электровакуум.приборы (Гуртовник А. Г., Точинский Е. Г., Яблонский Ф. М. - Электровакуумные приборы и основы их конструирования)

ББК 32.851 Г95 УДК 621.385 (075.32) Учебник 18В1Ч 5.283 00518.6 © Энергоатомнздаг, 1988 Реценэентм: канд. фнэ.-мат, наук О. И. Бунинский, М. И. Б арычева Гуртовник А. Г. и др. 1' 95 Электровакуумные приборы и основы пх кон струировалия: че нпк для техникумов 1' А. Г. Гуртовник, Е. Г. Точинсюэй, ф. М. Яблонский. — Мл Энергоатомпздат, 1988. — 424 сл нл.

1ВВ1Ч 5-283 00518.6 Излагаются физические основы, устройство, принцип .действия основные характеристики и параметры, а также основы конструирования злентровакуумных приборов. Указаны области прнменеши и функциональные воэможности приборов, особое вниманяе уделено наиболее перспектнвным электровакуумкым приборам. ы Ллл учащихся техникумов по курсу "Элекгровакуумкые прибр н осяовы нх конструирования'*. Мо1хет быть полезна юш инженер- ано-технических работников, занимающихся разработкой и применениемм злекгровакуумных приборов. 2403000000 084 Г Свод.

пл сред. спец учеб. заведеняа 134-88 ББК 32,851 ГУРТОВНИК Александр Григорьевич, ТОЧИНСКИЙ Евгений Георгиевич, ЯБЛОНСКИИ феликс Максимович ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ И ОСНОВЫ ИХ КОНСТРУИРОВАНИЯ Редактор И. П. Башкагав. Редакэар иэдательСтва Г. Н. Платова. Художественные редакторы В, А. Гоэак-хозак, Г. и. панфилова. Художник переплета В.

Ф. Громов. Технический кто Г, Н. Няд Корректор Н. А. Смирнова редактор, . ухвла. ИБ Нэ 1421 д льсгве. Подписано в псчага с оригинала-макеев 20.01.88. Набор выполнен в нэдагельсгве. -04696. Формат 60 х 88 1/16. Вумага офсетная Л' 2. Печага офсетная. у о . сл. 2,97. Уч.

иэлм. 27,44. Тираж 9ООО экэ. Заказ 6353. Энергоагомиэдаг, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая нэб., 10. Огпечагано в о сна О меня МПО "Пе вая Об з рд кгябрьской Революции и ордена трудового краси э ого нар разцсвая типография нмеян А.А. Жданова" Союзполиграфпрома при Госкомиздате сссР. 113054, москва, м-54, валовая, 28. Электронная промышленность, возникшая сравнительно недавно, в настоящее время является одной нз самых мощньпс отраслей промышленности, в решающей мере определяющей темпы научно-техни.

ческого прогресса. Развитие электронной промышленности в нашей стране непосредственно связано с производством электронных приборов, среди которых важное место занимают злектровакуумные. Производство электро- вакуумных приборов оказывает большие влияние на ускорение научно-технического прогресса, созцает материальную базу для автоматизации производства и управления, развертывания научных исследований. Несмотря на повышение роли полупроводниковых приборов в создании электропнои техники, злектровакуумные приборы отнюдь не утратили своего значения.

В настоящее время злектровакуумные приборы находят применение почти во всех областях науки и техники: радиолокации, радиоастрономии, вычислительной технике„связи, космической технике, медицине, ядерной физике, в быту и т, п. Общая номенклатура злектровакуумных приборов велика — несколько тысяч наименований, а ежегодный выпуск превышает миллиард едпвщ.

Разработка, производство и при. менение этих приборов в электронной аппаратуре, устройствах и системах, содержащих их в качестве основных элементов, требует подготовки высококвалифицированных специалистов данной отрасли промышленности. Необходимо отметить, что учебник для средних специальных учебных заведений по специальности "Производство электровакуумных приборов" отсутствует. Единственное учебное пособие "Электронные приборы" М.

С. Кауфмана, К. И. Палатова, изданное в 1970 г. и сыгравппе в свое время положительную роль, в настоящее время устарело н не соответствует действующей программе. Предлагаемая читателям книга подготовлена в соответствии с программой курса, утвержденной МВ и ССО СССР для специальности "Производство злектровакуумных приборов". В ней сделана попытка систематизировать большой материал по вопросам теории, устройства, принципам действия, применения и конструирования электровакуумных приборов, а также включены материалы по современным ионным, фо- тозлектронным, электронно-лучевым приборам и рассмотрены нх параметры.

Материал, изложенный в книге базируется на изученных учащимися курсах математики, физики, химии, электротехники, "Материалы злектровакуумного производства", "Основы вакуумной техники". Вместе с тем изучаемый предмет является базовым дпя таких дисциплин, как "Промышленная электроника и микроэлектроника", "Технология, оборудование и промышленные роботы производства злектровакуумных приборов", "Надежность и испытание электровакуумных приборов", "Техника и приборы СВЧ". Книга состоит из шести частей. Дпя понимания физических процессов, протекающих в электровакуумных приборах, необходимо знани снов электронной теории. Этому вопросу посвящена первая часть е книги. Во второй, третьей, четвертой и пятой частях рассматриваются конструкции, принципы действия, характеристики и параметры практически всех классов современных электровакуумных приборов, а также вопросы их применения.

