Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Завдання
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Зміст
Розділ I. Теоретичні відомості………………………………………………………………………….1
Опис сутності фізичного ефекту…………………………………………..1
Модель фізичного ефекту………………………………………………….1
Основні характеристики фізичного ефекту………………………………3
Пристрої приладів, що використовують фізичний ефект……………….5
Основні характеристики приладів……………………………………….10
Основні параметри………………………………………………………..11
Класифікація та маркування……………………………………………..11
Застосування приладів……………………………………………………12
Перспективи розвитку приладів…………………………………………12
Розділ II. Розрахункова частина………………………………………...……14
Порядок розрахунку чутливості…………………………………………14
Завдання для розрахунку…………….…………………………………...15
Розрахунок і кінцевий результат………………………………………...16
Розділ III. Завершення……………………………………………………….…18
Висновок…………..………………………………………………………18
Використана література…………………………………………………..19
Розділ I. Теоретичні відомості
1. Опис сутності фізичного ефекту
Фізичний ефект полягає в управлінні (фокусуванні) просторовим положенням рухомих електронів, що вириваються з катода електронно-променевої трубки (ЕЛТ), За допомогою фокусуючих систем під дією електричних (електростатична система, що відхиляє) і магнітних (магнітна система, що відхиляє) полів.
2. Модель фізичного ефекту
Магнітна відхильна система служить для керування положенням променя в просторі. У трубках з магнітним керуванням відхиляюча система складається з двох пар відхиляють котушок, керуванням відхиляюча система складається з двох пар відхиляють котушок. Магнітна система, що відхиляє зазвичай містить дві пари котушок,
Рис.1. Траєкторія руху електронів в магнітній відхиляє системі.
надягають на горловину трубки і утворюють магнітні поля у взаємно перпендикулярних напрямках. Розглянемо відхилення електрона магнітним полем однієї пари котушок, вважаючи, що поле обмежено діаметром котушки і в цьому просторі однорідний. На рис.1 Силові лінії магнітного поля зображені йдуть від глядача перпендикулярно площині креслення. Електрон з початковою швидкістю V0 рухається в магнітному полі, вектор індукції. B якого нормальний до вектору швидкості V0, по колу з радіусом
(1)
По виході з магнітного поля електрон продовжує рух по дотичній до його криволінійної траєкторії в точці виходу з поля. Він відхилився від осі трубки на деяку величину z = L tg(. При малих кутах ( ( tg (; z ( L(.
Величина центрального кута ( = s/r ( l1/r, де s - крива, по якій рухається електрон в полі. Підставляючи сюди значення r, отримуємо:
(1.1)
Таким чином, відхилення електрона дорівнює:
(1.2)
Висловлюючи швидкість V0 електрона через напругу на аноді, отримуємо:
(1.3)
Враховуючи, що індукція магнітного поля пропорційна числу ампер-витків wI, можна записати:
(1.4)
Найпростішою електростатичною відхиленою системою є плоский конденсатор, що складається з двох паралельних пластин. Величину відхилення (зміщення плями на екрані) h при веденні до пластин конденсатора відхиляє напруги Uomк. Позначимо довжину пластин l, відстань між пластинами b і відстань від вихідного краю пластин до площини приймальника-екрану L '. Вважаючи полі між пластинами однорідним, замінимо коефіцієнт χ в рівнянні (5.3) на 1 / b. Тоді зміщення плями на екрані
(1.5)
де l 'L' = L-відстань від екрана до центру відхилення.
Неважко бачити, що дотична до параболічної траєкторії електронів, побудована з точки перетину параболи з площиною, що проходить через вихідне по краю пластин, перетне вісь на відстані 1 / 2 від країв конденсатора. Таким чином, у разі плоскопараллельних пластин відхиляють центр відхиленьня збігається з геометричним центром, що відхиляє.
/
Рис 1.1 Найпростіша система, що відхиляє
3. Основні характеристики фізичного ефекту
Відхиляють системи з оптичної точки зору є електронними призмами. Ефект, аналогічний переломленню світлового променя при проходженні крізь призму, має місце при проходженні електронного променя в електричному або магнітному полі.
Основними характеристиками є: (2)
Кут відхилення електронного променя-α. Визначається за формулами:
(2.1)
b) Абсолютна величина відхилення-зміщення плями на плоскому екрані-h
(2.2)
c) Чутливість по відхиленню-ε
(2.3)
4. Пристрої приладів, що використовують фізичний ефект
Електронно-променевими приладами називають такі електронні електровакуумні прилади, в яких використовується потік електронів, сконцентрований у формі променя або пучка променів для перетворення електричних сигналів на видиме зображення, або навпаки, а також для запам'ятовування (зберігання) сигналів. Електронно-променевий прилад, що має форму трубки, зазвичай називають електронно-променевою трубкою. Існують кілька різновидів електронно-променевих трубок по їх назви: осцилографічні, прийомні телевізійні, телевізійні передавальні і спеціальні. Управління просторовим положенням променя здійснюється в них за допомогою електричних, магнітних і комбінованих полів, а управління щільністю струму за допомогою електричних полів. Електростатичні системи, що відхиляють промінь у двох взаємно перпендикулярних напрямках, розташовуються по ходу променя послідовно одна за одною і, як правило, ретельно екранізуються один від одного. Поєднання двох електростатичних систем в просторі невигідно з наступних причин:
1) збільшення відстані між пластинами призводить до зниження чутливості за відхиленням;
2) взаємне проникнення полів обох систем створює великі спотворення при відхиленні променя;
3) при поєднанні двох систем значно зростають паразитні ємнісні зв'язки, що обмежують використання трубки на високих частотах.
Магнітні відхиляючі системи зазвичай поєднуються в просторі, так як при строго симетричному розташуванні котушок сумарний магнітний потік однієї пари котушок, пронизуючий другу пару, дорівнює нулю і зміна магнітного поля, що відхиляє промінь в одному напрямку, ніяк не впливає на магнітні поля іншої пари котушок, Що відхиляють промінь у перпендикулярному напрямку. Таким чином, взаємозв'язок відхиляючих полів у правильно сконструйованих магнітних відхиляючих системах відсутній і просторове поєднання магнітних систем, що відхиляють промінь у двох взаємно перпендикулярних напрямках, цілком допустимо і доцільно. Осцилографічні трубки відносяться до трубок з електростатичними відхиленнями променя. Умовне графічне позначення осцилографічної трубки наведено на рис. 2.
Рис. 2. Позначення осцилографічної електронно-променевої трубки
Розглянемо її пристрій. Катод представляє собою, як звичайно, порожній циліндр, але з одним денцем. Оксидний шар нанесений тільки на це денце, яким катод звернений усередині трубки. Далі встановлено керуючий електрод або модулятор М, який виконаний у вигляді циліндра з денцем, в якому є отвір. На модулятор подається негативна напруга щодо катода, яким відштовхуються до осі трубки електрони, які вилітають з катода під кутом. Через отвір у денці модулятора походять лише ті електрони, які знаходяться на осі. Модулятор також виконує функції керуючої сітки: зі збільшенням негативного напруги інтенсивність виходить з отвору електронного потоку зменшується і при певному негативному значенню напруги повністю припиняються. Така напруга називається замикаюча. За модулятором встановлено перший анод 1а, який подається щодо катода позитивна напруга. Конфігурація електричного поля в просторі між модулятором і першим анодом має форму лінзи. Цим полем здійснюється фокусування електронного пучка, завдяки якій він набуває форму спиці. Перший анод виконаний у вигляді порожнього циліндра модулятора діаметром більше, ніж діаметр циліндра модулятора. Змінюючи напругу на першому аноді, можна здійснювати фокусування електронного пучка. Далі слідує другий анод 2а, який пришвидшується електродом. Він також виконаний у вигляді порожнього циліндра. Основна частина електронів у пучку, розігнавшись до великої швидкості, не потрапляє на стінки другого анода, а пролітає по його осі. На другий анод подається висока напруга, необхідне для надання електронам в пучку великій швидкості. Комплект перерахованих електродів трубки (катод з підігрівачем, модулятор, перший і другий аноди) утворює електронний прожектор або електронну гармату і виконується у вигляді жорсткого єдиного вузла, зібраного на слюдяних пластиках, з використанням керамічних циліндричних ізоляторів. Далі на шляху електронного пучка встановлено дві пари пластин, що відхиляють ОП. Середній потенціал відхиляються пластин дорівнює потенціалу другого анода і не повинен впливати на електронний пучок. Але якщо між пластинами пари є напруга, пучок відхиляється від осі трубки в бік більш позитивної пластини. Одна пара пластин розташована вертикально, може відхиляти електронний пучок у горизонтальному напрямку і називається горизонтально відхильна. Друга пара пластин розташована горизонтально і називається вертикально - відхильна. Пройшовши повз системи відхиляють пластин, електронний промінь потрапляє на екран Е, покритий шаром спеціальної речовини, яка називається люмінофором. Під впливом електронного бомбардування відбувається світіння люмінофора, яке спостерігається з зовнішньої сторони екрану. У зв'язку з тим, що бомбардування люмінофора, покритого тонким шаром металу, супроводжується вторинної електронної емісією, конічна частина колби трубки покрита графітовим шаром (аквадагом) і з'єднується з другим анодом. Вторинні електрони задовольняється аквадагом і утворюють струм другого анода. Конструкція відхиляють котушок. Відхильні котушки з феромагнітними сердечниками дозволяють збільшити щільність потоку магнітних силових ліній в необхідному просторі. Котушки з феромагнітними сердечниками застосовуються тільки при низькочастотних відхиляючих сигналах, оскільки із збільшенням частоти відхиляє напруги зростають втрати в сердечнику. У телевізійних і радіолокаційних електронно-променевих трубках зазвичай застосовуються відхиляючі котушки без сердечника. Прагнучи отримати більш однорідне магнітне поле, краю котушки відгинають, а саму котушку згинають за формою горловини трубки. Витки в котушці розподіляють нерівномірно: Число витків на краях звичайно в 2 - 3 рази більше, ніж у середині. Для зменшення поля розсіювання котушки без сердечника зазвичай укладається в сталевий екран. Системи з послідовними складаються потоками ланки не мають внутрішніх феромагнітних сердечників та утворюються котушками, прилеглими до горловини трубки. Котушкам надають сідлоподібний форму, так що витки намотування облягають горловину трубки. Краї котушок відгинаються назовні для зменшення полів розсіювання за межами відхиляючих систем. Котушки іноді збирають з окремих секцій для зменшення розподіленої ємності. Такі системи зазвичай полягають в циліндричний екран з феромагнетика, через який замикаються магнітні силові лінії, які виходять з зовнішніх сторін котушок. Відігнуті краю котушок розташовуються поза екраном. Муздрамтеатр в такій системі знаходиться зовні котушок, тому системи з послідовно складаються потоками, що мають феромагнітний екран, часто називають системам з зовнішнім магнітопроводом.
/
Рис. 4. Магнітна відхиляюча система з внутрішнім магнітопроводом-а - зовнішній вигляд, б – розрі магнітопровід; 2 - котушки горизонтального відгинання; 3 - котушки вертикального відгинанняня; 4-пластмасові гільзи
Системи з зовнішнім магнітопроводом досить економічні, компактні і при правильно обраних геометричних співвідношеннях дозволяють отримати досить великі кути відхилення при збереженні лінійності і порівняно невеликому порушенні фокусування променя. Конструкція електростатичних відхиляють пластин.
Очевидно, максимально можливу відхильну дію електростатичне поле буде чинити на електронний промінь тоді, коли у всій області відхильна сила, буде перпендикулярна до напрямку його оптимальної форми руху. Така ідеальна електостатична система утворюється двома вигнутими пластинами, причому на вході променя відстань між пластинами може бути рівним діаметру електронного променя.
/
Рис. 5. Відхильна система
При максимальному куті відхилення промінь якби ковзає по поверхні пластини, не зачіпаючи її. Так як провідна пластина є еквіпотенційної поверхнею, ортогональні до неї силові лінії поля всюди спрямовані перпендикулярно до електронного променю, тобто. забезпечується вказане вище максимально можливу від хильну дію. Аналітичний розрахунок показує, що крива, по якій повинні бути зігнуті такі оптимальні відхиляють, описується експоненціальною функцією. Центр відхилення променя в цьому випадку не співпадає з серединою системи, а трохи зміщений у бік вхідного краю пластини. Чутливість по відхиленню даної системи при однакових габаритах приблизно в два рази вище, ніж у системи, утвореної плоско-паралельними пластинами.
