Контрольні питання та вправи

1. Яка різниця між зовнішнім та внутрішнім фотоефектами?

2. Назвіть прилади, що працюють на основі внутрішнього фотоефекту, зовнішнього?

3. Що собою являє електровакуумний фотоелемент?

4. Чим відрізняється електровакуумний фотоелемент від іонного?

5. Що таке фотопомножувач? На чому базується його принцип дії?

6. Що собою являє оптоелектроніка?

7. Дайте визначення оптрону та отопарі.

8. Принцип дії оптрона?

9. Види оптронів?

10. Недоліки оптронів?

8. Прилади відображення інформації

2.8.1 Електронно-променеві трубки

Електронно-променеві прилади зазвичай мають форму трубки, витягнутої в напрямі електронного променя, який формується всередині неї, тому їх часто називають електронно-променевими трубками (ЕПТ).

В залежності від способу фокусування і відхилення електронного променя розрізняють трубки:

1. з електростатичним керуванням (електростатичні), в яких електронний промінь фокусується і відхиляється електричним полем;

2. з електромагнітним керуванням (електромагнітні), в яких електронний промінь фокусується і відхиляється магнітним полем;

3. з комбінованою системою фокусування і відхилення електронного променя.

За функціональним призначенням ЕПТ діляться на такі основні групи:

1. осцилографічні трубки, які служать для спостереження та зняття осцилограм електричних сигналів. Ці трубки в основному застосовуються у вимірювальній техніці;

2. індикаторні трубки, призначені для реєстрації електричних сигналів в радіолокаційних і радіонавігаційних пристроях;

3. кінескопи, призначені для перетворення електричного телевізійного сигналу у видиме зображення;

4. запам’ятовуючі трубки, які використовуються для запису і зберігання інформації;

5. знакодрукуючі трубки (карактрони), призначені для відтворення на екрані букв, цифр та інших знаків з наступною реєстрацією інформації фотографічним способом;

6. електронно-оптичні перетворювачі (ЕОП), які використовуються для перетворення і підсилення оптичних зображень;

7. електронно-променеві перемикачі, призначені для комутації електричних кіл за допомогою електронного променя.

Особливу групу електронно-променевих приладів становлять передаючі телевізійні трубки, призначені для перетворення оптичного зображення в електричні телевізійні сигнали.

Електронно-променеві трубки з електростатичним керуванням. Будова і схема живлення осцилографічної електронно-променевої трубки з електростатичним фокусуванням і відхиленням електронного променя показані на рис.2.8.1.

Основними частинами трубки є:

1. електронна гармата, яка створює вузький електронний промінь, направлений вздовж вісі трубки;

2. відхиляюча система, призначена для зміни напрямку електронного променя;

3. екран, який має здатність світитися при бомбардуванні його електронами променя.

1 2 3 4 5

Рис. 2.8.1. Будова електронно-променевої трубки з електростатичним керуванням: 1 – катод; 2 – керуючий електрод (модулятор); 3 – перший анод; 4 – другий анод; 5 – аквадаг; 6 – екран

6

Яскравість Фокус

- +

Е

Для пояснення отримання зображення на екрані електронно-променевої трубки розглянемо наступне. Нехай є деяка синусоїдальна напруга u_c = U_m sin ωt. Якщо її підвести до вертикально відхиляючих (сигнальних) пластин, то під дією цієї напруги промінь буде переміщуватися вверх і вниз по екрану трубки, прокреслюючи вертикальну лінію. Для отримання на екрані зображення цієї синусоїди (замість вертикальної лінії), тобто для спостерігання зміни напруги в часі, необхідно одночасно подати на горизонтально відхиляючі пластини напругу, яка відхиляє промінь в горизонтальному напрямі. Ця напруга зазвичай має пилкоподібну форму і називається напругою розгортки.

При одночасній подачі синусоїдальної напруги U_с, що досліджується, на сигнальні пластини YY і пилкоподібної напруги розгортки U_р на горизонтально відхиляючі пластини ХХ електронний промінь буде одночасно переміщуватися в вертикальному напрямі під дією U_с і в горизонтальному – під дією U_р. при цьому промінь буде прокреслювати на екрані розгорнуту в часі діаграму синусоїдальної напруги, що досліджується (рис.2.8.2).

U_c(U_p)

Y

4 5 6 7

0 1 2 3 8 9 10 t

2

1 3

T_c 9

X 4 8 X

U_c(U_p) 0 8

5 7

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t

T_c Y

Рис. 2.8.2. Принцип отримання осцилограм синусоїдної напруги, що досліджується

Основні параметри електронно-променевих трубок з електростатичним керуванням:

чуттєвість, яка показує, на скільки міліметрів переміщується промінь по екрану при зміні напруги на відхиляючих пластинах на 1 В (чуттєвість прийнято виражати в міліметрах на вольт);

яскравість свічення екрану – це сила світла, яке випромінюється на 1 м² поверхні екрану, що світиться, в напрямку спостерігача;

тривалість свічення – це час, необхідний для спадання від первісної величини до мінімального значення після закінчення електронного бомбардування екрану.

Електронно-променеві трубки з магнітним керуванням. Будова електронно-променевої трубки з магнітним фокусуванням і магнітним відхиленням показана на рис. 2.8.3.

Е лектронна гармата складається із катода К, модулятора М і анодів А₁ і А₂ (анод А₂ всередині балону з’єднаний з графітним покриттям – аквадагом). До фокусуючої котушки (ФК) підводиться постійна напруга, внаслідок чого через неї проходить постійний струм, який створює навколо котушки неоднорідне магнітне поле. Система відхилення складається із відхиляючих котушок (ВК), розміщених перпендикулярно одна одній і до вісі трубки. Ці котушки створюють магнітні поля, силові лінії яких взаємно перпендикулярні.

Приймальна телевізійна трубка (кінескоп) являє собою скляну або метало скляну колбу, з якої викачане повітря . в горловині трубки міститься електронний прожектор, який складається із розжареного катоду і системи аксиально-симетричних електродів, призначених для прискорення електронів і фокусування електронного променя.

К М +А₁ ФК ВК

+А₂

Рис. 2.8.3. Будова електро-променевої трубки

з магнітним керуванням

Більшість кінескопів мають електростатичне фокусування і електромагнітне відхилення електронного променя. Відхилення електронного променя в кінескопах здійснюється пропусканням пилкоподібних струмів через стрічкові і кадрові відхиляючі котушки. Відхилення променя по горизонталі називається стрічковою розгорткою, а відхилення по вертикалі – кадровою розгорткою. При пропусканні пилкоподібних струмів через відхиляючі котушки на екрані трубки створюється растр, який складається із розміщених тісно одна до одної горизонтальних стрічок.