16-5. Электроннолучевые трубки

Электроннолучевой трубкой называется электровакуумный прибор, электронный поток которого, сформированный в электронный луч, используется для преобразования электрических сигналов в световые.

Рис. 16-12. Устройство электроннолучевой, трубки.

По своему назначению наиболее распространенные электроннолучевые трубки можно разделить на три основные группы:

Осциллографические трубки, предназначенные для исследования быстро протекающих периодических и апериодических процессов.

Индикаторные трубки — для регистрации сигналов.

Приемные телевизионные трубки — кинескопы, предназначенные для получения изображения на ее экране.

Электроннолучевая трубка состоит из следующих основных частей:

стеклянной колбы или баллона (рис. 16-12), в котором создается вакуум;

устройства, предназначенного для получения электронного потока и формирования электронного луча и называемого электронным прожектором,

отклоняющей системы, предназначенной для перемещения электронного луча по экрану;

экрана трубки, светящегося под воздействием электронного луча.

Рассмотрим устройство одной из электроннолучевых осциллографических трубок с электростатическим управлением (рис. 16-13).

Стеклянный баллон трубки имеет форму колбы, в которой создается высокий вакуум.

Электронный прожектор трубки состоит из подогревного оксидного катода К, управляющего электрода или модулятора системы электродов, фокусирующих электронный луч на экран.

Рис. 16-13. Осциллографическая трубка: а — система электродов и их питание; б — внешний вид

Катод (рис. 16-14) имеет вольфрамовый подогреватель 1, расположенный внутри никелевого цилиндра 2, на торцевой части которого 3 с наружной стороны нанесен оксидный слой 4, чем достигается излучение электронов в одном направлений.

Катод окружен модулятором М (рис. 16-13) — цилиндрическим электродом с отверстием в торце. Он служит для регулирования количества электронов в луче и для его начального формирования. Он имеет небольшой отрицательный потенциал относительно катода.

Электроны, вылетевшие из катода, например из точки а в направлении (рис. 16-15, а), под действием электрического поля между катодом и модулятором изменяют свое направление и будут перемещаться в направлении бв, т. е. электроны будут отклоняться электрическим полем к оси луча. Если увеличить отрицательный потенциал модулятора, то часть электронов получит еще большее отклонение и не пройдет через отверстие. Таким образом, изменяя потенциал модулятора, можно регулировать количество электронов в луче, т. е. яркость пятна на экране.

Пройдя модулятор, электроны опять будут отклоняться от оси луча. Дальнейшая фокусировка луча выполняется анодами (рис. 16-15, б).

Рис. 16-14. Катод осциллографической трубки.

Рис. 16-15. Катод с модулятором: а — ход глуча в электроннолучевой трубке; б — фокусировка электронного луча.

Первый анод — цилиндрический с двумя или тремя диафрагмами, второй — также цилиндрический с одной диафрагмой или без нее. Оба анода имеют положительные потенциалы относительно катода, первый из них 0,2-0,5 кВ, а второй 1-2 кВ. Электроны, попавшие в электрическое поле, созданное между двумя анодами, отклоняются им в направлении к оси луча и получают ускорение в направлении движения. Следовательно, поле между анодами действует на электронный луч как собирательная линза, фокусируя его в точке, лежащей на оси трубки вблизи экрана Э или на самом экране (рис. 16-15, б).

В этом случае на экране будет видно очень маленькое светящееся пятно (точка). Фокусировка луча производится регулировкой потенциала первого анода.

Электронный луч, попадая на экран, отдает ему свою энергию, которая частично превращается в световую, частично передается электронам экрана, вызывая вторичную эмиссию. Вторичные электроны улавливаются проводящим графитовым слоем (аквадагом), покрывающим частично внутреннюю цилиндрическую и коническую части колбы и соединенным со вторым анодом (рис. 16-13, а).

Отклоняющая система, как отмечалось выше, предназначена для перемещения электронного луча по экрану. Она состоит из двух пар металлических пластин, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 16-13).

Рис. 16-16. Отклонение электронного луча электрическим полем.

Первая пара пластин YY, предназначенная для отклонения электронного луча в вертикальной плоскости, называется вертикально отклоняющей. Вторая пара пластин XX, предназначенная для отклонения луча в горизонтальной плоскости, называется горизонтально отклоняющей.

Воздействуя на электронный луч электрическим полем, расположенным между пластинами, получим его отклонения. Допустим, электронный луч совпадает с осью трубки, в чем можно убедиться по светящейся точке в центре экрана. Приложив к отклоняющим пластинам (рис. 16-16) постоянное напряжение U, получим между ними электрическое поле, которое вызовет отклонение луча И он встретится с экраном уже в другой точке, отстоящей от осевой линии на расстоянии

где — анодное напряжение.

Отклонение электронного луча на экране при изменении напряжения на отклоняющих пластинах на I В называется чувствительностью трубки к напряжению:

Чувствительность трубок -s- 0,6 мм

Экран трубки. Свойство вещества светиться под действием электронной бомбардировки называется катодолюминесценцией, а вещество, обладающее указанным свойством — катодолюминофором (люминофором). Для экранов, предназначенных для визуальных наблюдений, наиболее часто применяют виллемит, представляющий собой силикат цинка активированный марганцем, дающий желто-зеленый цвет свечения. Для фотографирования осциллограмм-изображений на экране применяются люминофоры с голубым или синим свечением, например вольфрамат кальция

Важным свойством люминофора является длительность послесвечения их, т. е. время, в течение которого яркость свечения уменьшается в 100 раз, считая от момента выключения луча.

Экраны с длительным послесвечением выполняются двухслойными, на стекло наносится слой фотолюминофора (например, сульфид цинка), имеющий длительное послесвечение, а на него — слой катодолюминофора.

Экран осциллографической трубки имеет круглую форму диаметром до 12,5 см, занимая всю поверхность торцевой расширенной части колбы. Свечение экрана наблюдается со стороны, противоположнрй воздействию электронного луча, так что толщина слоя люминофора должна быть больше глубины проникновения луча, но достаточно малой, чтобы свечение, возбуждаемое электронным лучом, возможно меньше поглощалось при прохождении света через слой люминофора, прилегающий к стеклу.