На слой люминофора методом испарения в вакууме наносится алюминиевая пленка толщиной 0,15…0,25 мкм, которая обычно соединяется со вторым анодом (U_A2). Таким образом, потенциал экрана всегда равен потенциалу U_A2 и не эависит от коэффициента вторичной эмисии σ. Алюминиевая пленка обладает высокой электропроводностью, проницаемостью для электронов, непроницаемостью для ионов остаточных газов и повышенной отражающей способностью.

Она выплняет три основные функции: 1) повышает потенциал экрана за счет непосредственного отвода электронов; 2) предохраняет люминофор от бомбардировки ионами остаточных газов; 3) увеличивает яркость изображения.

Цветные экраны

Цветные экраны – экраны для воспроизведения цветного изображения. Принцип действия основан на возможности получения любого цвета смешением в определенной пропорции трех основных: красного, зеленого и синего. Поэтому экран должен состоять из трехцветных элементов, регулярно повторяющихся по всей поверхности.

В настоящее время используются две разновидности цветных экранов: мозаичный (точечный) и линейчатый (штриховой).

При независимом и одновременном возбуждении элементов люминофора (красного, зеленого, синего) тремя электронными лучами совокупность свечения трех точек воспринимается как окрашенное пятно, яркость и цвет которого определяется энергией электронных лучей.

ЭЛТ различного назначения

Осциллографические трубки – предназначены для получения изображения электрических процессов, меняющихся во времени.

Для этой цели обычно используются трубки с электростатическим отклонением луча. Электростатическая ОС позволяет работать с высокими частотами сигналов (до десятков МГц) и потребляет малое количество энергии.

На одну пару пластин (горизонтальную) подается напряжение развертки U_{p (}пилообразное), под действием которого электронный луч прочерчивает на экране горизонтальную линию (время t_п.х. – время прямого хода) и возвращается в исходное положение (t_о.х. – время обратного хода).

На вертикальную пару пластин подается напряжение исследуемого сигнала U_c. Таким образом, на экране отразится форма исследуемого процесса. Такое изображение называется линейной разверткой сигнала. При записи изображений сигнала важно получить наибольшую яркость свечения, особенно при быстрых развертках.

Поскольку повышать скорость электрона за счет повышения UA2 невыгодно (понижается чувствительность ОС (~ ), то применяются трубки с послеускорением луча. Они имееют дополнительные ускоряющие аноды в виде токопроводящих колец на широкой части баллона трубки с возрастающими потенциалами.

Приёмная цветная электронно-лучевая трубка (ЦЭЛТ)

Схема ЦЭЛТ

ЭОС магнитная ОС покрытие люминофора (мозаичный или штриховой экран) алюминиевая плёнка маска рама анодный вывод электромагнитная система сведения лучей 9. аквадаг

Стеклянная колба кинескопа состоит из трех частей: экрана, конуса и цилиндрической части (горловины). На внутренней поверхности экрана методом фотолитографии нанесено покрытие люминофора. Для мозаичного экрана это точки красного, зелёного и синего цвета (триады), для штрихового экрана – вертикальные полосы также красного, зелёного и синего цвета.

Для правильного воспроизведения изображения и его цветности необходимо, чтобы при развертке электронных лучей по экрану каждый из них попадал только на свой участок люминофора. Для этого в кинескопе есть цветоделительное устройство - теневая маска (тонкий отформованный стальной лист толщиной 0,15…0,20 мм), расположенная на расстоянии 8…12 мм от экрана.

Цветоделение в кинескопах

а) б)

а) с мозаичным экраном и апертурной маской б) со штриховым экраном и щелевой маской покрытие люминофора маска электронные лучи

При правильной установке маски центр каждого отверстия маски (для мозаичного экрана) должен совпадать с центром соответствующей триады.

Люминофор покрывается алюминиевой пленкой толщиной 0,15…0,25 мкм методом испарения в вакууме.

ЭОС предназначена для получения и формирования трех электронных лучей с независимым управлением их интенсивностью. ЭОС состоит из трех электронных пушек, расположенных по окружности под углом 120 и наклоненных к оси кинескопа под углом 1 (дельтообразная ЭОС – для мозаичных экранов). Этот наклон обеспечивает сходимость электронных лучей в одном из отверстий маски.

Схема электронной пушки:

U_УЭ = 400В, U_A1 = 5кВ, U_A2 = 25кВ

Для штрихового экрана и щелевой маски используется компланарная ЭОС, в которой все три пушки располагаются в одной горизонтальной плоскости. При этом оси крайних пушек наклонены к центральной оси под углом 1.

Электронная пушка состоит из иммерсионного объектива (К-М-УЭ), иммерсионной линзы (УЭ-А₁) и главной проекционной линзы (А₁-А₂) – иммерсионной линзы.

Изображение на экране должно быть достаточно ярким и контрастным, что достигается большой мощностью электронных лучей (до нескольких Вт), высокой светоотдачей люминофоров (2…5 кд/Вт). Четкость изображения обеспечивается необходимым количеством строк. При размерах экрана порядка 0,5 м по диагонали число строк – 625. При этом угол разрешения составляет 1,5. Диаметр пятна на экране от электронного луча – не более 0,3…0,5 мм.

