135364 (Движение электронов - отклоняющие системы ЭЛТ), страница 2

Рис. 4. Магнитная отклоняющая си­стема с внутренним магнитопроводом-а — внешний вид; б — разрез; / — магнитопровод; 2 — катушки горизонтального от­клонения; 3 — катушки вертикального от­клонения; 4—пластмассовые гильзы

Рис. 5. Секционированные отклоняющие катушки

Системы с внешним магнитопроводом достаточно экономичны, компактны и при правильно выбранных геометрических соотно­шениях позволяют получать достаточно большие углы отклонения при сохранении линейности и сравнительно небольшом нарушении фокусировки луча. Системы с инешним магнитопроводом полу­чили широкое распространение как отклоняющие системы кине­скопов.

Коснтрукция электростатических отклоняющих пластин.

Очевидно, максимально возмож­ное отклоняющее действие электостатическое поле будет оказывать на электронный луч тогда, когда во всей области отклонения сила, дей­ствующая на электрон, будет перпендикулярна к направлению его оптимальной формы движения. Такая идеальная элект­ростатическая система образуется двумя изогнутыми пластинами, причем на входе луча расстояние между пластинами может быть равным диаметру электронного луча.

При максимальном угле отклонения луч как-бы скользит по по­верхности пластины, не задевая ее. Так как проводящая пластина являются эквипотенциальной поверхностью, ортогональные к ней силовые линии поля всюду направлены перпендикулярно к электронному лучу, т. е. обеспечивается указанное выше максимально возможное отклоняющее действие.

Аналитический расчет показывает, что кривая, по которой должны быть изогнуты такие оптимальные отклоняющие пластины, описывается экспоненциальной функцией. Центр отклонения луча в этом случае не совпадает с серединой системы, а несколько сме­щен в сторону входного края пластины. Чувствительность по от­клонению рассматриваемой системы при одинаковых габаритах примерно в два раза выше, чем у системы, образованной плоско-параллельными пластинами.

Рис. Однократно-изломанные отклоняющие пластины, близкие к опти­мальным (пунктиром)

Несмотря на высокую чувствительность, системы, образованные оптимальными изогнутыми пластинами, не получили распростра­нения главным образом из-за трудности точного изготовления и сборки. Идеальная отклоняющая система нетехнологична особен­но при серийном производстве. Однако, если заменить плавную кривую, описывающую контур оптимальной пластины, ломаной, состоящей из нескольких отрезков прямых, так, чтобы углы излома лежали на оптимальной кривой, можно создать достаточно удобную в изготовлении и сборке отклоняющую систему, почти не усту­пающую по чувствительности идеальной системе. Конечно, чем ближе ломаная к оптимальной, кривой, т. е.чем больше углов из­лома имеют пластины, тем ближе чувствительность к оптимальной. С другой стороны, чем меньше изломов имеют пластины, тем тех­нологичнее система. Расчет и экспериментальная проверка пока­зывают, что уже при одном изломе чувствительность системы до­вольно близка к идеальной. Поэтому широкое распространение получили отклоняющие системы, образованные однократно-изло­манными пластинами.

1. Используемые материалы

Повышение экономичности отклонения, а следовательно, и вы­игрыш в чувствительности при прочих равных условиях можно по­лучить, применяя магнитопроводы из ферромагнитных материалов, концентрирующих магнитную энергию. Поэтому в тех случаях, когда отклоняющие системы работают на сравнительно низких ча­стотах, катушки обычно имеют ферромагнитные сердечники и эк­раны. Катушки систем с параллельно складывающимися потоками надеваются на сердечник,-изготовленный из высококачественного магнитномягкогр материала.

1. Основные характеристики приборов

Независимо от типа и конструктивных особенностей к откло­няющим системам обычно предъявляются следующие требования:

1) система должна обладать достаточно большой чувствитель­ностью по отклонению, т. е. отклонение луча на заданную величи­ну (угла или линейного смещения в плоскости приемника) долж­но происходить при возможно малой величине отклоняющего фак­тора — напряжения или тока;

2) система должна быть линеиной, т. е. отклонение луча (сме­щение в плоскости приемника) должно быть пропорционально ве­личине отклоняющего фактора при любых допустимых для данно­го прибора величинах угла отклонения или в любой части поверх­ности экрана;

3) система не должна существенно нарушать фокусировку пуч­ка, т. е. сфокусированный пучок должен перемещаться отклоняю­щей системой как одно целое, форма и величина пятна должны оставаться приблизительно неизменными в любой части поверхно­сти экрана.

