, е необходимо не само да се създаде електронен лъч, но и да се фокусира, т.е. да се гарантира, че траекториите на всички електрони на лъча се събират на екрана в една точка. Ако лъчът не е фокусиран, тогава на екрана ще се появи доста голямо светещо петно ​​вместо светеща точка и в резултат на това изображението ще бъде размазано или, както казват любители фотографи, „неотчетливо“.

Ориз. 4. Електронна пушка и нейната оптична аналогия.

Лъчът се фокусира от електронна оптична система, която действа върху движещи се електрони по същия начин, както конвенционалната оптика върху светлинните лъчи. Електронен оптична системасе формира от електростатични лещи (статично фокусиране) или електромагнитни лещи (магнитно фокусиране), чийто краен резултат е един и същ.

Електростатичната леща не е нищо повече от (фиг. 4а) електрическо поле, образувано с помощта на специални електроди, под въздействието на които се огъват траекториите на електроните на лъча. В тръба със статично фокусиране (фиг. 4, б) обикновено има две лещи, за образуването на които използват контролен електрод, който вече ни е известен, както и два специални електрода: първият и вторият анод. И двата електрода са метални цилиндри, понякога с различни диаметри, към които се прилага голямо положително (спрямо катода) напрежение: първият анод обикновено е 200-500 V, вторият е 800-15 000 V.

Между контролния електрод и първия анод се образува първа леща. Неговият оптичен аналог е късофокусна събирателна леща, състояща се от два елемента: двойно изпъкнала и двойно вдлъбната леща. Тази леща създава изображение на катода вътре в първия анод, което от своя страна се проектира върху екрана на тръбата с помощта на втората леща.

Втората леща се образува от полето между първия и втория анод и е подобна на първата леща, с изключение на това, че нейното фокусно разстояние е много по-дълго. По този начин първата леща играе ролята на кондензатор, а втората леща действа като основна проекционна леща.

Вътре в анодите има тънки метални пластини с отвори в центъра - диафрагми, които подобряват фокусиращите свойства на лещите.

Чрез промяна на напрежението на всеки от трите електрода, които образуват електростатични лещи, можете да промените свойствата на лещите, постигайки добро фокусиране на лъча. Това обикновено се прави чрез промяна на напрежението на първия анод.

Няколко думи за имената на електродите "първи анод" и "втори анод". По-рано установихме, че ролята на анода в катодната тръба се играе от графитното покритие близо до екрана. Въпреки това, първият и вторият анод, предназначени главно за фокусиране на лъча, поради наличието на голямо положително напрежение върху тях, ускоряват електроните, т.е. те правят същото като анода на усилващата лампа. Следователно имената на тези електроди могат да се считат за оправдани, особено след като част от електроните, излизащи от катода, попадат върху тях.

Ориз. 5. Магнитна фокусираща тръба. 1—контролен електрод; 2—първи анод; 3—фокусираща намотка; 4—графитно покритие; 5—луминисцентен екран; 6—колба.

В електронно-лъчевите тръби с магнитно фокусиране (фиг. 5) няма втори анод. Ролята на събирателна леща в тази тръба се играе от магнитно поле. Това поле се образува от намотка, покриваща гърлото на тръбата, през която D.C.. Магнитното поле на намотката създава въртеливо движениеелектрони. В същото време електроните се движат с висока скорост успоредно на оста на тръбата към луминесцентния екран под въздействието на положително напрежение върху него. В резултат траекториите на електроните образуват крива, „наподобяваща спирала.

С приближаването им до екрана скоростта на постъпателното движение на електроните се увеличава и ефектът на магнитното поле отслабва. Следователно радиусът на кривата постепенно намалява и близо до екрана електронният лъч се разтяга в тънък прав лъч. Доброто фокусиране обикновено се постига чрез промяна на тока във фокусиращата намотка, тоест чрез промяна на силата на магнитното поле.

Цялата система за производство на електронен лъч в тръби често се нарича „електронен пистолет“ или „електронен прожектор“.

Отклоняване на електронния лъч

Отклоняването на електронния лъч, както и неговото фокусиране, се извършват с помощта на електрически полета (електростатично отклонение) или с помощта на магнитни полета (магнитно отклонение).

В тръби с електростатично (фиг. 6а) отклонение, електронният лъч, преди да удари екрана, преминава между четири плоски метални електродни пластини, които се наричат ​​отклоняващи пластини.

Ориз. 6. Използване на контрол на лъча. a—електростатични и b—магнитни полета.

Как работи катодната тръба?

Катодните тръби са електрически вакуумни устройства, в които се образува електронен лъч с малко напречно сечение и електронният лъч може да се отклони в желаната посока и, удряйки луминисцентен екран, да го накара да свети (фиг. 5.24). Катодната тръба е електронно-оптичен преобразувател, който преобразува електрически сигнал в съответното му изображение под формата на импулсно трептене, възпроизведено на екрана на тръбата. Електронният лъч се формира в електронен прожектор (или електронен пистолет), състоящ се от катод и фокусиращи електроди. Първият фокусиращ електрод, наричан още модулатор, изпълнява функциите на решетка с отрицателно отклонение, която насочва електроните към оста на тръбата. Промяната на напрежението на решетката влияе върху броя на електроните и следователно върху яркостта на изображението, получено на екрана. Зад модулатора (към екрана) са разположени следните електроди, чиято задача е да фокусират и ускоряват електроните. Те работят на принципа на електронните лещи. Фокусиращите ускоряващи електроди се наричат анодии към тях се подава положително напрежение. В зависимост от вида на тръбата анодните напрежения варират от няколкостотин волта до няколко десетки киловолта.

