Uređaji sa elektronskim snopom

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Ikonoskop . Crtež i shematski dijagram iz patenta V.K.Zvorykina 1931. godine. U sredini tikvice postavljena je meta pod uglom, koju zrači projektor za skeniranje koji se nalazi na desnoj strani.

Katodna cijev (CRT), kao katodna cijev ( engl. Cathode ray tubes) ili katodna cijev ( skraćenica - CRT) - klasa vakuumskih elektronskih uređaja , koji koriste protok elektrona formiran u obliku jednog snopa ( snop) ili više snopova, kontrolisanih i intenzitetom (struja snopa) i položajem snopa u prostoru, a ti snopovi su u interakciji sa stacionarnom metom (ekranom) uređaja[1][2][3] .

Glavno polje primjene ELP-a je pretvaranje optičkih informacija u električne signale - na primjer, u prijenosu televizijskih cijevi i reverzna konverzija električnog signala u optički - na primjer, u vidljivu televizijsku sliku[3] .

Klasa katodnih uređaja također ne uključuje rendgenske cijevi , vakuumske fotoćelije , fotomultiplikatore , uređaje s plinskim pražnjenjem (na primjer, dekatrone ) i prijemno-pojačavajuće elektronske lampe ( tetrode snopa , vakuumski vakuum luminiscentni indikatori, lampe sa sekundarnim elektronikom emisija itd.) ...

ELP klasifikacija

Klasifikacija prema namjeni

Uređaji za prijenos katodnih zraka pretvaraju optičku sliku u električni signal.

  • Disektor ("trenutna cijev") je istorijski prvi tip odašiljačke cijevi koji se koristi za astronomska posmatranja, u uređajima za industrijske automatizacije i za skeniranje dokumenata[4] ;
  • Ikonoskop je istorijski prvi tip predajne televizijske cijevi;
  • Ortikon , superortikon , vidikon - glavne vrste odašiljačkih cijevi[5] koje su se koristile u televiziji prije prelaska na solid-state pretvarače ;
  • Specijalizirani uređaji, na primjer, monoskop - cijev za pretvaranje u električni signal jedne (otuda i naziv uređaja) slike koja se formira unutar cijevi tokom procesa proizvodnje - u pravilu, test dijagram .

Uređaji za prijem elektronskih zraka pretvaraju električni signal u optičku (vidljivu) sliku:

  • Osciloskopska cijev - ELP sa elektrostatičkim otklonom zraka, služi za vizualizaciju oblika električnih signala;
  • Kineskop - prijemna cijev televizijskog sistema sa magnetskim otklonskim sistemom i linijskim skeniranjem slike;
  • Kvantoskop (laserska cijev) je vrsta slikovne cijevi, čiji je ekran matrica poluvodičkih lasera pumpanih elektronskim snopom. Kvantoskopi se koriste u projektorima slike.
  • Indikatorska katodna cijev - prijemna cijev radarskog sistema sa magnetskim otklonskim sistemom i kružnim zamahom, kao i niz specijalizovanih indikatora, cijevi za generiranje znakova, itd.[6] ;
  • Cijevi za generiranje znakova (znakove ) (karaktertron, taipotron i njihovi analozi);
  • Kadroskop - katodna cijev sa vidljivom slikom, dizajnirana za postavljanje blokova i skeniranje aparata za fokusiranje snopa koji koristi katodne cijevi bez vidljive slike (kao što su grafekony , monoskop , potencijaloskop ). Okvir ima pinout i ugradne dimenzije slične katodnoj cijevi koja se koristi u opremi. Glavni CRT i ramscope su usklađeni sa vrlo visokom preciznošću i isporučuju se samo kao set. Prilikom podešavanja, umjesto glavne cijevi, priključuje se kadroskop.
  • ELP uređaji za štampanje su uređaji za prijenos slike formirane snopom elektrona na čvrsti medij, na primjer, papir kserografskom metodom.

