Електронно-променеві прилади

Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка променів. Ці прилади призначені для перетворення електричних сигналів на візуальну форму, хоча серед них є й такі, в яких зображення перетворюється на електричний сигнал. В електронно-променевих приладах зображення формують на екрані, що світиться під дією електронів. У деяких з них здобуте зображення фіксується на світлочутливому або іншому матеріалі.

Конструктивно електронно-променеві прилади мають вигляд електронно-променевих трубок, розширюваних у напрямку екрана (рис.3.38). Залежно від способу керування електронним потоком трубки бувають з електростатичним або електромагнітним керуванням.

При електростатичному керуванні на шляху електронного променя розташовують електронну лінзу, що складається з двох анодів, і дві пари паралельних відхильних пластин. Керування променем здійснюється завдяки взаємодії електронів з електростатичним полем. Для фокусування променя на аноди електростатичної лінзи подається напруга (рис.3.39, а) > , внаслідок чого створюється електричне поле, силові лінії якого починаються на аноді А2 і закінчуються на аноді А1. Через взаємне відштовхування електрони на вході в електростатичну лінзу утворюють промінь, який розходиться під кутом а до осі трубки. В точці 1траєкторії на електрони діє з боку поля нормальна сила , спрямована до осі трубки, а в точці 2 — сила , спрямована до анода А2 (якщо б не було сили , то електрони перетинали б вісь трубки в точці 3 і фокусування променя не відбувалося б). Фокусують промінь у площині екрана вибором співвідношення напруг й .

Для відхилення променя на пару пластин, що утворює плоский конденсатор, подають напругу (рис. 3.39, 6). У полі конденсатора на електрон діє сила F, яка робить його траєкторію параболічною. Зміною полярності напруги змінюють напрямок відхилення

Рис.3.38. Схематичне зображення електронно-променевого приладу

Рис. 3.39. Ілюстрація принципу електростатичного фокусування і відхилення

електронного променя

променя. Основною особливістю електростатичних систем керування променем є їх практична безінерційність і лінійність.

При магнітному керуванні на шляху електронного променя розташовують коротку фокусувальну і дві відхильні котушки (рис.3.40). Електрони, що потрапляють у магнітне поле з індукцією під кутом до неї (рис.3.40, а), починають рухатися по спіралі, перетинаючи вісь трубки після кожного повного витка. Струм І у фокусувальній котушці встановлюють таким, щоб усі електрони променя збирались в одній точці екрана. У відхильній магнітній системі вектор індукції магнітного поля перпендикулярний до вектора швидкості електронів (рис. 3.40, б). Під дією сили Лоренца траєкторія руху електронів стає криволінійною. Магнітні системи керування забезпечують гостре фокусування електронного променя і великі кути його відхилення, але в них витрачається значна потужність, а. крім того, залежність між силою струму і відхиленням променя нелінійна.

Використовують також комбінований спосіб керування електронним променем.

Рис.3.40. Ілюстрація принципу магнітного фокусування і відхилення електронного

променя

За призначенням можна виділити такі основні групи електронно-променевих приладів:

1. Осцилографічні, або вимірювальні.

2. Індикаторні, які застосовують в радіолокації та радіонавігації.

3. Кінескопи, які використовують у телебаченні, а також у вигляді дисплеїв для виведення візуальної інформації з ЕОМ.

4. Запам'ятовувальні трубки, які застосовують для запису і зберігання
інформації.

5. Знакодрукувальні трубки (характрони), за допомогою яких на екран
виводиться знакова інформація (тексти) для наступного фотографування.

6. Електронно-оптичні перетворювачі, в яких підсилюють та перетворюють зображення.

7. Електронно-променеві перемикачі, призначені для надшвидкої комутації електричних кіл за допомогою електронного променя.

8. Передавальні телевізійні трубки, в яких оптичне зображення перетворюється на електричні телевізійні сигнали.

Незважаючи на специфічні особливості електронно-променевих трубок різних типів і призначення в основу їхньої роботи покладено деякі загальні закономірності, що визначають принципові можливості застосування цих приладів.

В електронно-променевому приладі (див. рис.3.38) джерелом для створення електронного променя є електронний прожектор. На відміну від звичайного катода, який емітує електрони в усіх напрямках, в електронному прожекторі є додаткові електроди, що утворюють з потоку вільних електронів, які емітує катод 2 (розігрівається ниткою розжарювання 1), вузенький промінь. За катодом розташовується модулятор 3, який аналогічно керувальній сітці в електровакуумному тріоді змінює кількість електронів, що надходять від катода 2. Зміною напруги на модуляторі керують яскравістю зображення на екрані 6. Після модулятора на шляху променя встановлюються системи фокусувальних 4 і відхильних 5 електродів, а також додаткові аноди А1, А2. Системи відхильних електродів (при електростатичному керуванні) або відхильних котушок (при електромагнітному керуванні) забезпечують відхилення електронного променя від осі приладу в двох взаємно перпендикулярних напрямках, для чого у відхильні системи подаються відповідно пилкоподібні напруги чи струми з певними періодами повторення. В розширеній частині електронно-променевого приладу розташовуються головний анод (аквадаг) А2, який забезпечує прискорювальне електричне поле для руху електронів уздовж приладу, і мішень, нанесена на екран.

Вид мішені визначає характер перетворення сигналу в приладі. Наприклад, в осцилографічних трубках мішень створюється з люмінесцентного покриття, що світиться в місцях удару об нього електронів. Люмінесцентні екрани з люмінофорів з різними спектральними та часовими Характеристиками застосовують в індикаторах радіолокаторів, кінескопах, дисплеях тощо. В трубках кольорового зображення є три електронних прожектори і складна мішень зернистої структури, кожен елемент якої утворюється з груп зерен люмінофорів червоного, зеленого та синього світінь.

Якщо мішень утворено з діелектрика, то на ньому можна сформувати ділянки, які несуть різні електричні заряди, тобто мають певний потенціальний рельєф. Останній може зберігатися досить довго, а інформація що міститься в ньому, може бути прочитана за допомогою електронного променя.

Трубки з діелектричними мішенями називають потенціалоскопами, їх використовують для запам'ятовування швидких дискретних і неперервних сигналів. Вони можуть застосовуватися для порівняння сигналів, які надходять до системи через період, і виділення різницевого сигналу, що значно підвищує завадостійкість систем виявлення та вимірювання сигналів у радіолокації. Можливим є поєднання діелектричної мішені з люмінесцентною; тоді сигнал, який запам'ятовується, стає ще й видимим.

Якщо в електронно-променеву трубку ввести кодову матрицю, яка містить різноманітні знаки, то після добавлення кількох додаткових електродів одержують характрон (знакодрукувальну електронно-променеву трубку). Крім того, розроблено багато схем керування електронним променем, за допомогою яких у будь-якій частині екрана звичайного осцилографа чи телевізора можна відобразити різні знаки.

Якщо мішень зробити металевою і поділити на ряд ізольованих електродів, то трубка перетвориться на електронний комутатор.

Електронно-променеві прилади можуть суттєво відрізнятися від розглянутих за призначенням, принципом дії (наприклад, передавальна телевізійна трубка), кількістю електронних прожекторів, але в них завжди зберігається взаємодія керованих електронних променів з мішенями.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Мікроелектроніку	\|	РОЗДІЛ 2 ЕЛЕМЕНТИ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ ПРИСТРОЇВ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.