Ориз. 5.24. Схематично представяне на катодна тръба:

1 - катод; 2 - анод I: 3 - анод II; 4 - хоризонтални отклоняващи плочи; 5 - електронен лъч; 6 - екран; 7 - плочи за вертикално отклонение; 8 - модулатор

В някои тръби лъчът се фокусира с помощта на магнитно поле чрез използване на намотки, разположени извън лампата, вместо електроди, разположени вътре в тръбата, които създават фокусиращо електрическо поле. Отклоняването на лъча също се извършва по два метода: с помощта на електрическо или магнитно поле. В първия случай отклоняващите пластини се поставят в тръбата, във втория отклоняващите бобини са монтирани извън тръбата. За отклонение както в хоризонтална, така и във вертикална посока се използват плочи (или намотки) с вертикално или хоризонтално отклонение на лъча.

Екранът на тръбата е покрит отвътре с материал - луминофор, който свети под въздействието на електронна бомбардировка. Фосфорите са различни различни цветовеблясък и по различно времесветят след прекратяване на възбуждането, което се нарича време на следсветене. Обикновено варира от част от секундата до няколко часа, в зависимост от предназначението на тръбата.

Катодната тръба (CRT) е термоелектронно устройство, което изглежда няма да излезе от употреба скоро. CRT се използва в осцилоскоп за наблюдение на електрически сигнали и, разбира се, като кинескоп в телевизионен приемник и монитор в компютър и радар.

CRT се състои от три основни елемента: електронен пистолет, който е източникът на електронния лъч, система за отклоняване на лъча, която може да бъде електростатична или магнитна, и флуоресцентен екран, който излъчва видима светлина в точката, където попада електронният лъч . Всички основни характеристики на CRT с електростатично отклонение са отразени на фиг. 3.14.

Катодът излъчва електрони и те летят към първия анод A vкъм който се прилага напрежение от няколко хиляди волта, положително спрямо катода. Потокът от електрони се регулира от решетка, отрицателното напрежение на която се определя от необходимата яркост. Електронният лъч преминава през отвор в центъра на първия анод, а също и през втори анод, който е подложен на малко по-високо положително напрежение от първия анод.

Ориз. 3.14. CRT с електростатично отклонение. Опростена диаграма, свързана към CRT, показва контролите за яркост и фокус.

Целта на двата анода е да създадат електрическо поле между тях със силови линии, извити така, че всички електрони в лъча да се събират на едно място на екрана. Потенциална разлика между анодите A 1И L 2се избира с помощта на контрола за фокусиране, така че да се получи ясно фокусирано място на екрана. Този дизайн с два анода може да се разглежда като електронна леща. По същия начин, магнитна леща може да бъде създадена чрез прилагане на магнитно поле; При някои CRT фокусирането става по този начин. Този принцип се използва с голям ефект и в електронния микроскоп, където може да се използва комбинация от електронни лещи, за да се осигури много голямо увеличение с разделителна способност хиляда пъти по-добра от тази на оптичен микроскоп.

След анодите, електронният лъч в CRT преминава между отклоняващите плочи, към които могат да бъдат приложени напрежения, за да отклонят лъча във вертикална посока в случай на плочи Yи в хоризонтална посока в случай на X плочи След отклоняващата система лъчът удря флуоресцентния екран, тоест покритата повърхност фосфор.

На пръв поглед електроните няма къде да отидат, след като ударят екрана, и може да си помислите, че отрицателният заряд върху него ще нарасне. В действителност това не се случва, тъй като енергията на електроните в лъча е достатъчна, за да накара вторичните електрони да "изпръскат" от екрана. След това тези вторични електрони се събират от проводимо покритие върху стените на тръбата. Всъщност толкова много заряд обикновено напуска екрана, че на самия него се появява потенциал от няколко волта, който е положителен по отношение на втория анод.

Електростатичното отхвърляне е стандарт за повечето осцилоскопи, но е неудобно за големи CRT, използвани в телевизията. В тези тръби с техните огромни екрани (до 900 мм по диагонал), за да се постигне желаната яркост, е необходимо да се ускорят електроните в лъча до високи енергии (типично напрежение за високо напрежение

Ориз. 3.15. Принципът на работа на магнитна отклоняваща система, използвана в телевизионни тръби.

източник 25 kV). Ако такива тръби, с техния много голям ъгъл на отклонение (110°), използват електростатична система за отклонение, ще са необходими прекалено големи напрежения на отклонение. За такива приложения стандартът е магнитното отклонение. На фиг. Фигура 3.15 показва типичен дизайн на магнитна отклоняваща система, където се използват двойки намотки за създаване на отклоняващо поле. Моля, имайте предвид, че осите на бобината перпендикуляренпосоката, в която се получава деформация, за разлика от централните линии на плочите в електростатична система за деформация, която паралеленпосока на отклонение. Тази разлика подчертава, че в електрическите и магнитни полетаелектроните се държат различно.