Clasificarea dispozitivelor cu fascicul de electroni
Dispozitivele cu fascicule electronice se numesc dispozitive electrovacuum, ale căror acțiuni se bazează pe formarea și controlul intensității și poziției de către mai multe fascicule de electroni. În ciuda varietății largi de dispozitive cu fascicul de electroni, atât din punct de vedere al designului, cât și al scopului, există multe lucruri comune între ele. Astfel, tubul catodic în containerul conține întotdeauna trei elemente de bază: un tun de electroni, un fascicul de electroni sau fascicul de electroni deflectare receptor - ecran sau sistem de electrozi ai comutatorului electronic.
Dacă criteriul transformativ cel mai important este pus în baza clasificării dispozitivelor cu fascicul de electroni, atunci toate aceste dispozitive pot fi împărțite în patru grupe:
- Dispozitive care convertesc un semnal electric într-o tubă catodică care recepționează imaginea: tuburi indicatoare și oscilografe, kinescope și altele.
- Instrumente care convertesc o imagine într-o tuburi catodice cu transmisie electrică de semnal
- Dispozitive de conversie a semnalului electric într-un semnal electric - potentialoscope, întrerupătoare cu fascicule de electroni.
Dispozitivul și principiul funcționării tubului cu control electrostatic
Tubul catodic cu tub oscilografic este un balon special în formă de sticlă, în care este creat un vid înalt. Acesta conține electrozi care produc un fascicul de electroni sub forma unui fascicul de electroni subțire. Și electrozii care controlează această rază. Setul de electrozi care formează un fascicul de electroni se numește o proiecție electronică. Acesta constă, de obicei, dintr-un catod K, un modulator M, un prim A1 și un al doilea anod A2. Cei mai des folosiți catozi de oxizi sau de încălzire în camere, realizați sub formă de cupă, în care regiunea activă este localizată pe suprafața exterioară a fundului (figura 1).
Modulatorul servește, în principal, la modificarea densității de curent a fasciculului de electroni. Un mic potențial negativ este aplicat modulatorului, ajustabil de la zero la -30 volți.
Faza electronică este formată numai de electroni care trec printr-o diafragmă cu un diametru de aproximativ 1 mm. Astfel, electronii ale căror vectori ai vitezei inițiale deviază semnificativ de la suprafața catodică la cea normală nu trec prin diafragmă și nu participă la formarea fasciculului de electroni. Focalizarea preliminară a fasciculului de electroni este facilitată de un mic potențial negativ la electrodul de comandă. Schimbarea acestei capacități duce la o schimbare în traiectoria electronilor, și la un potențial negativ, electroni, anterior se înregistrează trecerea la periferia diafragmei, iar densitatea fasciculului de electroni scade. Mai departe de-a lungul axei tubului se află încă doi cilindri - primul și al doilea anod. Primul anod A1, fiind sub un potențial pozitiv de câteva sute de volți, accelerează fluxul de electroni care se deplasează de la catod. O tensiune se aplică celui de al doilea anod A2, atingând zeci de kilovolți în unele dispozitive cu fascicule de electroni, iar fluxul de electroni părăsește cel de-al doilea anod o viteză suficient de mare. În plus față de accelerația electronică, scopul anodelor este de a forma un fascicul de electroni îngust, focalizând fasciculul de electroni. Din cauza diferenței de potențial catodic modulator, primul și al doilea anozi din spațiul dintre ele sunt câmpuri electrice neomogene - lentile electronice. Configurația electrozilor și potențialul lor sunt selectate astfel încât întregul sistem formează două lentile electrostatice: primul - modulator și între electrod de accelerare, iar al doilea - între accelerare anod electric și a doua. Trecând prin aceste lentile, electronii formează un fascicul îngust convergând în apropierea ecranului - un fascicul de electroni. Întregul sistem de electrozi este atașat la traverse și formează un singur dispozitiv, numit arma electronică. Plecând de la pistolul de electroni, fasciculul de electroni intră în sistemul de plăci deflectoare. care servesc pentru a controla poziția fasciculului în spațiu: plăcile X îndoaie fasciculul de electroni în plan orizontal, plăcile Y - în plan vertical. Pe peretele interior al capătului convex al tubului este aplicat lyuminofor- substanță luminoasă prin bombardament de electroni, care, împreună cu ecranul de sticlă sub formă dom E. Utilizarea deflectoarele cu fascicul de electroni poate fi direcționat către orice punct de pe ecran. În acest caz, în cazul în care poziția zafisiksirovano fasciculului, pe partea exterioară a ecranului poate fi văzut prin geamul de la fața locului luminos, care are o dimensiune mică și poate fi considerată un punct condiționată de lumină. Pentru a se asigura că ecranul nu acumulează încărcături electrostatice sub acțiunea fasciculului de electroni, coeficientul de emisie secundară de electroni al fosforului se face aproape de unitatea σ = 1. Pentru a îndepărta electronii secundari, pe suprafața laterală interioară a balonului este aplicată o acoperire grafit conductivă electrică, care este conectată la al doilea anod din interiorul balonului.
