Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Характеристики та параметри електронних ламп. Робота електронної лампи з активним навантаженням в анодному колі та опис будови та принципу дії ЕПТ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2005
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Вакуумна та плазмова електроніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Курсова робота
з курсу
„Вакуумна та плазмова електроніка”
Характеристики та параметри електронних ламп. Робота електронної лампи з активним навантаженням в анодному колі та опис будови та принципу дії ЕПТ
Львів 2005
Задача №1
Для електронної лампи, яка вказана в таблиці 2 визначити та побудувати залежності статичних параметрів: S, Ri, μ від режиму роботи лампи:
Залежність S, Ri, μ від напруги на першій сітці Uc1 при сталій напрузі на аноді Ua яка задана в таблиці 2.
Залежність S, Ri, μ від напруги на аноді Ua при сталій напрузі першої сітки Uc1. величина цієї напруги вказана в таблиці 2.
Вхідні дані: лампа 6Ж2П, -U c1=0,5 B, Ua=100 B.
Теоретичні відомості
З довідника знаходимо, що лампа 6Ж2П є пентодом, тому струм на аноді для пентода залежить від напруги на аноді Ua, напруги на керуючій сітці Uc1, і від напруги на другій і третій сітці Uc2, Uc3. Ia=f(Ua, Uc1, Uc2, Uc3). Нехай на другу і третю сітку подається номінальна напруга, відповідно Uc2 і Uc3, тоді Ia =f(Ua, Uc1,). Дослідимо цю функцію.
Швидкість зніни струму на аноді при зміні напруги на аноді:
EMBED Mathcad при Ua=const
Величина Ri називається крутістю характеристики.
Швидкість зміни струму на аноді при зміні напруги на сітці.
EMBED Mathcad при Uc=const
Ця величина називається диференціальний опір.
Введемо ще одну величину:
EMBED Mathcad при Ia=const
Ця величина називається коефіціентом підсилення лампи. Вона показує, у скільки разів зміна сіткової напруги діє сильніше на зміну Ia ніж зміна сіткової напруги.
З повного диференціалу Ia :
EMBED Mathcad
отримаєм внутрішнє рівняння лампи:
EMBED Mathcad
За умови лінійності характеристик можна замінити диференціали малими приростами значень величин Ia, Ua, Uc. Тому обчислення S, Ri, μ зводиться до визначення приростів з заданих анодних характеристик і обчислення співвідношень між ними.
Обчислення та розрахунки
Виберем 6 значень Ua для яких ми хочем знайти параматри S, Ri, μ, Проведем через них прямі, паралельні до Ia, та пронумеруєм їх:
1: Ua1=60 B;
2: Ua2=80 B;
3: Ua3=100 B;
4: Ua4=120 B;
5: Ua5=140 B;
6: Ua6=160 B;
Для позначення цих прямих будемо використовувати індекс j.
Пронумеруємо також характеристики, задані в довіднику, для цієї лампи:
1: Uc1=0 B;
2: Uc2=-0.5 B;
3: Uc3=-1 B;
4: Uc4=-1.5 B;
5: Uc5=-2 B;
6: Uc6=-2.5 B;
7: Uc7=-3 B;
Для позначення цих характеристик будемо використовувати індекс і.
Таким чином величнни струмів Ia для кожної статичної характеристики та для кожного з шести вибраних значень Ua можна однозначно задати за допомогою матриці Ia i,j, розміром 7х6. перший індекс і показує до якої характеристики відноситься даний елемент, а другий індекс j показує якому значенню Ua відповідає даний елемент. З анодних характеристик знаходимо всі значення Ia для точок перетину статичних характеристик з вертикальними прямими, прведеними через відповідні значення Ua.
EMBED Mathcad
EMBED Mathcad Відповідно значення Ua та Uc можна задати вектором-рядком та вектором стовпцем:
EMBED Mathcad
1. Обчислення S:
a) Ua=const
Знайдемо точки перетину прямої, яка відповідає заданій Ua=100 B, з статичними характеристиками. Обчислимо значення S в кожній з цих точок за наступною формулою:
EMBED Mathcad
де:
і=[2;6] – номер характеристики, до якої належить точка.
j=const=3 – номер прямої, проведеної для відповідного заданого значення Ua.
Провівши розрахунки отримаємо 5 значень S:
EMBED Mathcad
Отримаємо залежність S(Uc) при Ua=const.
б) Uc=const
Виділимо статичну характеристику, яка відповідає заданій з умови Uc=-0,5В. Знайдемо точки перетину цієї характеристики з прямими сталої анодної напруги. Визначимо в кожній з цих точок значення S. Для визначення використаємо наступну формулу:
EMBED Mathcad
де:
і=const=2 – номер характеристики, до якої належить точка .
j=[1;6] – номер прямої, проведеної для відповідного заданого значення Ua.
Провівши розрахунки отримаємо 6 значень S:
EMBED Mathcad
Отримаємо залежність S(Ua) при Uc=const.
2. Обчислення Ri.
a) Ua=const
Знайдемо точки перетину прямої, яка відповідає заданій Ua=100 B, з статичними характеристиками. Обчислимо значення R в кожній з цих точок. Для цього біля кожної з семи точок перетину проведемо прямокутні трикутники, і знайдем відношення їх катетів за наступною формулою:
EMBED Mathcad
де:
і=[1;7] – номер характеристики, до якої належить точка.
j=const=3 – номер прямої, проведеної для відповідного заданого значення Ua.
