Реферат: Потенциалоскопы

Если ток считывающего пучка достаточен, чтобы довести потенциал наиболее «глубокого» места потенциального рельефа до равновесного значения, то после одного считывания вся поверхность мишени принимает равновесный потенциал, потенциальный рельеф полностью уничтожается и дальнейшее считывание невозможно. При малом токе пучка заряд, приносимый им, оказывается недостаточным для перезарядки элементарных емкостей. Потенциалы элементов мишени в этом случае только смещаются в сторону равновесного значения, не достигая его. После каждого считывания глубина потенциального рельефа уменьшается, и, наконец, величина потенциала всех элементов мишени становится близкой к равновесному значению. Так как при каждом считывании потенциальный рельеф сглаживается лишь частично, при малом токе пучка возможно считывание от нескольких раз до нескольких сот раз (в зависимости от

глубины потенциального рельефа и величины тока считывающего пучка).

При перезарядном считывании в момент разряда элементарных емкостей в цепи сигнальной пластинки проходит емкостный ток, создающий выходной сигнал. Так как на разрядку емкостей тратится различный заряд (в зависимости от величины записанного сигнала), количество электронов, возвращающихся с мишени на коллектор, оказывается промоделированным записанным сигналом. Поэтому выходной сигнал может быть получен также в цепи коллектора. При перезарядном считывании, если после первого считывания потенциальный рельеф полностью сглаживается, выходной сигнал в точности соответствует записанному. Если же используется многократное считывание, выходной сигнал может иметь заметные искажения, в особенности в передаче градаций «серого» (полутонов).

При считывании сеточным управлением потенциальный рельеф на поверхности мишени создает местные электрические поля, которые могут воздействовать на проходящие вблизи мишени электроны. Такое «управляющее» действие местных полей аналогично действию управляющей сетки электронной лампы на электронный поток, идущий с катода на анод лампы.

При сеточном считывании сетка как элемент потенциалоскопа может отсутствовать, а роль управляющей сетки могут играть местные электрические поля уповерхности мишени. В некоторых типах потенциалоскопов мишень выполняется в виде металлической сетки, покрытой с одной пли с двух сторон слоем диэлектрика. В этом случае наличие потенциального рельефа изменяет проницаемость («прозрачность») мишени для считывающего пучка. В других типах потенциалоскопов со считыванием сеточным управлением потенциальный рельеф (местные поля) управляет вторичными или отраженными первичными электронами, уходящими с мишени.

Во всех способах сеточного управления электроны считывающего пучка не оседают на мишени и не сглаживают потенциальный рельеф. Поэтому такое считывание применяется в тех случаях, когда необходимо многократное считывать однажды записанной информации. Считывание сеточным управлением может осуществляться сфокусированным пучком, развертываемым по поверхности мишени, или при непрерывном облучении поверхности мишени широким, не сфокусированным пучком электронов. Считывание сеточным управлением применяется в потенциалоскопах, выходным сигналом которых является видимое изображение на экране, покрытом люминофором. В этом случае потенциальный рельеф мишени модулирует пучок электронов, идущих на экран.

Считывание перераспределением зарядов по поверхности мишени, применяемое в некоторых типах потенциалоскопов,не отличается от считывания, применяемого в иконоскопах.

Кроме операций записи и считывания, в некоторых типах потенциалоскопов необходима операция стирания (уничтожения) записанной информации, целью которой является подготовка мишени к записи новой информации. Обычно стирание производится так, что все элементы мишени, независимо от имевшегося на них заряда, доводятся до равновесного потенциала.

Потенциалоскопы, преобразующие

электрический сигнал в видимое изображение.

Потенциалоскопы, выходным сигналом которых является только видимое изображение, получающееся на люминесцирующем экране.

В качестве примера такой трубки можно привести потенциалоскоп с фотоэлектронным возбуждением люминофора. Схема этого потенциалоскопа приведена на рис. 2. В цилиндрической колбе установлена мишень.

Дно колбы, противоположное мишени, покрыто слоем люминофора. Горловина колбы расположены под углом 25 – 30⁰ к оси колбы. Внутренняя поверхность цилиндрической части колбы и горловины имеет проводящее покрытие, выполняющее функции коллектора. Один коллектор помещённый в горловине трубки, осуществляет и запись и стирание. В этом потенциалоскопе используются неравновесная запись и считывание сеточным управлением.

Прожектор потенциалоскопа используется только при записи.

Считывание производится достаточно высокое ускоряющее напряжение, необходимое для получения отрицательного потенциального рельефа за счёт d<1 в области за вторым критическим потенциалом. При стирании ускоряющее напряжение снижается, что обеспечивает величину d>1. Прожектор обычно строится по триодной схеме (катод – модулятор – анод), в качестве второй линзы используется короткая магнитная катушка, помещенная на горловине колбы. Отклонение луча может быть магнитным или электростатическим.

Мишень представляет собой слой диэлектрика, нанесенный на сигнальную пластинку. На поверхности диэлектрика расположены фоточувствительные частицы (миниатюрные фото катоды), электрически связанные между собой. Не закрытая фото катодами поверхность диэлектрика является потенциалоносителем.