Технологический процесс изготовления ЦЭЛТ

1-ая стадия. Детали ЦЭЛТ выполняются из немагнитного металла (внутренняя арматура, выводы) и стекла (экран, конус, горловина, изоляторы ЭОС). Физико-химическая обработка деталей и узлов необходима для очистки, обезгаживания и снятия внутренних напряжений. Для металлических деталей – это обезгаживание, травление, отжиг в вакууме. Для стеклянных деталей – отжиг в атмосфере, химическая очистка и промывка.

2-ая стадия. Большинство операций сборки металлических узлов внутренней арматуры (ЭОС и рамо-масочного узла) осуществляется методом контактной сварки.

3-я стадия. Нанесение люминофора на экран осуществляется методом фотопечати.

а) нанесение пасты б) фотоэкспонирование в) проявление

Из экранно-масочного узла (ЭМУ) извлекается масочный узел и наносится сплошной равномерный слой пасты люминофора (рис. а) определённого цвета (красный, зелёный, синий). После этого вставляется маска и производится фотоэкспонирование участков люминофора мощным световым пучком (рис. б). В этом случае маска является фотошаблоном. После фотоэкспонирования маска снова извлекается и осуществляется проявление незасвеченных участков люминофора деминерализованной водой (рис. в).

Этот процесс производится трижды для нанесения участков красного, зелёного и синего цвета. Для получения триад люминофорных точек источник света при фотоэкспонировании каждого слоя должен находится в строго определённых положениях относительно центра экрана.

Алюминиевую плёнку наносят на люминофор методом испарения в вакууме. После откачки замкнутого объема через спираль пропускают ток накала для расплавления и испарения алюминиевого штабика. Алюминий конденсируется на экране, образуя плёнку толщиной 0,15 мкм.

1 – вольфрамовая спираль - испаритель 2 – алюминиевый штабик

4-ая стадия. Завершающей операцией общей сборки является заварка ЭОС в горловину оболочки кинескопа. ЭОС на стеклянной ножке вставляется в горловину и строго ориентируется относительно экрана. Затем при помощи горелок производится размягчение стекла, деформация и взаимное растворение стёкол ножки и горловины с образованием шва.

1 – конус 2 – горловина 3 – ЭОС на стеклянной ножке 4 – горелки

5-ая стадия. После заварки ЭОС трубка имеет законченную конструкцию, но не может работать, т.к. внутри неё не создано требуемое давление P_вак. Поэтому ЭЛТ проходит термовакуумную обработку – обезгаживающий прогрев стеклянной оболочки, внутренней арматуры и покрытий с одновременной откачкой. В процессе этой операции производится активирование катода, т.е. получение на его поверхности плёнки атомов чистого бария (Ba) с малой работой выхода (1,1…1,2 эВ).

1 – нагреватели

При достижении давления Pвак. = 10-2..10-3 Па термовакуумная обработка заканчивается и производится герметизация ЭЛТ – отпай от штенгеля. Окончательное давление Pвак. = 10-4…10-5 Па и состав остаточных газов в трубке формируется после распыления геттера (газопоглотителя) и тренировки ЦЭЛТ. После испытания прибор готов к работе.

Электронные пушки

Электронные пушки – электроннолучевые приборы, предназначенные для получения высокоэнергетических пучков электронов для электронных технологий: электронно-лучевой литографии, электронной плавки, испарения, сварки, резания и других, а также для использования в электронных приборах: электронно-лучевых трубках, СВЧ – приборах (клистронах, лампах бегущей волны, лампах обратной волны) и других.

Электронные пушки можно разделить на две большие группы: маломощные (электронные прожекторы) и мощные (с высокой интенсивностью электронного пучка).

Параметром интенсивности электронного пучка является первеанс:

,

где I – ток электронного пучка;

U_А – анодное напряжение.

Маломощные электронные пушки имеют первеанс Р 0,1 мкА/В^3/2 и используются в электронных технологиях: электронной литографии, при размерной обработке материалов и других; в электроннолучевых приборах.

Мощные электронные пушки (Р  0,1 мкА/В^3/2) применяются в электронных технологиях: резки, плавки, сварки, распыления материалов; в электронных приборах: СВЧ – приборах (клистронах, лампах бегущей волны, лампах обратной волны) и других.

В таких пушках существенное влияние оказывает собственный объемный заряд электронного пучка. Расталкивающее действие электронов должно быть скомпенсировано полем фокусирующих электродов.

Типы электронных пушек

Электронная пушка с термокатодом из вольфрамовой проволоки 1 – катод; 2 – управляющий электрод; 3 – анод

Электронная пушка с катодом Броерса из гексаборида лантана с косвенным подогревом 1 – катод; 2 – управляющий электрод; 3 – анод; 4 – нить подогрева; 5 – тепловой экран