/
Рис 6. Одноразово зігнуті пластини
Незважаючи на високу чутливість, системи, утворені оптимальними вигнутими пластинами, не отримали поширення головним чином через труднощі точного виготовлення і збірки. Однак, якщо замінити плавну криву, яка описує контур оптимальної пластини, ламаної, що складається з декількох відрізків прямих, так, щоб кути злому лежали на оптимальній кривої, можна створити досить зручну у виготовленні та складанні відхильну систему. Звичайно, чим ближче ламана до оптимальної, кривої, тим більше кутів вилому мають пластини, тим ближче чутливість до оптимальної. З іншого боку, чим менше зламів мають пластини, тим технологічних система. Розрахунок і експериментальна перевірка показують, що вже при одному зламі чутливість системи до ¬ вільно близька до ідеальної. Тому широке розповсюдження отримали відхиляють системи, утворені одноразово-викладені ¬ манними пластинами.
6. Основні характеристики приладів
Незалежно від типу і конструктивних особливостей до відхильних систем звичайно пред'являються наступні вимоги:
1) система повинна мати досить велику чутливість по відхиленню, тобто відхилення променя на задану величину (кута або лінійного зміщення в площині приймача) повинно відбуватися при можливо малій величині відхиляючого фактора - напруги або струму;
2) система повинна бути лінійною, тобто відхилення променя повинно бути пропорційно величині відхиляє чинника при будь-яких допустимих для даного приладу величинах кута відхилення або в будь-якій частині поверхності екрану;
3) система не повинна істотно порушувати фокусування пучка, тобто. сфокусований пучок повинен переміщатися відхиленою системою як одне ціле, форма і величина плями повинні залишатися приблизно незмінними в будь-якій частині поверхністі екрану. Наприклад, відхиляють системи кінескопів повинні забезпечувати великі (до 60 °) кути відхилення при збереженні лінійності і фокусування, що відхиляють системи високочастотних осцилографічних трубок повинні мати можливо меншою інерційністю, що в свою чергу призводить до необхідності мати малі величини ємності, індуктивності і.т.д. Однак жодна з наведених вимог практично не може бути виконано повністю, так як при відхиленні не на дуже малі кути (більше 10-15 °) стає помітним аберації відхилення - погіршується фокусування п'ятна на екрані. Відхиляють системи не є строго лінійними елементами, тому при великих кутах відхилення нарушається пропорційність між величинами відхилення і сигналу, що підводиться до системи. Чутливість по відхиленню також не може бути практично досить великий.
7. Основні параметри
Параметрами електронно-променевого приладу в деяких випадках є так звана питома чутливість, визнається як відношення чутливості по відхиленню до діаметру плями, або питома коефіцієнт відхилення, що має сенс величини відхиляє фактора, Необхідного для усунення промення на екрані на відрізок, рівний діаметру плями. Оскільки поняття діаметра плями умовно, питомі параметри є також умовними і характеризують не тільки відхиляючу систему, але і якість прожектора, що формує електронний промінь. Якість відхилення можна оцінити ще величиною наведеної чутливості е ', яка визначається як відношення чутливості за відхиленням до анодного (прискорює) напрузі:
(3)
8. Класифікація та маркування
В даний час застосовуються два типи магнітних відхиляють систем - з послідовно складаються і з паралельно складаються магнітними потоками. Системи з послідовно складаються потоками більш економічні, так як в цьому випадку для відхилення променя використовується порівняно велика частина запасається у котушках магнітної енергії. У системах з паралельно складаються потоками область відхилення пронизується тільки полем розсіювання, а більша частина енергії, запасна всередині котушок, не використовується для відхилення променя. Однак при паралельному складання потоків порівняно простіше отримати приблизно однорідне поле в більшій області. Магнітні відхильні системи часто класифікують також за конструктивними ознаками - розглядають системи без магнітопроводів, із зовнішніми магнітопроводами і з внутрішніми магнітопроводами. Описано також системи статорної типу, за конструкцією аналогічні статора електродвигуна. Такі системи високоефективні, але в них з-за наявності виражених зубців пластин муздрамтеатру при великих кутах відхилення сильно позначається неоднорідність поля. Крім того, такі системи складні у виготовленні. Системи статорної типу внаслідок зазначених недоліків не набули поширення.