При подготовке потенциалоскопа к записи (или стирании ранее записанной информации) поверхность мишени развертывается немодулированным пучком с достаточно большим током при ускоряющем напряжении, обеспечивающем величину d>1. При этом потенциал сигнальной пластинки и соединенного с ней фото катода равен потенциалу коллектора.

При записи ускоряющее напряжение повышается до значения,превышающего второй критический потенциал, и к модулятору прожектора подводится записываемый сигнал. Так как при этом d<1, потенциал мишени понижается, на поверхности мишени создается отрицательный потенциальный рельеф, глубина которого примерно пропорциональна току записывающего пучка. Таким образом, трубка позволяет записывать полутона. Записанный сигнал при отсутствии считывания и стирания в случае кварцевого потенциалоносителя и вакуума не хуже 10^-7 мм рт. ст. может сохраняться длительное время – до 30 дней.

Считывание происходит при освещении элементарных фото катодов внешним источником света. При этом потенциал сигнальной пластинки устанавливается отрицательным относительно коллектора . Электроны, испускаемые фото катодами при освещении, ускоряются полем коллектора и фокусируются однородным продольным магнитным полем, создаваемым длинной катушкой, надетой на цилиндрическую часть колбы. Потенциальный рельеф действует подобно управляющей сетке электронной лампы: электроны с фото катодов, расположенных вблизи отрицательно заряженных элементов мишени, тормозятся и не доходят до люминесцирующего экрана илидоходят в меньшем количестве. Так как однородное магнитное поле «переносит»электронное изображение с мишени на экран, записанный сигнал воспроизводится на экране в виде изображения.

Очевидно, полярность выходного сигнала обратно полярности записываемого сигнала, т. е. максимальной амплитуде входного сигнала соответствуют темные места изображения. Трубка допускает передачу градаций «серого», так как при неравновесной записи глубина потенциального рельефа может иметь любые значения в пределах между двумя равновесными потенциалами , яркость свечения экрана также может меняться в широких пределах в зависимости от тока фотоэлектронов. Считывание может продолжаться в течение 10 – 15 мин, затем изображение начинает заметно ухудшаться, главным образом вследствие сглаживания потен­циального рельефа положительными ионами, легко образующимися при больших скоростях электронов.

Разновидностью трубок, преобразующих электрический сигнал в видимое изображение, являются потенциалоскопы со знаковой индикацией. В этих трубках используются равновесная запись и считывание сеточным управлением. Особенностью их является наличие на пути записывающего электронного пучка металлической пластинки – матрицы, придающей пучку поперечное сечение в форме определенного знака. При падении такого «промоделированного» матрицей электронного пучка на мишени, выполненной в виде сетки, покрытой слоем диэлектрика, создается потенциальный рельеф, воспроизводящий записываемый знак. При считывании луч счи­тывающего прожектора проходит сквозь сетку-мишень лишь в тех местах, где был записан сигнал, и, попадая на экран, воспроизводит записанный знак.

Примером такой трубки служит тайпотрон, схема которого приведена на рис. 3. В горловине трубки

помещается электронный прожектор, пластины выбора знака, направляющие луч на соответствующее место матрицы а также компенсирующие и адресные пластины. Компенсирующие пластины необходимы для направления электронного пучка, прошедшего матрицу, вдоль оси трубки. Адресные пластины направляют луч в необходимую область мишени. В области за матрицей до компенсирующих пластин пучок фокусируется магнитной катушкой надетой на горловину трубки.

В широкой части колбы установлена мишень в виде мелкоструктурной сетки, покрытой со стороны прожектора слоем диэлектрика. Дно колбы покрыто слоем люминофора. Горловина, переходная область иширокая часть колбы имеют отдельные проводящие покрытия с различнымипотенциалами. На одной из адресных пластин укреплен считывающий прожектор, создающий широкийне сфокусированный поток электронов, облучающих всю мишень.

При записи пучок из прожектора, оформленный матрицей в виде знака, направляется адресными пластинами на выбранное место мишени. Энергия электроном записывающего пучка должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить значение d>1. При этом на мишени образуется положительный потенциальный рельеф вследствие ухода вторичных электронов.

При считывании медленные электроны считывающего пучка не проходят сквозь сетку-мишень в тех местах, где не было записи информации. В тех же местах, где написаны знаки, за счет более высокого потенциала мишени электроны считывающего пучка попадают в ускоряющее поле и проходят сквозь мишень. После ускорения в пространстве мишень – экран электроны, прошедшие сквозь мишень, бомбардируют экран, вызывая свечение. Примерная картина, наблюдаемая на экране тайпотрона, показана на рис. 4. Конструкция тайпотрона сложна, и поэтому он пока не получил широкого распространения.

Московский Авиационный Институт

Потенциалоскопы

(«Запоминающие трубки»)

Студент Ульянов В. В.

Группа 04 – 216

Преподаватель Рыбин Ю. М.

1998 г.

Содержание:

1) Потенциалоскопы («Запоминающие» трубки);