Материал: 2072

К

Н

А1 А2

А1 А2

б

Рис. 11.1. Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ): а – конструкция: 1 – катод; Н – вывод нити накала; 2 – управляющий электрод (модулятор); 3 – аноды; 4 – отклоняющие пластины; 5 – аквадаг;

6– люминесцирующий экран; 7 – баллон; б – условно-графическое

ипозиционное обозначения ЭЛТ в схемах

Аноды представляют собой полые цилиндры. Электронный луч проходит сквозь отверстия в торцах цилиндров. Они имеют разные диаметры и разные положительные относительно катода потенциалы: первый анод А1

– 300–1 000 В, второй анод А2 – 1 000–5 000 В и более. Размеры цилиндров анодов и их потенциалы подобраны так, что электрическое поле между ними имеет специфическую конфигурацию и фокусирует пучок электронов, летящих с большой скоростью, в узкий сходящийся луч (рис. 11.2, а). Фокусирующее действие обусловлено тем, что на электрон в неоднородном электрическом поле действует кулоновская сила, направленная по касательной к силовой линии поля (см. п. 2.1).

На рис. 11.2, б траектория движения электрона показана прерывистой линией, а силовая линия – сплошной. В точке М на электрон действует ускоряющая горизонтальная линия Fг и вертикальная Fв, направленная к оси. Результирующая сила направлена в сторону отверстия в аноде А2. В точке N на электрон, перемещающийся уже с большей скоростью, действуют также две составляющих силы, но вертикальная сила действуют в меньшей степени, так как скорость электронов велика. В результате осуществляется фокусировка луча.

131

б

Рис. 11.2. Система электростатической фокусировки электронного луча (а) и фокусирующее электрическое поле между анодами (б); Fг и Fв – горизонтальные и вертикальные составляющие сил, действующих на электроны в точках M и N

Экран трубки 6 покрыт специальным веществом – люминофором, светящимся под действием электронного луча. Яркость, длительность и цвет свечения экрана зависят от скорости и количества электронов в пучке, а также от вещества люминофора. С течением времени способность экрана светиться уменьшается. Это явление называют утомляемостью экрана. При соударении электронов с люминофором происходит их торможение, в результате часть энергии рассеивается в виде света, часть поглощается веществом и идет на нагрев, а часть энергии затрачивается на вторичную эмиссию электронов. Вторичные электроны улавливаются аквадагом 5, представляющим слой графита, нанесенный на внутреннюю стенку колбы (см. рис. 11.1, а). Аквадаг соединяется со вторым анодом. Кроме того, аквадаг защищает электронный луч от воздействия внешних электрических полей, т.е. служит электростатическим экраном.

Электростатическая отклоняющая система 4 состоит их двух плоскопараллельных пар пластин (см. рис. 11.1, а). Первая пара пластин установлена горизонтально и называется вертикально отклоняющей, вторая пара пластин устанавливается вертикально и называется горизонтально откло-

132

няющей. При подаче на пластины напряжения создается электрическое поле, которое отклоняет электроны как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Если на вертикально отклоняющие пластины подать переменное напряжение, а на горизонтально отклоняющие ничего не подавать (соединить их с землей), то луч будет непрерывно перемещаться сверху вниз и наоборот, прочерчивая вертикальную линию. Если теперь и на горизонтально отклоняющие пластины подать линейно изменяющееся во времени напряжение, то луч изобразит на экране кривую, соответствующую изменениям мгновенного значения переменного напряжения, действующего на вертикально отклоняющих пластинах. В этом заключается принцип получения изображения электрических сигналов на экране осциллографической ЭЛТ. Этот процесс иначе называют разверткой изображения. ЭЛТ позволяют наблюдать быстро изменяющиеся сигналы, так как электроны обладают ничтожно малой массой.

Чтобы кривые периодически повторялись на экране и оставалось впечатление неподвижного графика, луч необходимо возвращать в исходное положение к началу каждого следующего периода исследуемого сигнала. При этом, когда луч движется в начало развертки, на управляющий электрод нужно подавать запирающий импульс, который гасит экран при обратном ходе луча (рис. 11.3).

11.2. Электронно-лучевая трубка с магнитным управлением лучом

Ранее было показано (см. п. 2.3), что при движении электрона под углом к силовым линиям магнитного поля на него действует сила Лоренца F eVBsin , направленная перпендикулярно плоскости, образованной векторами V и B. В результате электроны при своем движении как бы «закручиваются» вокруг силовой линии и движутся по спирали. Это явление используется для фокусировки и отклонения электронного луча в ЭЛТ

смагнитным управлением (рис. 11.4, а).

Втаких ЭЛТ первый анод не фокусирует луч. Его напряжение относительно катода К невелико и составляет несколько сотен вольт. Первый анод А1 выполняет роль экрана от воздействия на управляющий электрод УЭ сильного ускоряющего поля анода А2 (аквадага), напряжение которого относительно катода составляет 4 000 – 20 000 В.

Фокусировка луча осуществляется магнитным полем фокусирующей катушки ФК. Она имеет цилиндрическую форму и надевается на горловину трубки. Через нее проходит постоянный ток, и внутри трубки создается продольное магнитное поле, силовые линии которого в центральной части катушки ФК идут вдоль оси трубки. Магнитное поле ФК называют магнитной линзой.

133

Цоколь МОС

Рис. 11.4. Устройство ЭЛТ с магнитным управлением лучом (а) и расположение отклоняющих катушек (б): ФК – фокусирующая катушка; ХХ – отклонение луча по горизонтали; YY – отклонение луча по вертикали; баллон кинескопа (в) и образование растра на его экране (г); МОС – магнитная отклоняющая система

В результате поле катушки XX отклоняет луч по горизонтали, а поле катушки YY – по вертикали. Управление положением луча на экране осуществляется изменением тока в этих катушках.

11.3. Кинескопы. Принцип получения на экране кинескопа оптического изображения

К ЭЛТ с магнитным отклонением луча относятся кинескопы, предназначенные для получения телевизионного изображения на экране с помощью электронного луча. Для получения телевизионного изображения развертка лучше должна осуществляться как по горизонтали, так и по вертикали линейно изменяющимися во времени токами в катушках ХХ и YY.

При питании отклоняющих катушек токами пилообразной формы на экране образуется растр: под действием горизонтально отклоняющих катушек луч прочерчивает горизонтальные строки, а вертикально отклоняющие катушки обеспечивают смещение строк по вертикали. Обратный

135