Провівши розрахунки отримаємо 7 значень Ri:
EMBED Mathcad
Отримаємо залежність Ri(Uc) при Ua=const.
б) Uc=const
Виділимо статичну характеристику, яка відповідає заданій з умови Uc=-0,5В. Знайдемо точки перетину цієї характеристики з прямими сталої анодної напруги. Визначимо в кожній з цих точок значення Ri (побудувавши в відповідних точках прямокутні трикутники). Для визначення використаємо наступну формулу:
EMBED Mathcad
де:
і=const=2 – номер характеристики, до якої належить точка .
j=[2;5] – номер прямої, проведеної для відповідного заданого значення Ua.
Провівши розрахунки отримаємо 4 значення Ri:
EMBED Mathcad
Отримаємо залежність R(Ua) при Uc=const.
3. Обчислення μ.:
Оскільки ми маємо досить пологі характеристики променевого пентода, тому графоаналітичним методом неможливо знайти значення μ в кожный з точок. Тому для знаходження μ скористаємось внутрішнім рівнянням лампи, підставивши значення Si,j та Ri i,j, які ми знайшли в двох попередніх пунктах.
a) Ua=const
Знайдемо точки перетину прямої, яка відповідає заданій Ua=100 B, з статичними характеристиками. Для кожної з цих точок в нас є обчислені значення Si,j та Ri i,j.Для знаходження μi,j перемножимо відповідні значення Si,j та Ri i,j,
де i=[2;6] – номер характеристики, до якої належить точка .
j=const=3 – номер прямої, проведеної для відповідного заданого значення Ua.
Отже:
Отримаємо залежність μ(Uc) при Ua=const.
б) Uc=const
Виділимо статичну характеристику, яка відповідає заданій з умови Uc=-0,5В. Знайдемо точки перетину цієї характеристики з прямими сталої анодної напруги. Для кожної з цих точок в нас є обчислені значення Si,j та Ri i,j.Для знаходження μi,j перемножимо відповідні значення Si,j та Ri i,j,
де i=const=2 номер характеристики, до якої належить точка .
j=[2;5] - номер прямої, проведеної для відповідного заданого значення Ua.
Отже:
Отримаємо залежність μ(Ua) при Uc=const.
Таблиця отриманих результатів.
Задача №2
Лампа, яка вказана в задачі 1, працює в режимі підсилення. В анодне коло увімкнено активний опір Ri. Живиться це коло від анодного джерела Еa,. У копо керуючої сітки увімкнено джерело зміщення Ес1, та подається синусоїдальний сигнал p амплітудою Umc Для скранових ламп на другу сітку подається номінальна напруга Ес1 (вказана в довідниху). Задано: Сім'я анодних характеристик лампи,значення Ea,R a,Ec1,Umc.
Потрібно:
1. Нарисувати схему увімкнення заданої лампи.
2. Побудувати на сім'ї анодних характеристик пряму навантаження для заданих Е„ Кв і по одержаних робочих точках побудувати динамічну (робочу) анодносіткову Ia=f(Uc1)
3. Вказати початкове положення робочої точки (точки спокою) на анодіїо-сітковій та анодній характеристиках та визначити числові значення постійних складових анодного струму ІаО та анодної напруги Ua0
4. Вказати на характеристиках робочу ділянку, яка відповідає заданим Ec1і Umc.
5. Нарисувати на графіках часові діаграми Uc=f(t), Ia=f(t),Ua=f(t) , та вказати значення амплітуди змінних складових анодного струму Іта та анодної напруги Uma. Знайти середні значення цих величин.
6. Обчислити значення робочих параметрів лампи SН, μH.
7. Визначити значення корисної потужності Рk, яку може віддати лампа в навантаження, потужність Ро що витрачається анодним джерелом живлення; потужність Рa яка виділяється на аноді лампи.
8.Визначити коефіцієнт корисної дії η.
9.Встановити чи є допустимим для вказаної лампи заданий режим роботи. Для цього на сім'ї статичних анодних характеристик нанести лінію графічної потужності Ро (вказана в довіднику). Для побудови Р, задаватись значеннями Ііа і визначити 1,.
Схема ввімкненя:
Оскільки лампа працює в режимі підсилення , то на першу сітку подається напруга зміщення Ec1. В анодне коло ввімкнено опір Ri, на якому ми будемо відслідковувати підсилений сигнал напруги на аноді та струму в аноді. Цей режим (коли в анодне коло ввімкнено опір) називається динамічним. В ньому при зміні напруги на аноді чи сітці, змінюється як струм так і напруга на сітці чи аноді.
Побудуємо на анодних характеристиках Ia(Ua) пряму навантаження. Розглянемо анодне коло:
Запишемо закон Ома для кола з джерелом живлення:
EMBED Mathcad
Зведемо його до форми функції Ia=f(Ua):
EMBED Mathcad => EMBED Mathcad
Пряма буде перетинати вісь Ua в точці Ua=0:
EMBED Mathcad => EMBED Mathcad
Пряма буде перетинати вісь Ia в точці Ia=0:
EMBED Mathcad => EMBED Mathcad
Відкладемо ці точки на графіку і проведемо через них пряму. Це і буде пряма навантаження. Тепер відзначимо перетини прямої навантаження з анодними характеристиками пентода. Будемо мати пари координат точок (Uai; Iai).