Toți electrozii proiectorului electronic sunt de obicei alimentați dintr-o singură sursă prin intermediul unui separator de tensiune. Al doilea anod este îmbinat cu stratul de grafit interior, este aplicată o tensiune de mai multe kilovolts la primul anod - câteva sute la modulator - minus câteva zeci de volți (toate în raport cu catod). Deoarece al doilea anod este conectat la stratul de grafit interior, dimensiunile geometrice ale care sunt mari, pentru a acoperi și între operatorul grafic nu avea câmpuri electrice parazite care afectează tuburile osciloscoape cu fascicul de electroni în pregătire corespunzătoare nu este de minus și sursa de alimentare plus.
Dacă tensiunea de pe plăcile de deflexie schimba, fasciculul de electroni și, prin urmare, spotul luminos pe ecranului se mută, descriind o traiectorie, în conformitate cu o modificare a tensiunii de pe plăcile de deviere pot fi observate vizual pe ecranul unui tub catodic. Diametrul locului strălucitor și grosimea liniei de mișcare a fasciculului sunt mai mici, cu atât este mai bine focalizarea fasciculului de electroni. Luminozitatea strălucirii ecranului depinde de numărul de electroni care îl bombardează pe unitatea de timp și de viteza mișcării. Luminozitatea poate fi variată prin reglarea tensiunii de pe modulator și, în consecință, modificarea fasciculului de electroni densitatea curentului și, de asemenea, datorită vitezei de circulație a electronilor, care este determinată de tensiunea de pe al doilea anod.
Focalizarea electrostatică a unui fascicul de electroni
Cu forma adecvată a electrozilor reflectorizanți și a diferenței de potențial, se creează un câmp electric neuniform între ele, care accelerează electronii fasciculului spre ecran și simultan îl focalizează. Faza electronică este focalizată de două ori: la punctele F1 și F2. Aceasta indică prezența tunului de electroni a două sisteme de electroni optic cu un punct scurt focal la F1 (este format catod, primul modulator și anod) și o focalizare lungă într-un punct F2, situat în planul ecranului (format din primul și al doilea anozi). Principiul funcționării ambelor sisteme este complet identic, deci este suficient să se ia în considerare acțiunea unui singur sistem, de exemplu, a sistemului de focalizare lungă.
Figura 2a) prezintă un câmp electric neomogen care apare în interiorul luminii de proiecție între primul și al doilea anod în condiția Ua> Ua1.
Figura 2b) este alocată doar o singură linie de energie electrică și arată traiectoria unui electron, se abate de la axa la un unghi mic și cu linia de forță care apar la punctul A. La acest punct, câmpul electric vectorul E poate fi descompus în componente orizontale și verticale Er EB. În funcție de raport, E2 va accelera electronul spre ecran, iar Eu îl va apăsa pe axă, adică să se concentreze.
Dat fiind faptul că inducerea câmpului magnetic este proporțională cu numărul de amperi-turnuri wi, putem scrie:
Proiectarea bobinelor de deviere.
Deflectarea bobinelor cu miezuri feromagnetice permite creșterea densității de flux a liniilor de câmp magnetic în spațiul necesar. Bobinele cu miezuri feromagnetice sunt utilizate numai pentru semnalele de deviație de joasă frecvență, deoarece pierderile din miez cresc cu frecvența crescătoare a tensiunii de deviere. În tuburile catodice de televiziune și radar se folosesc de obicei bobine fără de miez. Într-un efort de obținere a unui câmp magnetic mai uniform, marginile bobinei sunt îndoite, iar bobina este îndoită în forma gâtului tubului. Turnurile din bobină sunt distribuite neuniform: Numărul de rotații de pe marginile este de obicei de 2 până la 3 ori mai mare decât în mijloc. Pentru a reduce câmpul de împrăștiere, bobinele fără miez sunt de obicei închise într-un ecran din oțel.
Avantajele și dezavantajele sistemelor de abatere electrostatică și magnetică.
Abaterea fasciculului de către câmpul magnetic este mai puțin dependentă de viteza electronului decât de sistemul de deformare electrostatică. Prin urmare, sistemul de deformare magnetică este utilizat în tuburi cu potențial ridicat de anod, care este necesar pentru obținerea unei luminozități ridicate a ecranului.
Dezavantajele sistemelor de deflexie magnetică este imposibilitatea utilizării lor în deflectare tensiuni cu o frecvență mai mare de 10 - 20 kHz, în timp ce tuburile convenționale de deflexie electrostatică au o limită de frecvență superioară de ordinul zecilor de MHz și mai mult. În plus, consumul unui curent mare prin bobine magnetice de deflectare necesită utilizarea unor surse puternice de alimentare.
Avantajul sistemului de deformare magnetică îl reprezintă amplasarea acestuia în raport cu tubul cu fascicul de electroni, care permite utilizarea tuburilor rotative în jurul axei, sisteme de deformare.
Trimiteți-le prietenilor: