МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ФИЛИАЛ ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» г. Пензе
ФИЛИАЛ СамГУПС в г. Пензе

ДОКЛАД

по дисциплине физика
на тему «ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ»

Пенза, 2020 год

Наибольшее распространение для наблюдения на экране изображения быстро меняющихся токов и напряжений получили электронно лучевые трубки с электростатическим управлением, так как они могут работать в широком диапазоне частот до 500—1000 Мгц.

В измерительной технике большое применение нашли двухлучевые осциллографические трубки. В них две самостоятельные системы электронных прожекторов с приданными им отклоняющими системами помещены в одну колбу. Электронные пучки направлены на один экран и позволяют одновременно наблюдать два периодически меняющихся процесса в исследуемой цепи.

При измерениях частоты и времени пользуются трубками с радиальным отклонением электронного пучка, в которых создается круговая развертка (рис. 52). Рис. 52. Электронно лучевая трубка с радиальным отклонением пучка.

Для получения круговой развертки на обе пары отклоняющих пластин подают два одинаковых по частоте синусоидальных напряжения, сдвинутых по фазе на 90°. Исследуемое же напряжение подается на дополнительный электрод, расположенный внутри трубки и образующий вместе с электропроводящим покрытием на колбе трубки конический конденсатор.

При отсутствии напряжения исследуемого сигнала на экране видна светящаяся окружность, а при подаче на вход исследуемого, например, синусоидального напряжения с частотой, кратной частоте развертки, на экране появляется изображение одного или нескольких периодов синусоиды. Достоинством круговой развертки является ее большая длина, по сравнению с линейной разверткой.

Круговую развертку можно осуществить и в системе магнитного отклонения, но в этом случае через обе пары катушек надо пропускать синусоидальные токи одной частоты, сдвинутые по фазе на 90°.

В телевизионных приемниках применяют специальные электронно лучевые трубки тоже с яркостной отметкой — кинескопы. К этим трубкам предъявляются требования высокой степени фокусировки и яркости свечения, в связи с чем они в большинстве случаев снабжены магнитной отклоняющей системой.

Около катода помимо электронов образуются отрицательные ионы, которые, попадая на экран, разрушают его и вызывают появление на экране темного ионного пятна. Поэтому электронные пушки современных кинескопов имеют так называемые ионные ловушки, которые предохраняют трубку от ионного пятна (рис. 53).

Рис. 53. Расположение ионной ловушки в электроннолучевой трубке. 1 — катод; 2 — управляющий электрод; 3 — экранирующий электрод; 4 — наружный магнит; 5 —ионная ловушка; 6 —анод.

Ионная ловушка электродом 5 помещена между экранирующим электродом 3 и анодом 6. Катод 1, управляющий (2) и экранирующий (3) электроды располагаются под некоторым углом к оси трубки. Электроны и отрицательные ионы, покидая катод под действием ускоряющего поля экранирующего электрода, попадают в поперечное постоянное магнитное поле, создаваемое наружным магнитом 4.

Отрицательные ионы, обладающие большой массой, почти не отклоняются поперечным магнитным полем и оседают на корпус ионной ловушки, имеющей положительный потенциал. Электронный пучок под действием поперечного магнитного поля изменяет направление и далее двигается вдоль оси трубки. Для нормальной работы трубки с ионной ловушкой необходимо правильно установить наружный магнит, обеспечив тем самым наиболее яркое свечение экрана.

Отечественная промышленность выпускает ряд электронно лучевых трубок, используемых в специальных электронных устройствах и в вычислительной технике. Одной из таких трубок является потенциалоскоп — запоминающая трубка, которая преобразует электрические сигналы в электрические заряды, сохраняет их в течение длительного времени, после чего воспроизводит.

Устройство и схема подключения потенциалоскопа показаны на рис. 54. Основные элементы конструкции его подобны обычной электроннолучевой трубке (имеются катод, электронный прожектор и отклоняющая система). Однако здесь экран заменен мишенью, представляющей собой слой диэлектрика, нанесенный на металлическую пластину, образующую сигнальный электрод. Перед мишенью установлена барьерная сетка 6, соединенная с коллектором 5. Барьерная сетка не дает возможности вторичным электронам, выбиваемым электронным пучком из мишени, попадать на соседние точки диэлектрика. Коллектор собирает вторичные электроны, выбиваемые из мишени.

Рис. 54. Устройство и принцип действия потенциалоскопа. 1 —катод; 2— управляющий электрод; 3 — второй анод; 4 — отклоняющая система; 5 — коллектор; 6 — барьерная сетка; 7 — слой диэлектрика; 8 — сигнальный электрод.

При отсутствии входного сигнала потенциалоскоп заперт отрицательным напряжением, подаваемым на управляющий электрод (модулятор), а потенциалы сигнального электрода, барьерной сетки и коллектора равны потенциалу второго анода. Это равенство потенциалов обеспечивается правильным подбором напряжения на втором аноде. Одновременно с поступлением входного сигнала на управляющий электрод (модулятор) подается напряжение, отпирающее потенциалоскоп, а отклоняющая система направляет электронный пучок в заданную точку мишени.

Элемент мишени, на который попадает электронный пучок, приобретает потенциал, отличающийся от потенциала второго анода на величину входного сигнала. Сигнальный электрод, толща диэлектрика элемента мишени и его поверхность образуют своеобразный конденсатор, заряд которого пропорционален величине входного сигнала. Перемещая электронный луч по мишени, можно производить «запись» поступающих сигналов. При малой проводимости диэлектрика заряд элементов мишени может сохраняться, как уже указывалось, длительное время.

Воспроизведение формы изображения осуществляется последовательным перемещением электронного пучка по элементам мишени. При попадании его на соответствующий элемент мишени потенциал последнего становится равным потенциалу второго анода, так как U_вx = 0. Разрядный ток «конденсатора» на сопротивлении нагрузки сигнального электрода создает напряжение, меняющееся в соответствии с ранее записанным сигналом.

Промышленность выпускает потенциалоскопы с объемом «электронной памяти» более 15 тысяч элементов.

Маркировку электронно лучевых трубок определяют четыре элемента.

Первый элемент обозначения указывает диаметр или диагональ экрана (если он прямоугольный) в сантиметрах. Потом следуют две буквы:

§ ЛК — у кинескопов с магнитным отклонением;

§ ЛМ — у осциллографических трубок с магнитным отклонением;

§ ЛО — у кинескопов и осциллографических трубок с электростатическим отклонением.

Далее указано число, определяющее порядковый номер данного типа трубки. Последней буквой в обозначении трубки (она имеется не всегда) отмечается тип люминофора: буква А соответствует синему свечению, Б — белому, И — зеленому, П — красному, Н — голубому.

Например, марка 43ЛК2Б означает, что это кинескоп с магнитным отклонением, с диаметром или диагональю экрана 43 сантиметра, белого свечения.