Федосеева - Основы электроники и микроэлектроники (989598), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Один из видов элекроннолучевого прибора — элекроннолучевая трубка. Электроннолучевые трубки предназначены для преобразования электрического сигнала в оптическое изображение, которое получается на специальном экране с люминесцирующим слоем, светящимся под действием направленного на него тонкого электронного луча. Перемещение электронного луча по экрану вызывает перемещение светящегося под действием электронной бомбардировки пятна; луч как бы рисует на экране светящееся изображение. Электроннолучевые трубки могут быть использованы для визуального наблюдения или фотографирования электрических процессов, для отображения информации в виде цифр, букв и других знаков, а также графиков зависимости одной электрической величины от другой или от времени.
Электроннолучевые трубки„ предназначенные для светящегося графического воспроизведения электрического сигнала, называют осциллографическими на их основе построены измерительные приборы, называемые осциллографами. Приемные электроннолучевые трубки, предназначенные для воспроизведения телевизионных изображений, называют кинескопами. Рассмотрим устройство электроннолучевой трубки (рис. 3.1).
Она представляет собой стеклянную колбу вытянутой формы, с расширением к торцу (рис. 3.1, а). В колбе (баллоне) помещены: электронный прожектор, отклоняющая система и люминесцирующий экран. Электронный прожектор создает поток электронов, ускоряет их и фокусирует в узкий луч, направленный вдоль оси трубки в 136 центр экрана, а также позволяет управлять количеством электронов в луче, т. е. интенсивностью свечения экрана.
Отклоняюи(ая система предназначена для управления движением электронного луча по экрану путем одновременного отклонения луча в двух взаимно перпендикулярных направлениях— вертикальном и горизонтальном. Экран служит для получения иа нем светящегося изображения.
Ф~ в Рис. 3.!. Злектроннолучеваи трубка: а — внешний вид; б — устройство: т— катод; 2 — уиравлнющнй электрод; 8— аноды; 4 — откланигощие оластнны; б — аквадаг; б — экран; 7 — баллон; и — условное графическое обозначение 137 В зависимости от способа фокусировки и отклонения электронного луча различают три типа электроннолучевых трубок: с электростатическим управлением, в которых для фокусировки и отклонения луча используется электрическое поле; с электромагнитным управлением, в которых для фокусировки и отклонения луча используется магнитное поле; со смешанным управлением, в которых фокусировка осуществляется электрическим полем, а отклонение луча — магнитным.
Устройство злекроннолучевой трубки с электростатическим управлением схематически показано на рис. 3.1, б, а ее условное графическое обозначение — на рис. 3.1, в. Электронный прожектор состоит из катода косвенного накала, управляющего электрода и двух или трех анодов, ускоряющих и фокусирующих электроны в луче. Катод имеет форму цилиндра, торец которого снаружи покрыт оксидным слоем; внутри цилиндра расположен подогреватель для накала катода и получения термоэлектронной эмиссии с его торца. Управляющий электрод, называемый модулятором, имеет форму цилиндра с от- верстнем в торце н расположен вокруг катода. На него подается отрицательное напряжение порядка нескольких десятков вольт относительно катода.
Электроны, эмнттнруемые катодом, движутся под действием ускоряющего поля первого анода сквозь отверстие в торце управляющего электрода, отталкнваясь от его стенок. Количество электронов в луче, проходящем через это отверстие, зависит от величины отрицательного напряжения управляющего электрода: чем оно больше, тем меньше количество электронов в луче, меньше ток луча, а следовательно, н яркость свечения экрана в точке падения на него луча. уа д о,з+ рис. 3.2. Полная систеиа электростатической фокусировки луча (о), фокусирующее электрическое поле между анодами (б) и принпип действия этого поля на траекторию движении элек- тронов луча (в) Аноды представляют собой полые цилиндры с диафрагмами внутри.
Электронный луч проходит сквозь отверстия в этнх днафрагмах. Аноды имеют неодинаковые диаметры н разные положнтельные потенциалы: первый 300 — ! 000 В, второй 1000— 5000 В н более. Этн потенциалы подобраны таким образом, что электрнческне поля, созданные нмн, имеют специальную конфнгурацию н собирают пучок летящих с большой скоростью электронов в узкий сходящнйся луч (рнс. 3.2, а). В каждой точке неоднородного электрического поля, представленного криволинейными силовыми линиями, ндущнмн в направлении от более высокого потенциала к менее высокому (рнс. 3.2, б), на электрон действует сила, направленная по касательной к силовой линии в данной точке в сторону более высо- 13й кого потенциала, т.
е. протнвоположно силовым линиям. Под действием этих снл изменяется направленне движения электронов. Электрические поля между управляющим электродом н первым анодом н между следующнмн анодами действуют на электронный луч подобно тому, как оптические линзы действуют на световой луч. Пучок электронов фокусируется сначала внутри первого анода, затем расходится н снова собирается по мере выхода нз второго анода. Электрическое поле, способное собирать нлн рассеивать поток электронов, называют электронной линзой. Рассмотрим подробнее действие электронной линзы на траекторню движения электрона, летящего в ускоряющем поле в направлении к экрану (рнс. 3.2, в).
Траектория движения электрона изображена толстой линией, а силовая линия электрического поля между анодами А~ н Ат — тонкой пунктирной. В точке В на электрон действует сила )сь которую можно разложить на две составляющне: горизонтальную Е! гор н вертикальную Р~ э*э. Первая ускоряет движение электрона вдоль осн трубки, вторая отклоняет его к осн.
Аналогично в точке С сила Ет имеет горнзонтальную составляющую гти„, ускоряющую движение электрона, н вертикальную — Ет.„, отклоняющую его от осн, но в меньшей степени, так как скорость электрона в точке С выше. В результате траектория данного электрона н всех электронов в луче пере- сечется с осью трубки в точке Е экрана, являющейся фокусом системы электронных линз — рассеивающей н собирательной. Напряжение на первом аноде регулируется таким образом, чтобы луч фокусировался в плоскостн экрана н давал на нем четкое светящееся пятно, диаметр которого для осцнллографнческнх трубок обычно равен 0,5 — 1 мм. Напряжение на втором аноде остается постоянным.
Благодаря очень высокому напряженню на анодах создается сильное ускоряющее поле для электронов в луче. Экран трубки покрыт специальным веществом — люминофором, — светящимся под действием электронного луча. Яркость н длительность свечения экрана, а также цвет свечения зависят от вещества люминофора, от скорости н количества электронов в луче. Чем больше скорость электронов н чем больше нх падает на экран, тем ярче светится нзображенне. С течением времени способность люмннесцентного вещества светиться ухудшается. Это явление называют утомляемостью экрана. Цвет свечения зависит от состава люминофора.
Для визуального наблюдения кривых исследуемого сигнала в осцнллографнческнх трубках применяют люминофор, дающий желто- зеленое свечение, поскольку глаз человека наиболее чувствнтелен к излучению в этой области спектра. Для этого в качестве люминофора на экран наносится слой сульфнда цннка. В труб- 139 ках, предназначенных для фотографирования изображения с экрана, используют люминофоры, дающие синее свечение.
Для получения черно-белого телевизионного изображения на экранах кинескопов используется белое свечение, а для цветных изображений — сложный экран с точками красного, зеленого и синего свечения. Электроны, падая с большой скоростью на экран трубки, отдают ему свою энергию, которая частично превращается в световую„а частично поглощается электронами вещества экрана и вызывает из него вторичную эмиссию электронов.
Вторичные электроны, эмиттируемые экраном, улавливаются аквадагом, на оси трубки. Чем больше напряжение между пластинами, тем сильнее отклоняется луч. Если на пластины УУ подать переменное напряжение, то луч будет перемещаться вверх и вниз между точками о и б. Поэтому световое пятно тоже будет двигаться по отрезку вертикальной линии, непрерывно перемещаясь то вверх, то вниз и многократно прочерчивая этот отрезок. При сравнительно большой частоте переменного напряжения, а также вследствие инерционности зрения и свойства послесвечения экрана на экране будет видна непрерывная светящаяся линия, а не отдельные положения светящегося пятна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