10. Застосування приладів
Рівень розвитку передавальних електронно-променевих приладів визначає можливості існуючих телевізійних систем, а також спектр завдань, що вирішуються телевізійними засобами. Так, створення іконоскопом і суперіконоскоп дозволило розпочати телевізійне мовлення в другій половині 30-х років. Відикон відкрили еру промислового телебачення. Плюмбікони широкому впровадженню систем кольорового телебачення. З'єднання суперортикон з підсилювачами яскравості зображення виявилося перспективним для астрономічних та інших досліджень. Супервідікони знайшли застосування в космічній апаратурі. В даний час у зв'язку з розробкою мовної системи кольорового телебачення високої чіткості однією з найважливіших проблем розвитку передавальних електронно-променевих приладів є створення приладів з роздільною здатністю 2000 ліній і більше.
11. Перспективи розвитку приладів
Переваги і недоліки електростатичної і магнітної систем відхилення в ЕПТ. Відхилення променя магнітним полем у меншій мірі залежить від швидкості електрона, ніж для електростатичної системи відхилення. Тому магнітна система, що відхиляє знаходить застосування в трубках з високим анодним потенціалом, необхідним для отримання великої яскравості світіння екрана. До недоліків магнітних відхиляють систем слід віднести неможливість їх використання при відхиляють напругах з частотою більше 10 - 20 кГц, в той час як звичайні трубки з електростатичним відхиленням мають верхній частотний межа порядку десятків мегагерц і більше. Крім того, споживання магнітними відхиляють котушками значного струму вимагає застосування потужних джерел живлення. Перевагою магнітної системи, що відхиляє є її зовнішнє щодо електронно-променевої трубки розташування, що дозволяє застосовувати обертаються навколо осі трубки відхиляють системи. Істотним достоїнством магнітного відхилення є значно менші порівняно з електростатичним відхиленням аберації. У випадку електростатичного відхилення помітна де фокусування плями починає виявлятися при кутах відхилення більше 15-20 °, тоді як магнітне відхилення допускає відхилення променя на 50-60 ° зі збереженням достатньої роздільної здатності. Можна сказати, що питома чутливість при магнітному відхиленні значно менше залежить від кута відхилення, аніж за електростатичному відхиленні. Цим, зокрема, пояснюється широке застосування магнітних відхиляють систем в телевізійних приймальних трубках кінескопах з повним кутом відхилення променя до 120 °.
Порівнюючи електростатичне і магнітне відхилення, можна помітити, що перше з них значно більше економічно. У самому справі, електростатичне поле створюється в просторі без витрати потужності, тоді як для створення магнітного. Поля необхідно затратити енергію. Якщо припустити, що в області відхилення запасена однакова енергія як у елктро статистичним током, так і в магнітному полі, то величина відхилення електронного
Розділ II. Розрахункова частина
10. Порядок розрахунку чутливості:
Вихідними даними для розрахунку чутливості до відхилення є конфігурація відхильних пластин та конструктивні габарити ЕПТ.
1. Знаючи відстань між пластинами d1, знайдемо d2, якщо d2/ d1=1,2 і d3, якщо d3/ d2=1,3 і звідси випливає що d3= d2*1,3.
2. В залежності від конфігурації визначаємо чутливість по формулах (8,16).
/
Рис. 8 Плоскопаралельні пластини з лінійно розбіжними краями
11. Завдання для розрахунку (Варіант 21)
Дано:
Пару відхільних пластин, які представляють собою відхильну систему, конфігурацію відхильних пластин, зображених на рис. 7 і конструктивні габарити ЕПТ.
a1+ a2 - довжина однократно зламаних відхильних пластин;
d1=d28мм=810-3м - відстань між пластинами;
Uпл=100В - потенціал на пластинах;
Ua2=3,0кВ=3103 В - потенціал на другому аноді;
12. Розрахунок і кінцевий результат
Знаходимо відстань між пластинами:
d1=d2=9мм=8x10-3м
d3/d2=1,3; d3=d2x1,3=8x10-3x1,3=10.4x10-3м
d=(d1+d2+d3)/3=(8+8+10,4)x10-3/3=8,8x10-3м
Напруженість електростатичного поля:
Е=Uпл/d; E=100/8,8x10-3=11,36x103Дж
Початкова швидкість електрона:
V0=a2; V0=
2∗1.6∗
10
−19
9.1∗
10
−31
∗3∗
10
3
= 3.2x103м/с
Відхилення у1 при виході променя з пластин:
y1=
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора