1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 29
Текст из файла (страница 29)
е. такое напряжение на модуляторе, при которомэлектронный ток равен нулю; Ъ — коэффициент пропорциональности.Однако при регулировании потенциала модулятора ток катода дополнительно изменяется за счет изменения величины поверхности катода, охваченной полем с положительным градиентом потенциала (ускоряющ ее поле). Если потенциал модулятораравен нулю (рис. 7-2,а), то почти вся поверхность катода охвачена полем с положительным градиентом потенциала.
На рис. 7-2,6показана картина поля, когда потенциал модулятора близок к потенциалу запирания. В этом случае положительный градиентполя существует только вблизи незначительной области в центрекатода, а остальная поверхность катода охвачена полем с отрицательным градиентом потенциала. В результате ток катода приуменьшении отрицательного напряжения на модуляторе возрастает значительно быстрей, чем это следует из (7-1). Связь междукатодным током и потенциалом модулятора выражается зависимостью [12]/к =Ь ( UMu f 0 MO' fIи * ° 13/2-<7-2>В этой формуле ток катода / к выражен в микроамперах, анапряжение — в вольтах; коэффициент пропорциональности b == 2,3 -т- 3, а у — 2,5 -=- 3,5.В эЛектронно-лучевой трубке не все электроны, покинувшиекатод и преодолевшие потенциальный барьер у его поверхности,достигают экрана.
Ч асть электронов вследствие их значительного углового расхождения при фокусировке не пропускаетсяограничивающими диафрагмами первого и второго анодов. Вследствие этого ток луча после фокусирующей системы может бытьв несколько раз меньше тока 1К.Модуляционная характеристика. Зависимость / к = f(U M) называется модуляционной характеристикой электройно-лучевойтрубки.На рис. 7-3 представлены модуляционные характеристикиэлектронно-лучевых трубок с электростатическим и с магнитнымуправлением.
Зависимости тока / к от напряжения t /M для нихразличны.В трубках с электростатическим управлением модуляционная характеристика подчиняется закону (7-2) лишь вблизи потенциала запирания, когда ток луча невелик. При уменьшенииотрицательного напряжения на модуляторе возрастает эмиттирующая поверхность катода, в электронном луче появляютсяэлектроны, покидающие катод под большими углами, увеличивается диаметр луча в области электростатических линз и второгоанода и часть электронов не пропускается ограничивающейдиафрагмой. Дальнейшее увеличение тока луча может быть получено за счет повышения плотности катодного тока, т. е.
в соответствии с законом степени трех вторых (7-1).Ввиду отсутствия ограничивающих диафрагм в электронномпрожекторе трубки с магнитной фокусировкой ток луча по велц-чине близок к току катода, и его зависимость от напряженияна модуляторе подчиняется закону (7-2).Важными параметрами модуляционной характеристики сл у жат Um — напряжение запирания и U M „ — напряжение, прикотором ток луча достигает номинального для данного типатрубки значения. Разность этих величинД£/м = |£/Мо!-| £ /м .н |(7-3)называют модуляцией.Величина Um зависит не только от напряжения UM, но и отнапряжений на других электродах.
В современных трубкахмежду модулятором и анодом располагается ускоряющий электрод (см. рис. 7-7, а). В прикатодной области создается результирующее поле, которое, как и для электронных ламп, мож етбыть охарактеризовано некоторым действующим напряжением:Ua = UH+ D HU7.a + D x D 7,9Uat(7-4)где Uу , — напряжение на следующем за модулятором ускор я ю щем электроде; U a — напряжение на аноде, расположенном за^ускоряющим электродом; D M и D y э — проницаемости модулятора и ускоряющ его электрода соответственно. В большинствеэлектронных прожекторов влияние потенциала третьего электрода ничтожно мало, поэтому для напряжения запирания м ож нозаписать:£ /м о ~ -/> ы £ /у .э .(7-5)Величина модуляции Д£/м связана с другим параметром —крутизной модуляционной характеристики, мА /В :см_ * /„ди м '(7 _6)Очевидно, что с увеличением крутизны 5м уменьшается м одуляция А11м.
Как видно из рис. 7-3, крутизнадля тр у бокс магнитной фокусировкой значительно выше. Это обстоятельствоопределяет применение электронно-лучевых трубок с магнитнойфокусировкой луча в случаях, когда необходима интенсивнаямодуляция луча, например в радиолокационных индикаторахс яркостной отметкой.7-3. Ф ОКУСИ РУЮ Щ ИЕ СИСТЕМЫ. Э Л Е К Т Р О Н Н Ы Й П Р О Ж Е К Т О РЭлектронный прожектор содержит электроды, с помощ ьюкоторых осуществляется не только управление плотностью электронного луча, но и фокусировка электронного потока.
П оэтом упрежде чем рассматривать типовые конструкции электронныхпрожекторов в электронно-лучевых трубках различного назначения, обсудим основные принципы построения фокусирующихсистем.Принцип фокусировки потока электронов в узкий луч основанна законах движения электронов в однородных и неоднородныхэлектрических и магнитных полях. Эти законы изучаются в специальном разделе физики — электронной оптике, в которой широко используется терминология оптики геометрической.Электронные линзы. Неоднородные аксиально-симметричныеэлектрические поля, широко используемые в электронных приборах для изменения скорости и направления движения электронов, называются электроннымилинзами. В качестве линз используются также аксиально-симметричные однородные и неоднородные магнитные поля.
В электронной оптике различают линзыдиафрагмы,одиночныелинзы,иммерсионные линзы и иммерсионные объективы.Примеры линз-диафрагм показаны на рис. 7-4; там же приведеныкривыераспределенияпотенциалов вдоль оси линзы.Линзы-диафрагмы, образованныеэлектродами с круглыми отверстиями, могут быть собирающимии рассеивающими. В собирающейлинзе в плоскости диафрагмыРис. 7-4. Электронныелннзыдиафрагмы й распределение подги п/дх2 > 0 ; врассеивающейтенциала в н и х.линзе, наоборот, дг11л/дх2 <' 0.а — собирающ ая; б — рассеивающ ая.Одиночные линзы образуетсясистемой лннз^диафрагм и характеризуются постоянными и равными потенциалами по обестороны линз. Пример одиночной линзы показан на рис.
7-5, а.Широкое применение в электронно-лучевых приборах находят иммерсионные линзы с цилиндрическими электродами равныхили различных диаметров. В этом случае потенциалы по обе стороны линзы остаются неизменными, но различными по величине.Примеры иммерсионных линз приведены на рис. 7-5, б и в .Систему, состоящ ую из катода, служащего объектом изображения, и диафрагм или цилиндров, создающих у катода ускоряющее поле, называют иммерсионным объективом.Как известно из геометрической оптики, величина изображения, образованного сферической поверхностью, разделяющейдве среды с различными показателями преломления, определяется согласно закону Лагранжа-Гельмгольца соотношениемб] ^1У« яч^ =С7' 7)где г/1 и у2 — размеры объекта и изображения соответственно;01 и в 2 — апертурные углы;и п2 — показатели преломлениядвух сред.Для электронно-оптической системы границей раздела двухсред служит эквипотенциальная поверхность, приближающаясяв практических системах к сферической.Рис. 7-5.
Одиночная (а) и им м ерсионные (б и в) линзы и распределение потенциала в них.ил г - 0ил з> 0показателя преломления используется отношение скорости движения электрона к скорости света с. П оэтому в (7-7) вместо показателей преломленияи п2 нужно подставить скорости электронов в двух средах или же эквивалентные им значения потенциалов.ЬУи1в, У и .(7-8)Для уменьшения размера изображения следует стремитьсяк увеличению отношения 62/ 0ц уменьшать размер объекта у 1 исоотношение скоростей электронов до и после оптической системы.При использовании оптической системы с одной линзой выполнение этих условий встречает серьезные затруднения.
Объектомв такой системе является эмигрирующая поверхность катода.Уменьшение ее величины неизбежна сопровождается снижениемтока луча, и размер изображения (пятна на экране трубки) зависит от потенциале модулятора. Угол 01 выхода электронов с поверхности катода определяется тепловыми скоростями электронов и не может быть значительно уменьшен. Поэтому в электронно-лучевых трубках применяют фокусирующие системы из двухили трех линз, где объектом для второй линзы служит наименьшее сечение электронного луча («скрещение») после прохожденияпервой линзы.Первая линза должна быть электростатической, так как она нетолько формирует объект (скрещение) для второй линзы, но иускоряет электроны, испускаемые катодом. Вторая линза в двухлинзовом прож екторе — главная проекционная линза — служитдля создания изображения скрещения луча на экране трубки.В трехлинзовом прожекторе эту роль выполняет третья линза.В отличие от первой линзы главная проекционная линза можетбыть как электростатической, так и магнитной.
В первом случаефокусирующую систему называют электростатической; во второмслучае говорят об электронном прожекторе с магнитной фокусирующей системой. В обоих случаях требования к главной проекционной линзе одни и те же: она должна обеспечить минимальновозможные размеры сечения электропного луча, а следовательно,и светящегося пятна на экране трубки. С этой целью при конструировании электронного прожектора стараются по возможностиуменьшить размеры объекта (скрещения) после первой линзы,уменьшить апертурный угол со стороны объектаи увеличить6 2 — угол со стороны изображения, а также понизить начальные скорости электронов около объекта и повысить их скоростивблизи экрана.Современные фокусирующие системы обеспечивают диаметрсветящегося пятна на экране менее 0,1 мм.Электронный прожектор с электростатической фокусирующейсистемой.
На рис. 7-0, а показан электронный прожектор, образованный тремя электродами (триодный прожектор)-, модулятором,первым и вторым анодами. Электростатическая система фокусировки состоит из иммерсионного объектива (катод — модулятор—первый анод) и иммерсионной линзы (первый анод — второйанод). Эквипотенциальные линии поля двух линз системы показаны на рис. 7-6, б, а их оптический эквивалент — на рис. 7-6, в.Первая линза образована неоднородным полем между модулятором и первым анодом, а вторая — между первым и вторым анодами. Каждую из этих линз можно рассматривать как состоящуюиз двух простейших линз: двояковыпуклой собирающей линзы,образованной эквипотенциальными поверхностями, обращеннымивыпуклостью к катоду, и двояковогнутой линзой, образованнойэквипотенциальными поверхностями, обращенными в д р у гу юсторону.
Конфигурация полей такова, что преломляющее действие собирающей линзы больше преломляющего действиярассеивающей линзы. Кроме того, скорости движения электронов вследствие возрастания потенциала в поле рассеивающейлинзы больше, чем в поле собирающей, поэтому собирающ ееРис. 7-6. Триодный п р ож ек тор.н — траектории электронов;б — картинаэлектрическогов — оптический эквизалент электронны х линз.поля;действие преобладает.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