Тепер на сусідньому графіку побудуємо анодно-сіткові характеристики. По осі Ох будемо відкладати напругу на сітці Ec. Через точки (Uai,Iai) проведемо паралельно осі Ua прямі. Так само по графіку Ia(Ec) проведемо прямі, паралельно до Ia в точках Eci, які відповідають значенням напруги зміщення на сітці, для яких задані анодні вольтамперні характеристики для даного променевого пентода. На площині координат Ia(Ec) в точка перетину цих кривих двох типів поставимо крапки, через які проведемо пряму.
Ця пряма – динамічна (робоча) анодно-сіткова характеристика, яка проходить через (Eci,Iai)
Робоча точка (точка спокою) – це значення Ec1, на односітковій характеристиці і відповідне значення анодного струму, коли сигнал, який подається на вхід, дорівнює нулю, існує тільки від’ємна напруга зміщення. Так само можна знайти точку спокою в координатах (Ua, Ia).
В умові задано Eс1, щоб знайти Ia0, проведемо пряму, паралельну осі Іа до перетину з динамічною анодно-сіткової характеристикою. Потім, відповідно до Іа0 знаходимо Ua0, причому точка (Ua0,Ia0) лежить на прямій навантаження.
Отримаєм: Іа0=10,3 мА, Uа0=282 В
Знайдемо тепер на графіках робочу ділянку – діапазон напруг та струмів, при яких працює даний променевий пентод при заданій напрузі зміщення Ec1, а також амплітуді сигналу Umc. Максимальне значення модуля напруги на сітці:
EMBED Mathcad
Мінімальне значення модуля напруги на сітці:
EMBED Mathcad
Відповідно робочий діапазон сіткових напруг:
|Ec| є [|Ec1|-|Umc|;|Ec1|-|Umc|] => |Ec| є [0;3] В
Проведемо прямі, паралельні осі Іа через крайні точки робочого діапазону до перетину з динамічною анодно-сітковою характеристикою. Отримаємо точки, значення Іа в яких буде межею робочого діапазону для анодного струму.
Отримаємо значення Iamax i Iamin. Відповідно до цих значень анодного струму можна по анодній вольтамперній характеристиці визначити значення границь робочого діапазону анодних напруг. Для цього проведемо паралельно до осі Іа прямі до перетину з віссюUa. Точки перетину і будуть границями діапазону зміни напруг на аноді.
Отже будемо мати робочу ділянку:
1) по Ес : |Ec| є [|Ec1|-|Umc|;|Ec1|-|Umc|] => |Ec| є [0;3] В
2) по Ia : |Ia| є [|Ia0|-|Ima|;| Ia0|-| Ima|] => |Ia| є [2;18.5] мА
3) по Ua : |Ua| є [|Ua0|-|Uma|;| Ua0|-| Uma|] => |Ua| є [270;295] В
тепер побудуємо часові діаграми напруги на сітці, струму на аноді та напруги на аноді. Ці величини коливаються з однаковою частотою, такою ж, як і частота зміни напруги на вході. Напруга на сітці протилежна по фазі до напруги на аноді, але одинакова зі струмом на ньому. Амплітуди коливань Ua, Ia, Ec отримаємо з розрахунку робочих ділянок. Знайдемо значення робочих параметрів лампи Sg і μg за формулами:
EMBED Mathcad
EMBED Mathcad
μg – коефіціент підсилення приладу.
Споживана потужність:
EMBED Mathcad
Корисна потужність, що виділяється у навантаженні складається змінної складової сигналу.
EMBED Mathcad
EMBED Mathcad
EMBED Mathcad – потужність за рахунок постійного сигналу
Потужність що витрачається на аноді лампи залежить від різниці споживаної і корисної потужності:
EMBED Mathcad
Коефіціент корисної дії лампи:
EMBED Mathcad
З довідника знаходимо потужність, розсіювана анодом – Р=1 Вт
Тоді функція для побудови лінії графічної потужності:
EMBED Mathcad
Визначимо декілька точок для побудови цієї кривої:
Побувавши дану криву робимио висновок, що заданий режим роботи, для цієї лампи є недопустимим
Задача №3
1. Для заданого приладу (табл.2.) по довіднику:
- Записати електричні параметри приладу.
- Подати схему будови приладу та нарисувати його електронну схему.
2. Описати конструкцію заданого приладу.
13ЛН7
Запам`ятовуюча трубка з видимим зображенням для візуальної реєстрації однократних і рідко повторюваних коротких процесів мікросекундного і наносекундного діапазону.
Фокусування променя – електростатичне. Відхилення променя – електростатичне. Лінза переносу зображення з мішені нга екран – електростатичний імерсійний об`єктив. Розмір робочої частини екрану - 60х80мм. Оформлення - скляне, безцокольне, з додатковими виводами (РШ33). Маса 1,5 кг.
Виводи електродів:
1,2 – підігрівач записуючого прожектора; 3 – катод записуючого прожектора;
4 – модулятор записуючого прожектора; 5, 13 – перший анод записуючого прожектора; 8 – другий анод записуючого прожектора; 9, 10 – катод відтворюючого прожектора; 14 – фокусуючий електрод; 15 – прискорюючий електрод; І, ІІ – сигнальні пластини; ІІІ, ІV – часові пластини; V – екран.
Основні дані:
При Uн. зап.=6,3 В; Ue=6 kB; Uприск.=1,5 кВ
Ширина лінії в центрі екрана .........................................≤1 мм
Ясравість зображення ………………………………….≥2 кд/м
Швидкість запису ............................................................≥1200 км/с
Час відтворення зображення .......................................... ≥75 с
Струм розжарення прожектора
записуючого ...........................................................500-700 мА
відтворюючого .......................................................800-1100 мА
Напруга першого анода записуючого прожектора........200-350 В
Напруга фокусуючого електрода....................................700-850 В
Напруга колектора ...........................................................3-30 В
Напруга анода відтворюючого електрода......................0,5-5 В
Напруга модулятора записуючого прожектора...............60..90В
Напруга модулятора записуючого прожектора
запираюча ........................................................................-75..-135 В
Напруга мішені .................................................................2-10 B
Напруга стираючих імпульсів (амплітудне
значення)............................................................................ ≤4 В
Чутливість до відхилення:
Часових пластин В1, В2 .......................................0,4-0,5 мм/В
Сигнальних пластин С1, С2 ..................................0,7-0,8 мм/В
Напрацювання...................................................................>750 год.
Критерії оцінки
яскравість зображення …........................................≥1,5 кд/м
час відтворення зображення…………………….. ≥55 с
Крайні експлуатаційні дані
Мін. Макс.
Напруга накалу підігрівача записуючого
прожектора, В …………….………………………………. 5,7 6,9
Напруга катода записуючого прожектора, кВ ........................... -1,4 -2
Напруга модулятора записуючого прожектора, В .................. -200 -2
Напруга підігрівача відносно катода записуючого
прожектоора, В .................................................................... -100 10
Напруга прискорюючої сітки, кВ............................................... - 2
Напруга екрану, кВ ..................................................................... 6 8
ПРИЗНАЧЕННЯ Й ПРИНЦИП ДІЇ ПОТЕНЦІАЛОСКОПІВ
Потенціалоскопами називаються електроннопроменеві прилади, призначені для нагромадження («запам'ятовування», запису) певної інформації й наступного її відтворення. Відповідно до цього визначення потенціалоскопи можуть бути названі також накопичувальними трубками, що запам'ятовують трубками або трубками пам'яті.
Потенціалоскопи знаходять широке застосування в радіолокаційних індикаторних пристроях, спеціальних осцилографах із тривалим збереженням зображення досліджуваного сигналу, у телебаченні для перетворення телевізійного зображення з одним стандартом розкладання (з одним числом рядків) у зображення з іншим стандартом, у лічильно-вирішальній техніці як елементи пам'яті, у пристроях автоматики, телемеханіки й програмованого керування різними процесами.
В основі дії більшості потенціалоскопів лежить подвійне перетворення інформації:
1) перетворення послідовності вхідних сигналів, що містять необхідну інформацію, у розподіл електричних зарядів по поверхні мішені - потенціалоносія, іншими словами, створення на поверхні мішені певного потенційного рельєфу;
2) перетворення потенційного рельєфу на мішені в послідовність вихідних сигналів, що досить точно відтворюють введену інформацію.
Перше перетворення в загальному випадку зветься записом інформації. Друге перетворення називають зчитуванням або відтворенням інформації. Крім запису й зчитування, у деяких типах потенціалоскопів має місце третя, допоміжна операція -стирання, при якій потенційний рельєф знищується, що буває необхідно для підготовки потенціалоскопа до запису нової інформації.
Інформація, що підлягає записи, уводиться в потенціалоскоп у вигляді послідовності електричних імпульсів або шляхом проектування на фоточутливу мішень оптичного зображення. Зчитувальна інформація виводиться з потенціалоскопа у вигляді послідовності електричних імпульсів. Іноді вона перетвориться у видиме зображення, розглянуте на екрані.
Час збереження записаної інформації може змінюватися в широких межах - від часток секунди до декількох годин і навіть днів. Точно так само число зчитувань може змінюватися від одного до десятків і сотень тисяч. У деяких типах потенціалоскопів записана інформація зберігається досить тривалий час за рахунок високої ізоляції мішені, в інших трубках для збільшення часу зберігання записаних сигналів застосовується спеціальний електронний промінь, що фіксує (підтримуючий) потенційний рельєф.
Складовими елементами потенціалоскопів є мішень "(потенціалоносій), на поверхні якої створюється потенційний рельєф, електронні прожектори, що створюють записуючий і зчитуючий електронні промені, і системи, що відхиляють. 'В окремих випадках для створення записуючого й зчитуючого променя використається один прожектор. Крім основних елементів, потенціалоскопи мають колектор, що збирає електрони (вторинні електрони, фотоелектрони, електрони, відбиті від мішені), сітки для створення електростатичних полів необхідної конфігурації й інших допоміжних елементів, наприклад провідну підкладку мшені. Провідна підкладка часто називається сигнальною пластинкою, тому що до неї може підводити записуваний сигнал або з її «зніматися» зчитувальна інформація.
