электровакуум.приборы (1084498), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В некоторых типах ламп напряжение на аноде снижено до 6' В. Конструкция стержневых ламп позволяет выдерживать однократные ударные нагрузки до 600д. Лампы имеют малые габаритные размеры и низкий уровень шумов. Вакуумные интегральные схемы (ВИС). В ряде областей промышленности, науки и техники нужны контрольно-измерительные приборы, работающие в условиях высоких температур. Дпя построения таких приборов весьма перспективными могут быть ВИС, в которых явление термоэлектронной эмиссии используется в сочетании с тонкопленочной интегральной технологией.
Один иэ вариантов построения ВИС называется планарным. В одной плоскости на обшей диэлектрической подложке из сапфира располагаются пленочные электроды (рнс. 10.4). Термоэмиссия катода обеспечивается нагревом всей подложки. Регулировка мощности накала позволяет ВИС работать в широком диапазоне температур. В качестве материала керна катода используется воль- 132 фрам, сетки и анода — титан. На одной подложке может располагаться большое количество приборов.
Недостапсом такой конструкции ВИС является низкая экономичность, так как нагревать приходится всю подложку, а также возможность нарушения междуэлектродной изоляции из-за перемещения покрытия катода по подножке. В другом варианте построения ВИС вЂ” объемном этн недостатки в значительной мере устранены. Одна иэ конструкции объемного варианта ВИС с двумя подложками изображена на рис. 10.5.
Нагреву подвергается только активная эмитгируюшая зона нижней подложки. Такая структура аналогична триоду, сетка которого смещена в плоскость катода. Малое расстояние между электродами повышает эффективность управления анодным током. Вакуумные интегральные схемы могут работать при температуре 400 — 500 'С, поэтому их корпуса должны обеспечивать хорошую герметичность, минимальное газоотделение, малые токи утечки между выводами и стойкость к окислению. Материалом корпуса ВИС могут служить стеклокерамика, специальное стекло, ковар, нержавеющая сталь, никель. Проводники выводов изготовляются из тугоплавких металлов, например платины.
Предполагается, что применение более производительных газопоглотителей, чем титан, позволит повысить рабочую температуру ВИС. 10.4. МЕХАНОТРОНЫ Механотронами назьваются электронные лампы, имеющие один илн несколько подвижных электродов, соединенных с баллоном лампы с помощью упругого элемента: мембраны, сильфона, специального подвеса и т. п. Перемещение электродов приводит к изменению электрических параметров прибора, поэтому механотроны применяют для преобразования механических величин в электрические. Этн лампы используются в качестве датчиков при измерении перемнэгеннй, давлений, ускорений и т. п. В механотронах, предгазначенных ддя измерения перемещений (рнс.
10.6, а), внешнее механическое воздействие через штырь 5 передается на анод 2, который смешается относительно катона 1, вызывая тем самым изменение анодного тока. В механотронных измерителях давлений (рис. 10.6, б) механический сигнал (давление) воспринимается непосредственно мембраной 4, с которой жеспсо связан подвижный анод. Механотроньг с внутренним управлением (рнс.
10.6, и) не имеют гибких оболочек. Инерционная масса б соединяется с подвижным электродом внутри лампы на упругой опоре в виде плоской пружины. Такие механотроны применяются в внброметрах, измерителях угла поворота н т. и. 133 2 Х 5 2 с Рлс. 10.6. Устройство механотролол различного лезлзченкл. 1 — катод; 2 — анод; 3 — баллон; 4 — мембрана; 5 — штырь; б — ллердиолиал масса Подвижньй электрод, как правило, перемешается относительно неподвижного электрода вдоль или поперек линий электрического поля междуэлектродного промежутка. Конструктивно мехаиотроны выполняются в виде одиночных или сдвоенных диодов либо Рлс.
10.7. Кол мехелогроле триодов. На' рис. 10.7 показана в упрошенном виде конструкция симметричного диодного механотрона с двумя подвижнымн анодами для прецизионного измерения линейных перемещений и сил. Плоскопараллельная система электродов имеет подогревньй оксидный катод 1, который является неподвижным. Два симметричных подвижных анода 2 жестко соединены со штырем 3 с помощью изоляторов. Мембрана 4 соединяется со стеклянным баллоном через металлический фланец 5, предохраняклций ее от механических повреждений при монтаже и эксплуатации прибора. Сдвоенный диод включается в мостовую измерительную схему, благодаря этому снижается влияние неконтролируемых внутриламповых процессов: нестабильности тока эмиссии, изменения вакуума и др.
При механическом воздействии на штырь один из анодов приближается к катоду, другой удаляется от него, поэтому изменения токов в диодах имеют разные знаки. В результате изменения анодных токов в мостовой измерительной схеме возникает напряжение разбаланса, характеризующее механическое воздействие.
Достоинствами механотронов являются высокая чувствительность, достаточно высокий уровень выходного сигнала, малое измерительное усилие и др. Контрольные вопросы и задания 1. Какова природа шумов электронных ламп? Как количественно оцениваются шумы? 2. Почему уровень шума в многоэлектродных лампах выше, чем в триодах? 3. Что такое эквивалентное шумовое сопротивление? 4. Какова природа обратного тока сетки? Каким путем его уменьшают в злектрометрических лампах. ? 5. Какие параметры характеризуют свойства электронных ламп при эксплуатации? исто ы? В чем 6.
Какие конструктивные особенности имеют нувисторы. чем достоинства этих ламп? 7, Какой механизм управления токами в стержневых лампах? 8. Опишите конструкцию и принцип работы ВИС. Где они применяются? 9. Опишите устройство и принцип работы механотронов. Каково их назначение? 134 Часть третья ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ ге ай Глава одиннадцатая ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ 11.1. ОПТИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН СПЕКТРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ Оптическим диапазоном спектра злектромагнитного излучения называется область с длинами волн от ошюго нанометра до одного миллиметра. Границы оптического диапазона являются условными„они выделяют область спектра излучения, отличающуюся общностью принципов излучения и методов приема злектромагнитных волн.
Оптический диапазон включает в себя три области спектра. Излучение видимой области с длинами волн от 0,38 до 0,78 мкм непосредственно воспринимается человеческим глазом. Со стороны коротких волн к видимой области примыкает область ультрафиолетового (УФ) излучения с длинами волн 0,001 — 0,38 мкм, со стороны длинных волн — область инфракрасного (ИК) излучения 0,78 — 1000 мкм. УФ и ИК излучения невидимы для человеческого глаза. Энергия излучения в оптическом диапазоне спектра Ц обычно измеряется в джоулях. Мерой знергии, излучаемой или принимаемой в единицу времени, будет поток излучения Фе = дйе/дг. Являясь мощностью излучения, поток излучения измеряется в ваттах. Поток излучения, испускаемый в очень узком диапазоне длин волн, назьваетсЯ монохРомагическим ФеЛ, такой поток излУчают, напРимеР, лазеры. Если считать монохроматический поток излучения как поток фотонов с знергией Ни, то интенсивность излучения ге' можно оценивать числом фотонов, излучаемых в единицу времени: Аг= Фе Л/М.
Большинство естественных и искусственных источников излучения оптического диапазона испускают сложный поток излучения Ф, расе р пределенньй по спектру. У источников с линейчатым спектром излучения (рис. 11.1, а) сложный поток излучения является суммой со13б Л ~» о ога о,б а,га го г,гул,. агу а,у ого го г,гб о е1 'П' Ряс. 11.1. Спектры излучения; а — яянейчатый; б — сплооюой ставляющих его монохроматических потоков Фе ФеЛ, + ФеЛт + + ФеЛп Е ФеЛ,. гДе Лг — иомеРа гаРмоник, пРисУтствУюп1их в,спектРе излУчениЯ.
На рис. 11.1, б показан сплошной спектр излучения нагретого тела. Распределение излучения по спектру характеризуется спектральной плотностью потока излучения р(Л) АФе вФе р(Л) = 1нп гЛЛ- о АЛ бЛ (11.2) (11.3) Графически сложный поток излучения может быть найден как площадь под кривой р(Л) на рис. 11.1, б. Энергия излучения и поток излучения являются знергетическими величинами. Существует также система световых величин. Мощность излучения можно оценивать по световому ощущению, которое она производит, т. е. реакции человеческого глаза на воздействие потока излучения. Глаз представляет собой избирательньй (селективный) приемник излучения, его реакция зависит от длины волны излучения.
На рис. 11.2 приведена характеристика относительной спектральной чувствительности человеческого глаза, назьваемая кривой относительной видносги 1'(Л). 137 где гЛФе и сгФе — потоки излучения узких участков спектра гтЛ и дЛ. Спектральная плотность потока излучения измеряется в ваттах на микрон (манометр) .. Сложпьй поток излучения источника со сплошным спектром излучения определяется выражением Фе = У 1Р(Л)дЛ о Световым потоком называется потек излу. чения, оцениваемый по зрительному восприятию, т.
е. он представляет собой видимую часть О любого потока излучения. Очеви)шо, одннако- ))В 05 )7б А пкм )~б аэпхм вые по значению потоки излучения, но имевшие различный спектральный состав, будут иметь различные световые потоки. Единицей светового патока является люмен (лм). В максимуме кривой относительной видности при Л = 6 = 0,555 мкм 1 Вт монохроматического потока излучения рав р ен 80 лм соответствующего монохроматического светового потока. Чтобы перейти от монохроматического потока излучения к монохроматическому световому потоку Ф„Л с той же длиной волны, можно воспользоваться соотношением ФтЛ = 680фс Л1'(Л), (11.4) Световой поток источника с линейчатым спектром излучения может быть найден из (11.1) и (11.4) Ф„= 680 Е ФсЛ 1'(Л), л„' й Л а — номера гармоник в пределах видимой части спектра излучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