Uređaji sa elektronskim snopom bez vidljive slike

  • Cijev za skladištenje snima informacije o prostornoj meti, pohranjuje ih na određeno vrijeme i (u cijevima za očitavanje) ih reprodukuje ili čita pomoću snopa elektrona. Različite cijevi ove potklase korištene su kako za pohranjivanje, obradu i reprodukciju optičkih slika, tako i kao binarni uređaji za skladištenje ranih računara[7] .
  • Funkcionalni CRT su tip analognog računara u kojem se interakcija elektronskog snopa, mete i sistema skretanja elektroda koristi za izračunavanje vrijednosti različitih funkcija dvije ili više varijabli.

Metodom fokusa i skretanja

Po metodi fokusiranja i skretanja zraka, CRT se dijele na:

  • Magnetski kontrolisane cijevi - magnetsko polje se koristi za fokusiranje i skretanje zraka;
  • Elektrostatičke cijevi za otklon - električno polje se koristi za fokusiranje i skretanje zraka;
  • Neki uređaji (na primjer, slikovne cijevi i radarske indikatorske cijevi) koriste kombiniranu kontrolu snopa: elektrostatičko fokusiranje i magnetsko skretanje zraka.

Uređaj

Svi katodni uređaji sastoje se od četiri glavna dijela:

  • Elektronski reflektor (puške [8] ) - koji formira elektronski snop (ili nekoliko zraka, na primjer, tri u kineskopu u boji) i kontrolira njegov intenzitet (struja).
  • Sistem skretanja kontroliše prostorni položaj zraka (njegovo odstupanje od ose reflektora).
  • Cilj (ekran) prijemnog ELP-a pretvara energiju zraka u svjetlosni tok vidljive slike; cilj odašiljajućeg ili skladišnog ELP-a zadržava prostorni potencijalni reljef očitan skenirajućim elektronskim snopom[1][3] .
  • Vakumska boca. Za slobodno širenje toka elektrona, tikvica uređaja se evakuiše do visokog vakuuma, sa preostalim pritiskom gasa manjim od 10 -6 tora .

Prijem ELP-a sa optičkom slikom

Ovo je najobimnija i najrasprostranjenija klasa ELP - slikovnih cijevi , osciloskopskih cijevi , raznih indikatora. Razlikuju se po vrsti ekrana, načinu skretanja i fokusiranja, obliku, veličini itd.

Ekran prijema ELP sa optičkom slikom

Fluorescentni ekrani

Za vizuelno posmatranje procesa, ekran uređaja sa unutrašnje strane bočice prekriven je fosforom - supstancom koja je sposobna da luminiscencije tokom bombardovanja elektrona. Sjaj luminiscencije fosfora zavisi od brzine elektrona, površinske gustine elektronske struje i svojstava fosfora.

Boja sjaja

Postoje jednobojni i višebojni ekrani. Monohromatski ekrani imaju određenu boju sjaja - zelenu, plavu, žutu, crvenu ili bijelu. U višebojnim ekranima, boja sjaja zavisi od smera ili intenziteta elektronskih zraka, a boja se kontroliše elektronski. Dobro poznati primjer višebojnih ekrana je onaj u boji CRT.

Hemijski sastav fosfora određuje boju i trajanje sjaja ekrana. Za vizuelno posmatranje u monohromatskim ekranima koriste se fosfori sa zelenim sjajem, za koje je osetljivost ljudskog oka maksimalna. Zelene luminiscentne supstance uključuju willemit (cink silikat), cink sulfid ili mješavinu cinka i kadmij sulfida.

Za fotografisanje procesa koriste se fosfori koji daju plavi i ljubičasti sjaj, pri čemu je osjetljivost fotografske emulzije fotografskog materijala maksimalna. To su volfrati - barijum i kadmijum [9] .

Postoje ekrani sa dvoslojnim fosforom, čiji slojevi imaju različitu boju sjaja i vrijeme naknadnog sjaja, što vam omogućava da odaberete željenu boju pomoću svjetlosnih filtera [9] .

Takođe, ekrani sa dvoslojnim fosforom se koriste u indikatorima sa dugim naknadnim sjajem. Unutrašnji sloj ima plavi sjaj i pobuđuje se elektronskim snopom, spoljašnji sloj nanet na staklo sijalice ima dug (nekoliko sekundi) žuto-zeleni naknadni sjaj i fosforescira od ekscitacije prvog sloja fosfora plavom svetlošću.

U kineskopima u boji na ekran se nanosi mozaik mrlja ili pruga fosfora različitih boja sjaja, elektronski snopovi iz nekoliko reflektora osvjetljavaju fosfor kroz masku koja osigurava da pogodi samo snop elektrona iz reflektora "svoje boje". fosforna područja.

Trajanje naknadnog sjaja

Kod elektronskog bombardiranja fosfora, uočava se i luminiscencija , odnosno sjaj u trenutku udara i fosforescencija . Fenomen fosforescencije u CRT-u naziva se "afterglow" - nakon što se prekine ekscitacija fosfora elektronskim snopom, on nastavlja da svijetli neko vrijeme uz postepeno slabljenje svjetline sjaja. Vrijeme naknadnog sjaja fosfora je vrijeme tokom kojeg se svjetlina sjaja smanjuje za određenu količinu, obično 90% od maksimalne vrijednosti kada je inicijalno pobuđen elektronskim snopom.

Prema trajanju naknadnog sjaja, fosfori se dijele na:

  • sa vrlo kratkom postojanošću - manje od 10 −5 s;
  • sa kratkom postojanošću - od 10 −5 do 10 −2 s;
  • sa srednjom postojanošću - od 10 −2 do 10 −1 s;
  • sa dugom postojanošću - od 10 −1 do 15 s;
  • sa veoma dugim naknadnim sjajem - preko 15 s.

Cink silikat ima relativno kratak naknadni sjaj za posmatranje procesa uobičajenih u radiotehnici; cink sulfid ili cink i kadmijum sulfid se koriste za posmatranje sporijih procesa [9] .

U radarskim indikatorima obično se koriste ekrani sa dugom postojanošću, jer period promjene slike u radarskim indikatorima može doseći desetine sekundi ili više i povezan je sa brzinom rotacije antenskog sistema.

Karakteristike pojedinih tipova paravana su date u tabeli [10] .

Karakteristike nekih tipova ekrana
Tip ekrana Premazivanje Sjaj Afterglow
Boja Maksimalne spektralne karakteristike, nm Boja Maksimalne spektralne karakteristike, nm Vrijeme naknadnog sjaja
A Jednoslojni, fine strukture Plava 450 - - Kratko
B Jednoslojni, fine strukture Bijelo 460 i 570
420 i 580
- - Short Medium
V Dvoslojni, grube strukture Bijelo 440 i 560 Žuta 560 Dugoročno
G Bezstrukturno vakuumsko isparavanje Violet 560 (apsorpcija) Violet 560 (apsorpcija) Jako dugo
D Jednoslojni, fine strukture Plava 440 i 520 Zeleno 520 Dugoročno
E Sastoji se od dvije vrste naizmjeničnih pruga Orange Blue 595

440 i 520

Orange Green 595
520
Dugotrajno
I Jednoslojni, fine strukture Zeleno 520 - - Prosječna
TO Dvoslojni, grube strukture Pink 440 i 600 Narandžasta 600 Dugoročno
L Jednoslojni, fine strukture Plavičasto ljubičasta 400 - - Veoma kratko
M Jednoslojni, fine strukture Plava 465 - - Kratko
P Jednoslojni, fine strukture Crveni 630 - _ Prosječna
WITH Jednoslojni, fino zrnaste strukture Narandžasta 590 Narandžasta 590 Dugoročno
T Jednoslojni Žućkasto zelena 555.5 - - Veoma kratko
Imati Fino zrnaste, fine strukture Svijetlo zelena 530 - - Kratko
C Mozaik, tačkice od tri fosfora Plava
Zeleno
Crveni
450
520
640
-
-
-
-
-
-
Kratko
Prosječna
Prosječna