Кроме того, в конкретных типах электроннолучевых приборов к отклоняющим системам могут предъявляться специфические тре­бования. Например, отклоняющие системы кинескопов должны обеспечивать большие (до 60°) углы отклонения при сохранении линейности и фокусировки, отклоняющие системы высокочастотных осциллографических трубок должны обладать возможно меньшей инерционностью, что в свою очередь приводит к необходимости иметь малые величины емкости, индуктивности, пролетного време­ни электронов и т. д.

Однако ни одно из приведенных требований практически не может быть выполнено полностью, так как при от­клонении на не очень малые углы (больше 10—15°) становится заметным аберрации отклонения — ухудшается фокусировка пят­на на экране. Отклоняющие системы не являются строго линейными элементами, поэтому при больших углах отклонения наруша­ется пропорциональность между величинами отклонения и сигна­ла, подводимого к системе. Чувствительность по отклонению также не может быть практически достаточно большой, что в ряде случа­ев, делает невозможным подведение исследуемого сигнала непосредствнно к отклоняющей системе, без предварительного уси­ления.

1. Основные параметры

Параметрами электроннолучевого прибора в некоторых случа­ях являются так называемая удельная чувствительность, опреде­ляемая как отношение чувствительности по отклонению к диамет­ру пятна, или удельный коэффициент отклонения, имеющий смысл величины отклоняющего фактора, необходимого для смещения лу­ча на экране на отрезок, равный диаметру пятна. Поскольку понятие диаметра пятна условно, удельные параметры являются также условными и характеризуют не только отклоняющую систему, но и качество прожектора, формирующего электронный луч. Качество отклоняющей системы можно оценить еще величиной приведенной чувствительности е' , определяемой как отношение чувствительно­сти по отклонению к анодному (ускоряющему) напряжению:

1. Классификация и маркировка

В настоящее время применя­ются два типа магнитных отклоняющих систем - с последовательно складывающимися и с параллельно складывающимися магнит­ными потоками.

Системы с последовательно складывающимися потоками более экономичны, так как в этом случае для отклонения луча используется сравнительно большая часть запасаемой в катушках магнитной энергии. В системах с параллельно складывающимися пото­ками область отклонения пронизывается только полем рассеяния, а большая часть энергии, запасаемая внутри катушек, не исполь­зуется для отклонения луча. Однако при параллельном сложении потоков сравнительно проще получить примерно однородное поле в большей области.

Магнитные отклоняющие системы часто классифицируют также по конструктивным признакам — рассматривают системы без магнитопроводов, с внешними магнитопроводами и с внутренними магнитопроводами (тороидального типа). Для современных кине­скопов с большими углами отклонения луча разработаны комбини­рованные системы—одна пара катушек имеет внутренний магнитопровод, одновременно являющийся внешним магнитопроводом вто­рой пары катушек. Описаны также системы статорного типа, по конструкции аналогичные статору электродвигателя. Такие систе­мы высокоэффективны, но в них из-за наличия выраженных зубцов пластин магнитопровода при больших углах отклонения сильно сказывается неоднородность поля. Кроме того, такие систе­мы сложны в изготовлении. Си­стемы статорного типа вследст­вие отмеченных недостатков не получили распространения.

1. Сведения о конкретных приборах

а) Запоминающий электронно-лучевой прибор ( потенциалоскоп )

Электронно-лучевой прибор, обладающий способностью сохранять в течение определенного времени записаные на его мишени электрические сигналы и выдавать накопленную информацию, либо в форме изображения на экране. Служит для записи и многократного воспроизведения сигналов (с целью их сравнения ), радиолокационного выделения ( селекции ) движущихся объектов, преобразования радиолокационных сигналов в телевизионные …

В зависимости от типа выходного сигнала различают запоминающие электронно-лучевые приборы с видимым изображением и запоминающие электронно-лучевые приборы со съёмом электрического сигнала. Запоминающие электронно-лучевые приборы с видимым изображением ( рис.1 ) по характеру изображения делятся на полутоновые и бистабильные ( создающие изображение без полутонов ).

По совокупности характерных признаков современные передающие электронно-лучевые приборы разделяются на следующие основные классы :

1.Суперортиконы- распространённый класс, включающий собственно суперортиконы, изоконы и антиизоконы; работают на внешнем фотоэфекте. Для них характерно наличие секции переноса изображения, двусторонней мишени и вывода сигнала с помощью обратного луча.

