2. Електронні пучки. Електронно-променева трубка

Якщо в аноді електронної лампи зробити отвір, то частина електронів, прискорених електричним полем, пролетить в цей отвір, утворюючи за анодом електронний пучок. Кількістю електронів в пучку можна управляти, помістивши між катодом і анодом додатковий електрод і змінюючи його потенціал.

   Властивості електронних пучків і їх вживання. Електронний пучок, потрапляючи на тіла, викликає їх нагрівання. У сучасній техніці цю властивість використовують для електронної плавки у вакуумі надчистих металів.

При гальмуванні швидких електронів, що потрапляють на речовину, виникає рентгенівське випромінювання. Це явище використовують в рентгенівських трубках.

   Деякі речовини (стекло, сульфіди цинку і кадмію), що бомбардуються електронами, світяться. В даний час серед матеріалів цього типа (люмінофорів) застосовуються такі, в яких на світлову енергію перетворюється до 25% енергії електронного пучка.

Електронні пучки відхиляються електричним полем. Наприклад, проходя між пластинами конденсатора, електрони відхиляються від негативно зарядженої пластини до позитивно зарядженої.

    Електронний пучок відхиляється також в магнітному полі. Пролітаючи над північним полюсом магніта, електрони відхиляються вліво, а пролітаючи над південним, відхиляються вправо (рис.16.21). Відхилення електронних потоків, що йдуть від Сонця, в магнітному полі Землі приводить до того, що свічення газів верхніх шарів атмосфери (полярне сяяння) спостерігається лише в полюсів.

М ожливість управління електронним пучком за допомогою електричного або магнітного поля і свічення покритого люмінофором екрану під дією пучка застосовують в електронно-променевій трубці.

   Електронно-променева трубка. Електронно-променева трубка – основний елемент один з типів телевізорів і осцилографа – приладу для дослідження швидкопливних процесів в електричних ланцюгах (рис.16.22).  

Пристрій електронно-променевої трубки показаний на малюнку 16.23. Ця трубка є вакуумним балоном, одна із стінок якого служить екраном. У вузькому кінці трубки поміщено джерело швидких електронів - електронну гармату. Вона складається з катода, електроду, що управляє, і анода (частіше декілька анодів розташовуються один за одним). Електрони випускаються нагрітим оксидним шаром з торця циліндрового катода С, оточеного теплозахисним екраном Н. Далі вони проходять через отвір в циліндровому електроді, що управляє, В (він регулює число електронів в пучку). Кожен анод (А₁ і А₂) складається з дисків з невеликими отворами. Ці диски вставлені в металеві циліндри. Між першим анодом і катодом створюється різниця потенціалів в сотні і навіть тисячі вольт. Сильне електричне поле прискорює електрони, і вони набувають великої швидкості. Форма, розташування і потенціали анодів вибирають так, щоб поряд з прискоренням електронів здійснювалося і фокусування електронного пучка, тобто зменшення площі поперечного перетину пучка на екрані майже до точкових розмірів.

На шляху до екрану пучок послідовно проходить між двома парами пластин, що управляють, подібних до пластин плоского конденсатора. Якщо електричного поля між пластинами немає, то пучок не відхиляється і точка, що світиться, розташовується в центрі екрану. При передачі різниці потенціалів вертикально розташованим пластинам пучок зміщується в горизонтальному напрямі, а при передачі різниці потенціалів горизонтальним пластинам він зміщується у вертикальному напрямі.

   Одночасне використання двох пар пластин дозволяє переміщати точку, що світиться, по екрану в будь-якому напрямі. Оскільки маса електронів дуже мала, то вони майже миттєво, тобто за дуже короткий час, реагують на зміну різниці потенціалів пластин, що управляють.

У електронно-променевій трубці, що використовується в телевізорі (так званому кінескопі), управління пучком, створеним електронною гарматою, здійснюється за допомогою магнітного поля. Це поле створюють котушки, надіті на горловину трубки.

   Кольоровий кінескоп містить три рознесені електронні гармати і екран мозаїчної структури, складений з люмінофорів трьох типів (червоного, синього і зеленого свічення). Кожен електронний пучок збуджує люмінофори одного типа, свічення яких в сукупності створює на екрані кольорове зображення.

   Широке вживання електронно-променеві трубки знаходять в дисплеях - пристроях, що приєднуються до електронно-обчислювальних машин (ЕОМ). На екран дисплея, подібний до екрану телевізора, поступає інформація, записана і перероблена ЕОМ. Можна безпосередньо бачити текст на будь-якій мові, графіки різних процесів, зображення реальних об'єктів, а також уявні об'єкти, що підкоряються законам, записаним в програмі обчислювальної машини.

  У електронно-променевих трубках формуються вузькі електронні пучки, керовані електричними і магнітними полями. Ці пучки використовуються в осцилографах, кінескопах телевізорів, дисплеях ЕОМ.