Реферат: Движение электронов - отклоняющие системы ЭЛТ

Основными характеристиками являются:

a) Угол отклонения эле­ктронного луча - α . Определяется по формулам:

b) Абсолютная величина отклонения —смещения пятна на плоском экране-h

c) Чувствительность по отклонению- ε

4. Устройства приборов, использующих физический эффект

Электронно-лучевыми приборами называют такие электронные электровакуумные приборы, в которых используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча или пучка лучей для преобразования электрических сигналов в видимое изображение, или наоборот, а также для запоминания (хранения) сигналов. Электронно-лучевой прибор, имеющий форму трубки, обычно называют электронно-лучевой трубкой.

Существуют несколько разновидностей электронно-лучевых трубок по их названию: осциллографические, приемные телевизионные, телевизионные передающие и специальные. Управление пространственным положением луча осуществляется в них с помощью электрических (электростатическая отклоняющая система) , магнитных (магнитная отклоняющая система) и комбинированных полей, а управление плотностью тока – с помощью электрических полей.

Электростатические системы, отклоняющие луч в двух взаим­но перпендикулярных направлениях, располагаются по ходу луча последовательно одна за другой и, как правило, тщательно экра­нируются друг от друга. Совмещение двух электростатических си­стем в пространстве невыгодно по следующим причинам:

1) уве­личение расстояния между пластинами приводит к снижению чув­ствительности по отклонению;

2) взаимное проникновение полей обеих систем создает большие искажения при отклонении луча;

3) при совмещении двух систем значительно возрастают паразитные емкостные связи, ограничивающие использование трубки на высоких частотах.

Магнитные отклоняющие системы обычно совмещаются в пространстве, так как при строго симметричном расположении кату­шек суммарный магнитный поток одной пары катушек, пронизы­вающий вторую пару, равен нулю и изменение магнитного поля, отклоняющего луч в одном направлении, никак не влияет на маг­нитное поле другой пары катушек, отклоняющее луч в перпенди­кулярном направлении. Таким образом, взаимосвязь отклоняю­щих полей в правильно сконструированных магнитных отклоняю­щих системах отсутствует и пространственное совмещение магнитных систем, отклоняющих луч в двух взаимно перпендику­лярных направлениях, вполне допустимо и целесообразно.

Осциллографические трубки относятся к трубкам с электростатическими отклонениями луча. Условное графическое обозначение осциллографической трубки приведено на рис. 2.

Рис. 2. Обозначение осциллографической электронно-лучевой трубки

Рассмотрим ее устройство. Катод К представляет собой, как обычно, полый цилиндр, но с одним донышком. Оксидный слой нанесен только на это донышко, которым катод обращен внутри трубки. Далее установлен управляющий электрод или модулятор М, который выполнен в виде цилиндра с донышком, в котором имеется отверстие. На модулятор подается отрицательное напряжение относительно катода, которым отталкиваются к оси трубки электроны, вылетающие из катода под углом. Через отверстие в донышке модулятора походят лишь те электроны, которые находятся на оси. Модулятор также выполняет функции управляющей сетки: с увеличением отрицательного напряжения интенсивность выходящего из отверстия электронного потока уменьшается и при определенном отрицательном напряжении полностью прекращаются. Такое напряжение называется запирающим.

За модулятором установлен первый анод 1а, который подается относительно катода положительное напряжение. Конфигурация электрического поля в пространстве между модулятором и первым анодом имеет форму линзы. Этим полем осуществляется фокусировка электронного пучка, благодаря которой он приобретает форму спицы. Первый анод выполнен в виде полого цилиндра модулятора диаметром больше, чем диаметр цилиндра модулятора. Изменяя напряжение на первом аноде, можно осуществлять фокусировку электронного пучка. Далее следует второй анод 2а, который является ускоряющим электродом. Он также выполнен в виде полого цилиндра.

Основная часть электронов в пучке, разогнавшись до большой скорости, не попадает на стенки второго анода, а пролетает по его оси. На второй анод подается высокое напряжение, необходимое для придания электронам в пучке большой скорости. Комплект перечисленных электродов трубки (катод с подогревателем, модулятор, первый и второй аноды) образует электронный прожектор или электронную пушку и выполняется в виде жесткого единого узла, собранного на слюдяных пластиках, с использованием керамических цилиндрических изоляторов.

Далее на пути электронного пучка установлены две пары отклоняющих пластин ОП. Средний потенциал отклоняющихся пластин равен потенциалу второго анода и не должен воздействовать на электронный пучок. Но если между пластинами пары имеется напряжение, пучок отклоняется от оси трубки в сторону более положительной пластины. Одна пара пластин расположена вертикально, может отклонять электронный пучок в горизонтальном направлении и называется горизонтально – отклоняющей. Вторая пара пластин расположена горизонтально и называется вертикально – отклоняющей. Пройдя мимо системы отклоняющих пластин, электронный луч попадает на экран Э, покрытый слоем специального вещества, которое называется люминофором. Под воздействием электронной бомбардировки происходит свечение люминофора, наблюдаемое с внешней стороны экрана. В связи с тем, что бомбардировка люминофора, покрытого тонким слоем металла, сопровождается вторичной электронной эмиссией, коническая часть колбы трубки покрыта графитовым слоем (аквадагом) и соединяется со вторым анодом. Вторичные электроны удавливаются аквадагом и образуют ток второго анода.

Конструкция отклоняющих катушек . Отклоняющие катушки с ферромагнитными сердечниками позволяют увеличить плотность потока магнитных силовых линий в необходимом пространстве. Катушки с ферромагнитными сердечниками применяются только при низкочастотных отклоняющих сигналах, так как с увеличением частоты отклоняющего напряжения возрастают потери в сердечнике. В телевизионных и радиолокационных электронно-лучевых трубках обычно применяются отклоняющие катушки без сердечника. Стремясь получить более однородное магнитное поле, края катушки отгибают, а саму катушку изгибают по форме горловины трубки. Витки в катушке распределяют неравномерно: Число витков на краях обычно в 2 – 3 раза больше, чем в середине. Для уменьшения поля рассеяния катушки без сердечника обычно заключаются в стальной экран.

Системы с последовательно складывающимися потоками обыч­но не имеют внутренних ферромагнитных сердечников и образу­ются катушками, непосредственно прилегающими к горловине трубки. Катушкам придают седлообразную форму, так что витки намотки облегают горловину трубки. Края катушек отгибаются наружу для уменьшения полей рассеяния за пределами отклоня­ющей системы. Катушки иногда собирают из отдельных секций для уменьшения распределенной емкости.Такие системы обычно заключаются в цилиндрический экран из ферромагнетика, через который замыкаются магнитные силовые линии, выходящие с на­ружных сторон катушек. Отогнутые края катушек располагаются вне экрана. Магнитопровод в такой системе находится снаружи катушек, поэтому системы с последовательно складывающимися потоками, имеющие ферромагнитный экран, часто называют си­стемами с внешним магнитопроводом.

Рис. 4. Магнитная отклоняющая си­стема с внутренним магнитопроводом-а — внешний вид; б — разрез; / — магнитопровод; 2 — катушки горизонтального от­клонения; 3 — катушки вертикального от­клонения; 4— пластмассовые гильзы

Рис. 5. Секционированные отклоняющие катушки

Системы с внешним магнитопроводом достаточно экономичны, компактны и при правильно выбранных геометрических соотно­шениях позволяют получать достаточно большие углы отклонения при сохранении линейности и сравнительно небольшом нарушении фокусировки луча. Системы с инешним магнитопроводом полу­чили широкое распространение как отклоняющие системы кине­скопов.

Коснтрукция электростатических отклоняющих пластин .

Очевидно, максимально возмож­ное отклоняющее действие электостатическое поле будет оказывать на электронный луч тогда, когда во всей области отклонения сила, дей­ствующая на электрон, будет перпендикулярна к направлению его оптимальной формы движения. Такая идеальная элект­ростатическая система образуется двумя изогнутыми пластинами, причем на входе луча расстояние между пластинами может быть равным диаметру электронного луча.

При максимальном угле отклонения луч как-бы скользит по по­верхности пластины, не задевая ее. Так как проводящая пластина являются эквипотенциальной поверхностью, ортогональные к ней силовые линии поля всюду направлены перпендикулярно к электронному лучу, т. е. обеспечивается указанное выше максимально возможное отклоняющее действие.

Аналитический расчет показывает, что кривая, по которой должны быть изогнуты такие оптимальные отклоняющие пластины, описывается экспоненциальной функцией. Центр отклонения луча в этом случае не совпадает с серединой системы, а несколько сме­щен в сторону входного края пластины. Чувствительность по от­клонению рассматриваемой системы при одинаковых габаритах примерно в два раза выше, чем у системы, образованной плоско-параллельными пластинами.

Рис. Однократно-изломанные отклоняющие пластины, близкие к опти­мальным (пунктиром)

Несмотря на высокую чувствительность, системы, образованные оптимальными изогнутыми пластинами, не получили распростра­нения главным образом из-за трудности точного изготовления и сборки. Идеальная отклоняющая система нетехнологична особен­но при серийном производстве. Однако, если заменить плавную кривую, описывающую контур оптимальной пластины, ломаной, состоящей из нескольких отрезков прямых, так, чтобы углы излома лежали на оптимальной кривой, можно создать достаточно удобную в изготовлении и сборке отклоняющую систему, почти не усту­пающую по чувствительности идеальной системе. Конечно, чем ближе ломаная к оптимальной, кривой, т. е.чем больше углов из­лома имеют пластины, тем ближе чувствительность к оптимальной. С другой стороны, чем меньше изломов имеют пластины, тем тех­нологичнее система. Расчет и экспериментальная проверка пока­зывают, что уже при одном изломе чувствительность системы до­вольно близка к идеальной. Поэтому широкое распространение получили отклоняющие системы, образованные однократно-изло­манными пластинами.

5. Используемые материалы

Повышение экономичности отклонения, а следовательно, и вы­игрыш в чувствительности при прочих равных условиях можно по­лучить, применяя магнитопроводы из ферромагнитных материалов, концентрирующих магнитную энергию. Поэтому в тех случаях, когда отклоняющие системы работают на сравнительно низких ча­стотах, катушки обычно имеют ферромагнитные сердечники и эк­раны. Катушки систем с параллельно складывающимися потоками надеваются на сердечник,-изготовленный из высококачественного магнитномягкогр материала.

6. Основные характеристики приборов