СПОСОБИ ЗАПИСУ Й ЗЧИТУВАННЯ
Існує кілька способів запису й зчитування інформації. У більшості потенціалоскопів запис і зчитування здійснюються електронним пучком, що розгортають по поверхні мішені. Для створення потенційного рельєфу звичайно використається вторинна електронна емісія.
У загальному випадку мішень можна розглядати як сукупність ізольованих накопичувальних елементів. Практично мішень являє собою або шар діелектрика (частіше), або безліч провідних часток, нанесених на поверхню діелектрика («мозаїка»). Повторно-емісійні властивості діелектрика (або поверхні, утвореною сукупністю провідних часток на діелектричній підкладці) графічно описуються кривої залежності коефіцієнта вторинної емісії від енергії падаючих електронів. Коефіцієнт вторинної емісії σ=1 при двох значеннях енергії падаючих (первинних) електронів: при ε1=eUкр1 (крапка а) ε1=eUкр2 і при (крапка Ь). Крім того, при ε1→0 «гаданий» коефіцієнт вторинної емісії прямує до одиниці.
При бомбардуванні електронами поверхні непровідної мішені потенціал її елементів може приймати різні рівноважні (стабільні) значення залежно від енергії падаючих (первинних) електронів. Енергія електронів, що підлітають до мішені, але ще що не досягла її поверхні, визначається пройденою різницею потенціалів від катода до останнього анода прожектора, що формує пучок електронів, або розташованого поблизу мішені електрода — колектора або сітки. Однак енергія електронів, що бомбардують мішень, що визначає коефіцієнт вторинної емісії, залежить від потенціалу елемента мішені (щодо катода прожектора), що у випадку діелектричної поверхні може істотно відрізнятися від потенціалу анода прожектора або колектора .
Якщо прискорювальна напруга (пройдена електронами різниця потенціалів) менше Uкр1, то σ<1 мішень буде втрачати за рахунок вторинної емісії менше електронів, чим їх приноситься електронним пучком. У цьому випадку на поверхні мішені буде накопичуватися негативний заряд, потенціал її елементів буде знижуватися. Нагромадження негативного заряду, а отже, зниження потенціалу буде відбуватися доти, поки потенціал мішені не зрівняється з потенціалом катода прожектора. По досягненні елементами мішені потенціалу катода прожектора в поверхні мішені створюється гальмуюче поле, що перешкоджає влученню електронів на мішень. Подальше нагромадження негативного заряду припиняється, поверхня мішені приймає нульовий (щодо катода прожектора) рівноважний потенціал.
При прискорювальній напрузі більше Uкр1 але менше Uкр2 σ >1, від мішені йде більше вторинних електронів, чим приноситься пучком, на поверхні мішені накопичується позитивний заряд, потенціал мішені підвищується. Однак помітного перевищення потенціалу мішені над потенціалом анода прожектора або колектора не відбувається, тому що прискорювальне поле, що створюється в поверхні мішені, повертає частина вторинних електронів на мішень, надлишковий позитивний заряд частково компенсується. Таким чином, при Uкр1<=Ua<=Uкр2 на поверхні мішені встановлюється рівноважний потенціал, приблизно дорівнює потенціалу останнього анода прожектора або потенціалам розташованих поблизу мішені сітки або колектора.
При Ua>Uкр2 σ <1, мішень губить менше вторинних електронів, чим приноситься пучком, на поверхні мішені накопичується негативний заряд. Однак зниження потенціалу до нуля (потенціалу катода прожектора) не .відбувається, тому що по досягненні мішенню потенціалу Uкр2 коефіцієнт вторинної емісії стає рівним одиниці. Подальше нагромадження негативного заряду припиняється, на поверхні мішені встановлюється рівноважний потенціал, рівний UKp2, що не залежить від енергії первинних електронів (при Ua>Uкр2). Залежність потенціалу мішені UM від енергії падаючих (первинних) електронів eUa наведена на мал. 11.1.
З малюнка видно, що тільки в області Uкр1<=Ua<=Uкр2 рівноважний потенціал мішені залежить від Uа (приблизно дорівнює Ua). В областях же Ua < Uкр1 і Ua > Uкр2 рівноважний потенціал мішені не залежить від прискорювальної напруги, установлюючись на рівнях UM = 0 і Uм=Uкр2 відповідно.
Таким чином, при підготовці мішені до запису потенціал її елементів доводить електронним пучком, що розгортає, до одного з можливих для даної енергії первинних електронів рівноважних значень. Підготовка мішені до запису, тобто розгорнення її поверхні немодульованим пучком електронів при відсутності вхідних сигналів, може бути самостійною операцією.
У потенціалоскопах використаються наступні способи запису: рівноважна, бістабільна, нерівноважна, запис збудженою провідністю. Запис перерозподілом зарядів, використовувана в телевізійних трубках, у потенціалоскопах зустрічається порівняно рідко.
При рівноважному записі енергія електронів записуючого пучка вибирається більше eUкр2 або менше eUкр1. При розгорненні мішені немодульованим пучком установлюється рівноважний потенціал Uкр2 або нуль. Якщо тепер підвести вхідний сигнал до катода записуючого прожектора, то новий рівноважний потенціал буде тим же стосовно катода, але буде змінюватися стосовно колектора. Таким чином, на поверхні мішені буде створений (стосовно колектора) потенційний рельєф, що відповідають інформації, підведеної до катода.
Рівноважний запис може бути здійснений й при енергіях первинних, електронів, що лежать у межах UKy,i~UKv2- У цьому випадку записуваний сигнал підводиться до колектора або сигнальної пластинки - металевої підкладки мішені. При розгорненні мішені немодульованим пучком потенціал елементів мішені доводить до рівноважного значення, що відповідає даної енергії первинних електронів, тобто приблизно до потенціалу анода прожектора. Однак заряд, що накопичує елементами, буде різним залежно від величини вхідного сигналу, тобто й у цьому випадку на поверхні мішені буде створений потенційний рельєф стосовно сигнальної пластинки.
Бістабільний (двозначний) запис застосовується тоді, коли записувана інформація може бути виражена у двійковій системі, тобто представлена у вигляді «0—1», «так — ні», «чорне— біле». При бістабільному запису потенціал мішені може мати тільки два сильно відрізняючихся рівноважних значення. Наприклад, можна зробити бістабільний запис, модулюючи енергію первинних електронів від ε1<eUKp1 до ε1>eUкp1 або від ε1<eUKp2 до ε1>eUкp2. У першому випадку перший рівноважний потенціал дорівнює нулю, другий близький до потенціалу анода прожектора; у другому випадку перший рівноважний потенціал близький до потенціалу анода, другий дорівнює Uкр2.
Рис. 1. Залежність потенціалу
мішені від енергії падаючих
(первинних) електронів
Бістабільний запис допускає два режими: «біле по чорному» і «чорне по білому». При бістабільному запису в режимі «біле по чорному» перед записом потенціал мішені приводиться до більше низького рівноважного значення (наприклад, до нуля шляхом розгорнення мішені повільними електронами, а<1). Запис виробляється більше швидкими електронами з енергією, що перевищує eUкp1(σ>l). При цьому на чорному нульовому тлі утвориться білий позитивний потенційний рельєф. При записі в режимі «чорне по білому», навпаки, перед записом потенціал мішені доводить до більше високого (наприклад, рівного потенціалу анода або колектора) рівноважного значення. Запис виробляється повільними електронами (σ<1), що знижують потенціал елементів мішені до нижчого (нульового) рівноважного значення. При цьому на білому позитивному тлі створюється чорний негативний потенційний рельєф.
Незважаючи на те, що бістабільний запис не дозволяє записувати інформацію, що містить градації сірого (півтону), вона застосовується в трубках для рахункових пристроїв, де поширена двійкова система. Перевагою бістабільного запису є можливість простими способами підтримувати (фіксувати) записаний сигнал (потенційний рельєф). Це дозволяє зчитувати записану інформацію принципово необмежене число раз. У реальних трубках тривалість збереження інформації обмежується неминучими витоками заряду по поверхні мішені й компенсацією заряду неуважними позитивними іонами, що приводить до поступового згладжування потенційного рельєфу.
Нерівноважний запис здійснюється шляхом зсуву потенціалів елементів мішені від їхнього рівноважного значення, що здобувається мішенню при підготовці до запису або стиранні. Звичайно рівноважне значення близько до потенціалу колектора. Перед записом на сигнальну пластинку подається напруга, що значно відрізняється від потенціалу колектора. При записі модульованим пучком потенціали елементів мішені зміщаються від рівноважного значення, у результаті чого на поверхні мішені з'являється потенційний рельєф. Нерівновагий запис може бути здійснена пучком з дуже малим струмом. У цьому випадку заряд, принесений електронними пучками, виявляється недостатнім для доведення потенціалу мішені до рівноважного значення й на мішені утвориться потенційний рельєф.
Нерівноважний запис використовується також у трубках з фоточутливою мішенню (наприклад, в ортіконі), де зсув потенціалу елементів відбувається за рахунок відходу фотоелектронів з поверхні мішені.
Запис збудженою провідністю заснований на появі електропровідності у тонких шарів (0,5—1 мкм) діелектриків при опроміненні їх швидкими (ε1= кЕв) електронами. Перед записом поверхню мішені доводить до рівноважного (наприклад, рівного потенціалу колектора) потенціалу. До сигнальної пластинки підводить напруга, що істотно відрізняється від рівноважного потенціалу поверхні мішені. Запис виробляється пучком швидких електронів, здатних викликати збуджену провідність. У місці' падіння записуючого пучка за рахунок збудженої провідності потенціал мішені зміщається убік потенціалу сигнальної пластинки, у результаті чого на поверхні мішені створюється потенційний рельєф.
Збуджена провідність може виникати під дією світлового потоку, що падає на мішень із напівпровідника, що володіє внутрішнім фотоефектом. Така мішень використається, наприклад, у видиконах (див. § 12.8).
Сигнали, що підлягають запису ( запамятовувана інформація), можуть уводитися в потенціал оскал шляхом модуляції напруг на різних електродах трубки. Відповідно до цього розрізняють наступні способи введення інформації:
1) зміна струму записуючого пучка шляхом зміни напруги модулятора прожектора;
2) зміна швидкості розгорнення пучка (частоти або амплітуди напруг, що розгортають, або струмів);
3) зміна прискорювальної напруги записуючого прожектора або зміна напруги колектора;
4) зміна напруги сигнальної пластинки. Запис може вироблятися проектуванням оптичного зображення на фоточутливу мішень. Цей спосіб запису застосовується в телевізійних трубках.
При першому й .другому способах потенційний рельєф визначається величиною заряду, принесеного записуючим пучком на мішень. При четвертому способі заряд мішені визначається числом вторинних електронів, що пішли з мішені на колектор. При третьому способі заряд мішені залежить або від числа відбитих первинних електронів або від зміни коефіцієнта вторинної емісії.
Зчитування може здійснюватися також декількома способами. У потенціалоскопах використається перезарядне зчитування, зчитування сітковим керуванням і зчитування перерозподілом зарядів.
При перезарядному зчитуванні відбувається перезаряд елементарних конденсаторів, утворених елементами поверхні мішені й сигнальною пластинкою. При записі за рахунок створення потенційного рельєфу елементарні конденсатори заряджаються відповідно до величини записуваного сигналу. При перезарядному зчитуванні смодульований пучок, що зчитує, розряджає елементарні конденсатори. При цьому потенціали всіх елементів мішені зміщаються убік рівноважного значення.
Якщо струм пучка, що зчитує, достатній, щоб довести потенціал найбільше «глибокого» місця потенційного рельєфу до рівноважного значення, то після одного зчитування вся поверхня мішені приймає рівноважний потенціал, потенційний рельєф повністю знищується, подальше зчитування стає неможливим. При малому струмі пучка принесений заряд виявляється недостатнім для перезаряду елементарних конденсаторів. Потенціали елементів мішені в цьому випадку тільки зміщаються убік рівноважного значення, не досягаючи його. Після кожного зчитування глибина потенційного рельєфу зменшується й потенціал всіх елементів мішені стає близьким до рівноважного значення. Тому що при кожному зчитуванні потенційний рельєф згладжується лише частково, при малому струмі пучка можливе зчитування від декількох разів до кількох сотень раз (залежно від глибини потенційного рельєфу й величини струму пучка, що зчитує).
При перезарядному зчитуванні в момент розряду елементарних конденсаторів у ланцюзі сигнальної пластинки проходить ємнісний струм, що створює вихідний сигнал. Тому що на розряд конденсаторів витрачається різний заряд (залежно від величини записаного сигналу), число електронів, що повертаються з мішені на колектор, виявляється промодульованим записаним сигналом. Тому вихідний сигнал може бути отриманий також у ланцюзі колектора. При перезарядному зчитуванні, якщо після першого зчитування потенційний рельєф повністю згладжується, вихідний сигнал у точності відповідає записаному. При багаторазовому зчитуванні вихідний сигнал може мати помітні перекручування, особливо в передачі градацій сірого (півтонів).
При зчитуванні сітковим керуванням потенційний рельєф на поверхні мішені створює місцеві електростатичні поля, які можуть впливати на минаючі поблизу мішені електрони. Таке «керуюче» дія місцевих полів аналогічно дії керуючої сітки електронної лампи на електронний потік, що йде з катода на анод лампи.
При сітковому зчитуванні сітка як елемент потенціалоскопа може бути відсутня: роль керуючої сітки грають місцеві електростатичні поля в поверхні мішені. У деяких типах потенціалоскопів зі зчитуванням сітковим керуванням мішень виконується у вигляді металевої сітки, покритої з однієї сторони шаром діелектрика. У цьому випадку потенційний рельєф змінює проникність («прозорість») мішені для пучка, що зчитує. В інших типах потенціалоскопів зі зчитуванням сітковим керуванням потенційний рельєф (місцеві поля) керує вторинними електронами або відбитими первинними електронами, що йдуть із мішені.
При зчитуванні сітковим керуванням електрони пучка, що зчитує, не осідають на мішені й не згладжують потенційний рельєф. Тому таке зчитування широко застосовується тоді, коли 'необхідно багаторазове відтворення однократне записаної інформації.
Зчитування сітковим керуванням може здійснюватися сфальцьованим пучком, що розгортають по поверхні мішені, або при безперервному опроміненні поверхні мішені широким
несфальцьованим пучком електронів. Зчитування сітковим керуванням застосовується також у потенціалоскопах, вихідним сигналом яких є видиме зображення на екрані, покритому люмінофором. У цьому випадку потенційний рельєф мішені модулює пучок електронів, що йдуть на екран.
Зчитування перерозподілом зарядів по поверхні мішені, використовуване в потенціалоскопах, не відрізняється від зчитування, застосовуваного в іконоскопах.
Крім операцій запису й зчитування в деяких типах потенціалоскопів передбачена операція стирання (знищення) записаної інформації, необхідна для того, щоб підготувати мішень до запису нової інформації. Звичайне стирання виробляється так, що потенціал всіх елементів мішені незалежно від заряду, що бути на них, доводить до одного з можливих рівноважних значень.
ПОТЕНЦІАЛОСКОПИ, ЩО ПЕРЕТВОРЮЮТЬ
ЕЛЕКТРИЧНИЙ СИГНАЛ У ВИДИМЕ ЗОБРАЖЕННЯ
У деяких випадках застосування потенціалоскопів (наприклад, при осцилографуванні однократних процесів, у радіолокаційній техніці) буває необхідно одержати вихідну інформацію не тільки як послідовність електричних сигналів, але і як видиме зображення на екрані. Поширені також потенціалоскопи, вихідною інформацією яких є тільки видиме зображення. Потенціалоскопи, що перетворять електричний сигнал безпосередньо у видиме зображення, виконують ті ж функції, що й осцилографічні, радіолокаційні трубки, а також кінескопи. Але на відміну від звичайних прийомних трубок ці потенціалоскопи дозволяють тривалий час зберігати записану інформацію ,і в міру потреби «видавати» її у вигляді, зображення на екрані.
У потенціалоскопах з видимим зображенням може застосовуватися різний запис інформації, зчитування ж, як правило, здійснюється сітковим керуванням.
Як потенціалоскоп з одночасним відтворенням вихідної інформації у вигляді електричних сигналів і видимого зображення використається трубка, що принципово не відрізняється від потенціалоскопа з колектором-рефлектором. Відмінність складається лише в невеликій конструктивній зміні колектора-рефлектора. Якщо зробити колектор-рефлектор у вигляді сітки, а на поверхню дна колби нанести шар люмінофора, то потенциалоско'п буде створювати електричний вихідний сигнал у ланцюзі колектора-рефлектора, як звичайно. Однак за рахунок сітчастої структури колектора-рефлектора деяка частина електронів пройде крізь нього й, потрапивши на екран, утворить видиме зображення. Для збільшення яскравості світіння екрана між колектором-рефлектором і екраном установлюється додатковий прискорювальний електрод або ж екран забезпечується провідним покриттям і до цієї провідної, прозорої для електронів плівці підводить досить високий (щодо катода прожектора, що зчитує) позитивний потенціал.
Одержати вихідну інформацію одночасно у вигляді електричних сигналів і видимого зображення можна також у трубках з бістабільним записом, застосовуваних у лічильно-вирішальній техніці. Якщо в цій трубці сигнальну пластинку зробити напівпрозорою, а як діелектрик застосувати шар люмінофора, що можливо завдяки гарним діелектричним властивостям багатьох промислових світлоскладів, то записану інформацію можна спостерігати крізь сигнальну пластинку у вигляді зображення. Тому що «підтримуючий» промінь має більшу енергію при підході до позитивного (білим) елементам, вони будуть світитися, тобто вийде біле зображення на чорному тлі (при позитивному записі) або чорне зображення на білому тлі (при негативному записі).
Більше поширені потенціалоскопи цієї групи, вихідна інформація яких виходить тільки як видиме зображення, причому в осцилографічній техніці частіше використаються бістабільні трубки, у радіолокації - напівтонові.
На мал. 2 схематично показаний пристрій потенціалоскопа з видимим зображенням, застосовуваного як осицилографічна трубка.
У трубці використовується один прожектор (ЭП) з електростатичним фокусуванням, зібраний за схемою імерсійний об`єктив + одиночна лінза; відхилення також электростатичне (ОС). Мішенню (СМ) є дрібноструктурна сітка, покрита з однієї сторони шаром діелектрика. Діелектриком служить або фтористий кальцій, або окис алюмінію або магнію. Екран (Э) має провідне покриття, до якого підводить висока позитивна (до 6—10 /кВ) напруга, що забезпечує більшу яскравість світіння. Запис бістабільний. Записувані сигнали підводять або до модулятора, або до катода записуючого прожектора. Прискорювальна напруга записуючого прожектора становить 1,5—2 кВ, що забезпечує σ>1.
Рис 2 Потенціалоскоп з видимим зображенням
Цікавою особливістю описаної трубки є відсутність прожектора, що зчитує. Широкий, розподілений рівномірно по всій поверхні мішені потік «» електронів, що зчитують, створюється так називаним розподіленим катодом (РК) , що представляє собою ряд паралельних дротів з відстанню між ними в кілька міліметрів; дроти розташовані в площині, перпендикулярній до осі трубки, між зображенням системою, що відхиляє, і мішенню. Дроти покриті оксидним шаром і нагріваються струмом, що пропускають по них, до температури, що забезпечує помітну емісію електронів. Створюваний розподіленим катодом потік електронів, проходячи через сітку мішені, попадає в сильне прискорювальне поле;"' при цьому електрони підходять до екрану практично по нормалі до його поверхні, що забезпечує точне відтворення на екрані інформації, записаної на мішені.
Тому що електрони пучка, що зчитує, не попадають на діелектрик (зчитування сітковим керуванням), потенційний рельєф надійно зберігається на мішені. У всякому разі при безперервному зчитуванні цілком задовільне зображення на екрані може спостерігатися протягом години й більше.
У радіолокаційних індикаторних потенціалокскопах для одержання напівтонового зображення використаються нерівноважний запис і зчитування сітковим керуванням. Трубки мають записуючий прожектор (з електростатичним або магнітним фокусуванням), розташований у похилій горловині, зміщеної від осі трубки. Відхильна система, у більшості випадків магнітна. Зчитуючий прожектор завжди розташовується в горловині на осі трубки, тому що для правильного (без перекр...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора