Учебное пособие ФОЭП (1076389), страница 11
Текст из файла (страница 11)
На электрон, движущийся со скоростью 
во внешнем магнитном поле 
(схема в) действует сила 
, которая направлена по радиусу к оси линзы. Таким образом, в неоднородном магнитном поле линзы электрон движется по спирали с уменьшающимся радиусом и в некоторой т. С его траектория пересекает ось линзы. Регулируя ток в катушке и меняя тем самым величину 
можно регулировать фокусное расстояние линзы.
Типы магнитных фокусирующих катушек и их магнитные поля
Для увеличения фокусирующего действия магнитной линзы, а также для концентрации магниного поля в ограниченном пространстве фокусирующие катушки содержат магнитопроводы. Такие катушки называются “панцирными”.
Преимуществами магнитных фокусирующих систем являются лучшие фокусирующие свойства и меньшие искажения изображения.
Недостатки: необходим мощный источник питания фокусирующих катушек.
Магнитные системы находят широкое применение в радиолокационных трубках.
Отклоняющие системы (ОС)
Электростатические ОС
Простейшая ОС состоит из двух пар плоских параллельных пластин. Если пренебречь краевым эффектом, то E=Uпл/d. Рассмотрим движение электрона. Начальная скорость 
, где UA2 - напряжение на втором аноде электронного прожектора.
Уравнение движения электронов между пластинами:
;
Решая систему уравнений, получаем:
Электрон, двигаясь по параболе, к моменту выхода из пластин отклоняется на величину z1 и далее движется по касательной к экрану, отклоняясь на величину z2. Суммарное отклонение равно:z=z1+z2.
Определим z1: 
Подставляя выражения для Е и v0, получим: 
Найдем отклонение 
. 
.
Подставляя выражения для E и v0, получим 
и 
Таким образом: 
, где L-расстояние от середины пластины до экрана.
Чувствительность к отклонению
Чувствительность к отклонению – это коэффициент пропорциональности в функции z=f(Uпл), который характеризует отклонение луча при разности потенциалов на отклоняющих пластинах Uпл=1В.
, т.е. z=εЭUпл;
В действительности, если не пренебрегать краевыми эффектами, электрическое поле у краев пластин искривлено и электрон подвергается его воздействию еще на некотором расстоянии от пластин, поэтому 
приблизительно на 15% выше расчетной.
Максимальный угол отклонения 
определяется геометрическими параметрами l1 и d пластин. Для увеличения применяют: а) косо расставленные, б) изломанные и в) изогнутые пластины.
Если принять ЭЛТ с изогнутыми пластинами за 1, то для изломанных, косо расставленных и плоскопараллельных пластин соответственно будут 0.95; 0.84 и 0.51.
Магнитная отклоняющая система
| | Магнитная отклоняющая система содержит две пары катушек, надеваемых на горловину трубки и образующих магнитные поля во взаимно перпендикулярных направлениях. Рассмотрим движение электрона под действием магнитной отклоняющей системы. |
В зоне действия вектора магнитной индукции электрон движется по окружности радиусом r: 
,где v0 – начальная скорость электрона. При выходе из магнитного поля электрон продолжает движение под углом α. Отклонение электрона от оси: 
- при малых α. Величина центрального угла α=S/r≈l1/r, где S-длина дуги.
| | |
Чувствительность к отклонению для магнитной системы
Чувствительность к отклонению для магнитной системы – это коэффициент пропорциональности между отклонением луча и индукцией магнитного поля: 
, т.е. z=εMB .
Достоинства и недостатки электростатической и магнитной систем отклонения
Достоинства магнитных систем:
-
отклонение луча в меньшей степени зависит от скорости электрона (
![]()
) в отличие от электростатической системы (![]()
); -
внешнее расположение магнитных катушек относительно ЭЛТ, что позволяет применять вращающиеся вокруг оси трубки ОС (например, в радиолокационных ЭЛТ).
Недостатки магнитных ОС:
-
невозможность их использования при частотах отклоняющих напряжений более 10…20 кГц;
-
потребление значительного тока и необходимость применения мощных источников питания.
Достоинства электростатических ОС:
-
возможность работы при высоких частотах напряжений (до десятков МГц);
-
более высокая экономичность по сравнению с магнитными ОС.
Недостатки электростатических ОС:
-
большая зависимость отклонения луча от скорости электронов (
![]()
).
В связи с этим магнитные ОС находят применение в трубках с высоким анодным потенциалом для получения большой яркости свечения экрана.
Экраны электронно-лучевых трубок (ЭЛТ)
Экран ЭЛТ – тонкий слой люминофора, нанесенный на внутреннюю поверхность торцевой части трубки методом напыления в вакууме.
Люминофоры – вещества, способные интенсивно светиться в результате бомбардировки их электронами. В качестве люминофоров используются окиси и сульфиды цинка, магния, кремния и др. Эти вещества легируются серебром, хромом, марганцем и другими элементами. Поглощая энергию электронов проникающих в тело люминофора, электроны вещества переходят на более высокие энергетические уровни. При возвращении электронов на стационарные уровни происходит излучение атомами квантов света.
Требования к люминофорам:
-
высокая светоотдача;
-
хорошие вакуумные характеристики (малое газосодержание, возможность обезгаживания);
-
термостойкость;
-
высокий срок службы;
Потенциал экрана
При бомбардировке экрана электронами происходит вторичная электронная эмиссия с коэффициентом 
, где n1,n2 - количество первичных и вторичных электронов. От величины σ зависит потенциал экрана.
| | Участок ОА: при небольших значениях ускоряющего напряжения UA2 σ<1 (энергия первичных электронов недостаточна для эмиссии вторичных электронов). На поверхности экрана скапливаются электроны и его потенциал стремится к потенциалу катода (UK=0) и свечение прекращается. |
Потенциал UA2’ называют первым критическим потенциалом.
Участок А-Б. σ>1 и потенциал экрана примерно равен UA2, т.к. число уходящих с экрана электронов равно числу n1 первичных электронов луча(устанавливается динамическое равновесие). При этом часть вторичных электронов n2 возвращается на положительно заряженный экран, а часть отводится при помощи токопроводящего слоя (аквадага), нанесенного на стенки ЭЛТ и соединенного со вторым анодом.
Участок UA2>UA2”. Происходит накопление отрицательного заряда на экране и снижение потенциала экрана до значения UA2”, при котором σ=1. Потенциал UA2” называют вторым критическим или предельным потенциалом экрана.
Яркость свечения
[кд/м2] – Закон Ленарда, где j-плотность электронного луча; U-разность потенциалов; U0-наименьшая разность потенциалов, при которой начинается свечение экрана (U=10…300 В); А,n-константы, зависящие от свойств люминофора (n=1…3).
Светоотдача
Светоотдача – к.п.д. люминофора, равный отношению энергии излучения в видимой части спектра к мощности, затраченной на возбуждение атомов люминофора (колеблется от 0,1 до 10 кд/Вт). Значительная часть энергии первичных электронов затрачивается на нагрев экрана, вторичную эмиссию электронов и излучения в невидимой части спектра.
Длительность послесвечения
Кинетическая энергия электронов превращается в энергию видимого излучения не мгновенно, а в течение конечного интервала времени (~10-7с).
Уменьшение яркости свечения люминофора по окончании возбуждения происходит по экспоненциальному закону.
Время послесвечения экрана – это время, в течение которого яркость свечения уменьшается до 1% от максимального значения.
Все экраны разделяются на экраны: с очень коротким (менее 10-5с), коротким (10-5…10-2с), средним (10-2…10-1с), длительным (10-1…16с) и очень длительным (более 16с) послесвечением.
Трубки с коротким и очень коротким послесвечением широко применяются в осцилографах, со средним – в телевидении, с длительным – в радиолокационных индикаторах.
Сложные экраны
Двухслойные экраны
Для получения длительного послесвечения (10-1…16с) применяют двухслойные экраны. На стекло трубки сначала наносят слой люминофора желтого длительного послесвечения, который сверху покрывается слоем люминофора синего короткого послесвечения.
| | Сначала электронный луч возбуждает атомы первого слоя и вызывает свечение синего цвета hν1. Кванты света с энергией hν1 возбуждают атомы второго слоя и вызывают свечение желтого цвета hν2. Длительность послесвечения второго слоя значительно больше, чем при возбуждении непосредственно электронным лучем. |
Алюминированные экраны
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