Шестая часть книги посвящена основам расчета и конструирования электровакуумных приборов. Программное обеспечение расчетов дано для программируемых микрокалькуляторов. Для развития навыков самостоятельной работы и контроля своенн я полученных знании в конце каждой главы даны контрольные вопросы и задания.

Материал распределен между авторами следующим образом: предисловие, введение, гл. 1 — 4, 15 — 20, 22, 31 и 32 написаны А. Г. Гуртовником, гл. 5 — 14, 21, 23 — Е. Г. Точинским, гл, 24 — 30, 33 — Ф. М. Яблонским. Авторы считают своим приятным долгом выразить благодарность рецензентам М. И. Барычевой и О. И.

Бужннскому, а также редактор . П. ашкатову за ряд критических замечаний и полезных советов, у которые способствовали улучшению содержания учебника. Авторы признательны В. Н. Бирюкову эа помощь, оказанную им при работе над рукописью. Все замечания по учебнику следует направлять по адресу: 113114, Москва,М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат. Авторы ВВЕДЕНИЕ В.1. Общие сведения об электровакуумных приборах Электровакуумным прибором называется электронный прибор, в котором проводимость осуществляется посредством электронов или ионов, движущихся между электродами через вакуум или газ. В соответствии с характером рабочей среды злектровакуумные приборы мож.

но разделить на электронные и ионные. В электронных электровакуумных приборах прохождение электрического тока достигается только за счет свободных электронов. Давление остаточных газов в этих приборах составляет менее 100 мкПа. При таком давлении соударения движущихся электронов с атомами или молекулами остаточного газа происходят настолько редко, что не оказывают существенного влияния иа характер процессов в приборах. В ионных электровакуумных приборах давление равно 133 10 Па (10 э мм рт.

ст.) и выше. В этих приборах используются различные формы электрических разрядов в газе. Прохождение тока в ионных приборах обусловлено движением не только электронов, но и ионов, причем их соударения с атомами и молекулами газа играют существен. ную роль. Управление движением электронов в вакууме нли возникновением электрического разряда осуществляется с помощью электрических или магнитных Гюлей. Исходя иэ принципов действия н функционального назначения, электровакуумные приборы можно разделить на следующие классы: электронные лампы; фотоэлектронные приборы; электронно-лучевые приборы; ионные приборы.

Электровакуумный прибор представляет собой герметический баллон, внутри которого размещаются источник электронов, приемник электронов и ряд управляющих электродов. Электронные лампы являются типичным примером такой конструкции прибора. Используемые в них управляющие электроды воздействуют на поток электронов от источника (катода) к приемнику (аноду), что позволяет генерировать и усиливать электрические сигналы. Бнагодаря таким достоинствам, как широкий диапазон рабочих температур, радиационная стойкость, высокие допустимые рабочие напряжения, электронные лампы в ряде областей сохранили свои позиции. Широкое применение электронные лампы находят, в частности, в области знергетнче. ской электроники. 5 В отличие от электронных ламп в электронно-лучевых приборах ток переносится не широким потоком, а узким сфокусированным электронным пучком, интенсивность которого и положение в пространстве могут изменяться; положение пучка в пространстве меняется с помощью электрического или магнитного поля.

Наиболее распространенной группой электронно-лучевых приборов являются приемные электронно-лучевые трубки — кинескопы. Поскольку кинескопы являются основным элементом современных тельвизоров, их выпуск достигает миллионов штук в год. Хотя кинескоп был изобретен еще в начале ХХ в., процесс его совершенствования не прекращается и сегодня. Если кинескоп выполняет задачу преобразования электрических сигналов в видимое изображение, то передающие электронно-лучевые трубки производят обратное преобразование изображения в электрические сигналы. Наиболее существенные достижения в этой области были получены в последнее время. К электронно-лучевым приборам также относят запоминающие трубки, способные сохранять информюшю в течение длительного времени, и злектроннооптические преобразователи, преобразующие невидимое (ультрафиолетовое, рентгеновское или инфракрасное) изображение в видимое и усиливающие его во много раз. Большинство типов электронно-лучевых приборов не имеет функциональных аналогов, обладающих сравнимыми параметрами среди полупроводниковых приборов.

Исключением являются передающие трубки, с которыми начинают интенсивно конкурировать различного рода полупроводниковые преобразователи видеоизображения. Основным назначением фотоэлектронных приборов является преобразование световых сигналов в электрические. Действие этих приборов основано на возникновении электронной эмиссии из фотокатода. В фотоэлементах возникающий электронный поток непосредственно собирается на аноде, в фотоэлектронных умножителях этот поток усиливается внутри прибора благодаря использованию вторичной электронной эмиссии.

Многочисленные типы фотоэлектронных умножителей до сих пор являются основным видом детекторов, используемых при регистрации элементарных актов взаимодействия в ядерной физике, космических исследованиях и квантовой электронике. Высокостабильные фотоэлементы применяются для фотометрирования источников излучения. К электровакуумным приборам примыкает класс ионных (газо- разрядных) приборов.

Их можно разделить на следующие группы: приборы тлеющего и коронного разрядов для стабилизации и преобразования электрических сигналов; индикаторные приборы; выпрямительные и импульсные приборы несамостоятельного дугового разряда; выпрямительные и импульсные приборы самостоятельного дугового разряда; разрядники. б Развитие средств отображения информации привело к бурному прогрессу в области индикаторных ионных приборов. Появился целый класс новых индикаторов — газоразрядные знакосинтезируюшие экраны. По своей информационной емкости и другим функциоНальным возможностям они приближаются к приемным электронно-лучевым т бкам, а иногда и превосходят их.