Druge vrste ekrana

Neke supstance, koje same po sebi nisu luminofori, imaju svojstvo da mijenjaju svoja optička svojstva pod dejstvom bombardovanja elektrona u specijalnim CRT-ovima ( skijatronima ), kao ekranski materijal se koristi skotofor , obično kristalni sloj halogenida alkalnog metala , na primer kalijum hlorid - tip G ecrag. Sloj kalijum hlorida se nanosi prskanjem pod vakuumom. Nakon prskanja, na podlozi (zid cilindra ili ploča liskuna) formira se tanak bijeli film bez strukture. Pod djelovanjem snopa elektrona, sol dobiva tamnoljubičastu boju koja traje mnogo sati. Lila boja kalijum hlorida se menja zagrevanjem supstrata na temperaturu od 300-350 ° C.

U drugoj vrsti ekrana, svojstvo tankog uljnog filma nanesenog na podlogu koristi se za deformaciju kada se lokalni naboj dijelova njegove površine snopom elektrona lokalizira. U ovom slučaju, zraci svjetlosti iz vanjskog izvora se lome na neravninama uljnog filma i odbijaju u različitim smjerovima. Neujednačeno punjenje površine filma traje dugo vremena. Nivelisanje površinskog naboja i nivelisanje nepravilnosti usled sila površinskog napona vrši se brišućim elektronskim snopom. Ovakvi ekrani su korišćeni u projekcijskim optičkim sistemima.

Elektrostatičke katodne cijevi za otklon i fokusiranje

CRT ove vrste se obično koriste u elektronskim osciloskopima i drugim radio mjernim instrumentima, na primjer, u panoramskim analizatorima spektra .

Elektrostatički otklonski uređaj katodne cijevi

Šematski raspored elektrostatičkih CRT elemenata

CRT se sastoji od:

  • elektronski top koji proizvodi fokusirani snop elektrona usmjeren duž ose cijevi;
  • sistem skretanja;
  • fluorescentni ekran za označavanje položaja elektronskog snopa.
Elektronski reflektor

Sadrži: katodu (4), kontrolnu elektrodu (3), prvu (5) i drugu (6) anodu.

  • Katoda je dizajnirana da stvori protok elektrona. CRT obično koriste indirektno zagrijanu katodu u obliku stakla, unutar koje se nalazi indirektni grijač. Aktivni (emitujući elektroni) sloj se nanosi samo na dno stakla, stoga katoda ima ravnu emitujuću površinu i elektroni se emituju samo u pravcu ekrana.
  • Upravljačka elektroda (modulator, Venelt cilindar ) je dizajnirana za podešavanje struje elektronskog reflektora i, shodno tome, svjetline svjetlosne tačke na ekranu (10). Elektroda je također napravljena u obliku metalne čašice koja okružuje katodu. Dno stakla ima dijafragmu u obliku rupe <1 mm u prečniku kroz koju prolaze elektroni koje emituje katoda. Budući da je promjer ove rupe mali, elektroni čije putanje odstupaju od normale prema ravni katodnog dna ne prolaze kroz dijafragmu i ne učestvuju u formiranju snopa. Struja snopa se reguliše dovođenjem malog negativnog napona na kontrolnu elektrodu u odnosu na katodu.
  • Prva anoda je također cilindar sa dvije (ili tri) dijafragme. Utjecaj kontrolne elektrode i prve anode na struju elektronskog snopa sličan je utjecaju kontrolne („prve“) mreže i anode na struju anode u EEC .
  • Druga anoda je napravljena slično modulatoru i prvoj anodi, ali većeg prečnika od prve anode. Budući da se druga anoda ubrzava, na nju se primjenjuje veći napon u odnosu na katodu (1–20 kV). Фокусировка электронного пучка на экране достигается изменением напряжений на первом и втором анодах.
Отклоняющая система