2.Видиконы ( в том числе сатиконы, ньювиконы, плюмбиконы, кремнеконы) объединяют передающие электронно-лучевые приборы с накоплением заряда, действие которых основано на внутренем фотоэффекте. В таких передающих электронно-лучевых приборах светочувствительный элемент и элемент, несущий потенциальный рельеф, совмещены в фотопроводящей мишени. Сигнал снимается с сигнального элемента (сигнальной пластины), входящего в состав мишени.

3.Супервидиконы, включающие секоны и суперкремнеконы, отличаются от видиконов наличием секции переноса изображения, а следовательно, разделением функций входного фотокатода и носителя потенциального рельефа (высокопористой мишени с вторично-электронной проводимостью в секонах или кремнеевой мозаичной мишени в суперкремнеконах).

4.Пировидиконы отличаются от видиконов мишенью, физические свойства которой изменяются в зависимости от температуры, сообщаемой мишени тепловым излучением от различных частей пердаваемого изображения.

5.Диссекторы представляют собой передающие электронно-лучевые приборы прямого действия с внешним фотоэффектом, отличаются от передающих электронно-лучевых приборов других типов развёрткой электронных потоков с фотокатода в секции переноса изображения с последующим усилением их с помощью вторично-электронного умножителя.

Уровень развития передающих электронно-лучевых приборов определяет возможности существующих телевизионных систем, а также спектр задач, решаемых телевизионными средствами. Так, создание иконоскопов и супериконоскопов позволило начать телевизионное вещание во второй половине 30-х годов. Суперортиконы и видиконы открыли эру промышленного телевидения. Плюмбиконы широкому внедрению систем цветного телевидения. Соединение суперортиконов с усилителями яркости изображения оказалось перспективным для астрономических и других исследований. Супервидиконы нашли применение в космической аппаратуре. В настоящее время (начало 90-х гг.) в связи с разработкой вещательной системы цветного телевидения высокой чёткости одной из важнейших проблем развития передающих электронно-лучевых приборов является создание приборов с разрешающей способностью 2000 линий и более.

1. Применение приборов

Уровень развития передающих электронно-лучевых приборов определяет возможности существующих телевизионных систем, а также спектр задач, решаемых телевизионными средствами. Так, создание иконоскопов и супериконоскопов позволило начать телевизионное вещание во второй половине 30-х годов. Суперортиконы и видиконы открыли эру промышленного телевидения. Плюмбиконы широкому внедрению систем цветного телевидения. Соединение суперортиконов с усилителями яркости изображения оказалось перспективным для астрономических и других исследований. Супервидиконы нашли применение в космической аппаратуре. В настоящее время в связи с разработкой вещательной системы цветного телевидения высокой чёткости одной из важнейших проблем развития передающих электронно-лучевых приборов является создание приборов с разрешающей способностью 2000 линий и более.

1. Перспективы развития приборов

Достоинства и недостатки электростатической и магнитной систем отклонения в ЭлЛТ. Отклонение луча магнитным полем в меньшей степени зависит от скорости электрона, чем для электростатической системы отклонения. Поэтому магнитная отклоняющая система находит применение в трубках с высоким анодным потенциалом, необходимым для получения большой яркости свечения экрана.

К недостаткам магнитных отклоняющих систем следует отнести невозможность их использования при отклоняющих напряжениях с частотой более 10 – 20 кГц, в то время как обычные трубки с электростатическим отклонением имеют верхний частотный предел порядка десятков мегагерц и больше. Кроме того, потребление магнитными отклоняющими катушками значительного тока требует применения мощных источников питания.

Достоинством магнитной отклоняющей системы является ее внешнее относительно электронно-лучевой трубки расположение, что позволяет применять вращающиеся вокруг оси трубки отклоняющие системы.

Существенным достоинством магнитного отклонения являются значительно меньшие по сравнению с электростатическим отклонением аберрации . В случае электростатического отклонения заметная дефокусировка пятна начинает проявляться при углах отклонения больше 15—20°, тогда как магнитное отклонение допускает отклонение луча на 50—60° с сохранением удовлетво­рительной разрешающей способности. Можно сказать, что удель­ная чувствительность при магнитном отклонении значительно мень­ше зависит от угла отклонения, чем при электростатическом откло­нении. Этим, в частности, объясняется широкое применение -маг­нитных отклоняющих систем в телевизионных приемных трубках-кинескопах с полным углом отклонения луча до 120° .