9.3. Электронно-лучевая трубка

Разберем устройство одной лампы, правда, это не лампа накаливания.

Наверное, вы уже встречались с прибором, с помощью которого в устройствах автоматики, телемеханики и других областях техники контролируют и наблюдают за изменяющимися процессами. Называется он осциллограф. Основной его частью является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), рис. 9.13. Основное назначение ЭЛТ — преобразование электрических сигналов в световые.

Рис. 9.13. Электронно-лучевая трубка

Электронно-лучевая трубка представляет собой баллон, из которого выкачан воздух. Внутри баллона помещается электронная пушка (1), отклоняющие пластины (3, 4) и экран (6). Электронная пушка состоит из подогреваемого катода, который излучает электроны, и системы электродов (3, 4), образующих электронный луч (5). Этот луч, испускаемый катодом трубки, перемещается с большой скоростью к экрану.

Катод представляет собой никелевый цилиндр, торец которого покрыт слоем оксида. Цилиндр надет на тонкостенную трубку, внутри нее для подогрева катода помещается нить из вольфрама в виде спирали. Катод расположен внутри управляющего электрода, имеющего форму стаканчика (2). В дне стаканчика сделано небольшое отверстие, через которое проходят электроны, вылетающие из катода (диафрагма). На управляющий электрод подается небольшое отрицательное напряжение (несколько десятков вольт). Оно создает электрическое поле, действующее на электроны, вылетающие с катода так, что они собираются в узкий луч (5), направленный в сторону экрана трубки (6). Увеличивая отрицательное напряжение на управляющем электроде, можно часть электронов отклонить настолько, что они не пройдут через отверстие, и таким образом количество электронов, попадающих на экран, уменьшится. Изменяя напряжение управляющего электрода, можно регулировать количество электронов в нем. Это позволяет изменять яркость светящегося пятна на экране электронно-лучевой трубки. Экран покрыт специальным составом, обладающим способностью светиться под воздействием электронного луча, попадающего на него.

В состав электронной пушки также входят создающие ускоряющее поле два анода: фокусирующий и управляющий. Каждый из анодов представляет собой цилиндр с диафрагмой, которая служит для ограничения поперечного сечения электронного луча. Электроны, вылетающие из отверстия управляющего электрода и попадая в электрическое поле фокусирующего анода, приобретают большую скорость. Пролетая внутри фокусирующего анода, пучок электронов под действием сил электрического поля сжимается и образует тонкий электронный луч. Далее электроны пролетают через управляющий анод, приобретая еще большую скорость (~ 106 м/с), летят через диафрагму к экрану (6). На последнем под действием ударов электронов образуется светящееся пятно диаметром менее 1 мм.

Для отклонения электронного луча в двух плоскостях электронно-лучевая трубка снабжена двумя парами пластин (3, 4), расположенных в разных плоскостях перпендикулярно одна другой. Первая пара пластин (3), которая находится ближе в электронной пушке, служит для отклонения луча в вертикальном направлении; эти пластины называются вертикально отклоняющими. Вторая пара пластин (4), расположенная ближе к экрану трубки, служит для отклонения луча в горизонтальном направлении; эти пластины называются горизонтально отклоняющими. Отклоняющие пластины (3, 4) заземлены, и их потенциалы равны нулю.

При изменении напряжения на горизонтально отклоняющих пластинах электронный луч будет отклоняться в горизонтальном направлении и, наоборот, при изменении напряжения на вертикально отклоняющих пластинах луч будет отклоняться по вертикали. Одновременное изменение напряжения на обеих парах отклоняющих пластин приводит к перемещению электронного луча в любом направлении.

В некоторых конструкциях ЭЛТ вместо отклоняющих пластинок используют катушки. При прохождении по ним электрического поля будет возбуждаться магнитное поле и электронный пучок в магнитном поле будет отклонен силой Лоренца (6.14). Направление ее, как вы уже знаете, перпендикулярно плоскости расположения катушек. Таким образом, горизонтальная пара катушек будет являться вертикально отклоняющей, и наоборот — вертикальная пара катушек - горизонтально отклоняющей.

Экран электронно-лучевой трубки покрыт специальным составом — люминофором, способным светиться под действием ударов быстрых электронов. Таким образом, когда луч попадает в ту или иную точку экрана, она начинает светиться. В электронно-лучевой трубке луч по экрану может перемещаться настолько быстро, что ряд последовательно светящихся точек на экране воспринимается глазом в виде сплошной светящейся линии.

Напряжение, подлежащее изучению (рассмотрению) с помощью осциллографа, подается на вертикально отклоняющие пластины трубки. На горизонтально отклоняющие пластины подают пилообразное напряжение. Это напряжение дает электронный генератор пилообразных импульсов, который смонтирован внутри осциллографа. Под действием пилообразного напряжения электронный луч перемещается горизонтально по экрану.

Если период (и частота) напряжений пилообразных импульсов развертки и исследуемого напряжения равны, то на экране возникнет неподвижная синусоида. Если частота этих напряжений разная и не кратна друг другу, то изображение будет перемещаться вдоль экрана трубки.

При подключении к обеим парам отклоняющих пластин двух синусоидальных напряжений с одинаковыми амплитудами и частотами, но сдвинутых по фазе на 90°, на экране трубки будет видна окружность. Таким образом, с помощью осциллографа можно наблюдать и исследовать различные процессы, происходящие в электрических цепях. Кроме генератора пилообразных импульсов, осциллограф имеет усилители для усиления напряжения, подаваемого на пластины вертикального отклонения луча, и пилообразного напряжения, подаваемого на пластины горизонтального отклонения.

Электронно-лучевая трубка применяется в кинескопах, осциллографах, знакопечатающих ЭЛТ, моноскопах, индикаторных ЭЛТ, использующихся в индикаторах радиолокационных станций, в запоминающих ЭЛТ, в передающих телевизионных трубках, преобразующих световые изображения в электрические сигналы.

Важно запомнить

  1. Электронно-лучевая трубка: баллон без воздуха, внутри которого электронная пушка, отклоняющие пластины и экран.
  2. Электронная пушка состоит из подогреваемого катода, который излучает электроны, и системы электродов, образующих электронный луч. Этот луч, испускаемый катодом трубки, перемещается с большой скоростью к экрану.
  3. В состав электронной пушки входят создающие ускоряющее поле два анода: фокусирующий и управляющий.
Последнее изменение: четверг, 15 Сентябрь 2016, 18:59