Для перемещения светового пятна по экрану, между вторым анодом и экраном располагается отклоняющая система состоящая из двух пар взаимно перпендикулярных пластин. Между пластинами горизонтального отклонения (9) создаётся электрическое поле с горизонтально ориентированным вектором напряжённости, при подаче на них напряжения, луч отклоняется в горизонтальной плоскости в сторону пластины с бо́льшим потенциалом. Если на пластины подавать периодически изменяющееся напряжение, то световой луч будет перемещаться по экрану в разные стороны, оставляя на экране след в виде горизонтальной линии. Пластины вертикального отклонения (8) создают электрическое поле с вертикально направленным вектором напряжённости и перемещают луч вверх и вниз по экрану.

Если одновременно подавать разные напряжение на обе пары пластин, то луч будет прочерчивать на экране линию, форма которой зависит от изменений напряжений на пластинах отклоняющей системы [11] .

Кинескопы

Кинескопы предназначены для применения в телевизорах, и ранее были неотъемлемой частью любого телевизора, сейчас в телевизорах практически полностью вытеснены устройствами отображения (экранами) с другими принципами действия.

Некоторые производители ЭЛП

Ниже перечислены крупнейшие компании-производители ЭЛП (в алфавитном порядке) по состоянию на конец XX века [ значимость факта? ] [12] :

Примечания

  1. 1 2 Кацнельсон, 1985 , с. 23.
  2. Дулин, 1978 , с. 38.
  3. 1 2 3 Колесников, 1991 , с. 637.
  4. Кацнельсон, 1985 , с. 293—295.
  5. Кацнельсон, 1985 , с. 290.
  6. Кацнельсон, 1985 , с. 275.
  7. Кацнельсон, 1985 , с. 246.
  8. ГОСТ 17791-82 «Приборы электронно-лучевые. Термины и определения» предписывает использовать именно термин «электронный прожектор»; использование эквивалентного «электронная пушка» не допускается.
  9. 1 2 3 Ремез, 1955 , с. 15.
  10. Кацнельсон, 1985 , с. 24—25.
  11. Калашников А. М., Степук Я. В. Электровакуумные и полупроводниковые приборы / под ред. полковника-инженера Н. П. Ширяева. — М. : Воениздат, 1973. — С. 119—124. — 292 с.
  12. Kitzmiller, John W. Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary , May 1995, pp. 3-4.

Литература

  • Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / под ред. В. Н. Дулина, М. С. Жука. — М. : Энергия, 1978.
  • Кацнельсон Б. В. и др. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы: Справочник / Б. В. Кацнельсон, А. М. Калугин, А. С. Ларионов; Под общ. ред. А. С. Ларионова. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М. : Радио и связь, 1985. — 864 с.
  • Электроника: Энциклопедический словарь / В. Г. Колесников (главный редактор). — 1-е изд. — М. : Сов. энциклопедия, 1991. — С.54 . — ISBN 5-85270-062-2 .
  • Шерстнев Л. Г. Электронная оптика и электроннолучевые приборы. — М. : Энергия, 1971. — 368 с.
  • Жигарев А. А. Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. — М. : Высшая школа, 1972. — 540 с.
  • Лачашвили Р. А., Траубе Л. В. Проектирование электронно-лучевых приборов. — М. : Радио и связь, 1988. — 217 с. — ISBN 5-256-00039-X .
  • Курс основных радиотехнических измерений / Г. А. Ремез. — М. : Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1955. — 448 с.
  • Калашников А. М. Степук Я. В. Электровакуумные и полупроводниковые приборы. — М.: Воениздат, 1973. — 292 с.

Ссылки