Наведіть схему включення будь-якого газорозрядного приладу. Чому в коло включають баластний опір? Як розрахувати його величину?

Н а рис. 2.2. показана схема включення газорозрядного приладу

Нарисуйте вольт-амперну характеристику основних видів газового розряду. Поясніть, які фізичні процеси відбуваються на кожній її ділянці.

на графіку: по осі ординат відкладають напругу між електродами, а по осі абсцис - густину струму в логарифмічному масштабі.

1- несамостійний тихий або темний розряд,

2. – самостійний темний розряд,

3. – не стійка область,

4. – нормальний тліючий розряд

5. – аномальний тліючий розряд,

6. – перехідна область

7.- дуговий розряд

Темний розряд відбувається при малих густинах струму, об'ємні заряди практично відсутні і електричне поле в розрядному проміжку визначається, в основному, потенціалами і геометрією електродів. При починають впливати об'ємні заряди, характеристика спадна (штрих), розряд нестійкий, і при переходить в іншу форму. Темний розряд - несамостійний, використовується в газорозрядних фотоелементах.

Тліючий розряд характеризується струмом , . Значення струму визначається родом газу, розмірами і конфігурацією електродів. Напруга між електродами - сотні Вольт, ВАХ - майже горизонтальна. Розподіл потенціалу нелінійний: біля катода великий спад, в іншій частині - невеликий. В скляній трубці спостерігається світіння різних частин розрядного проміжка з чергуванням темних і світлих областей.

Електрони, емітовані катодом, прискорюються електричним полем і на відстані (довжина вільного пробігу) починають збуджувати атоми. З'являється шар 1, що світиться.

Затим швидкість електронів зростає настільки, що починається інтенсивна іонізація (темна область 3 - круксовий темний простір).

Поле послаблюється, швидкість електронів зменшується, іонізація замінюється збудженням (область негативного тліючого світіння 4).

Використавши всю енергію, електрони перестають іонізувати і збуджувати атоми газу (Фарадеєвий темний простір - 5).

Позитивний стовп 6 – плазма (високо іонізований газ).

Біля анода темний простір 7, там є анодний спад напруги, знак якого залежить від сили струму.

Катодне свічення може займати лише частину поверхні катода. В цьому випадку відбувається нормальний тліючий розряд:

,

Тому вольтамперна характеристика - горизонтальна. Ця властивість використовується у стабілітронах тліючого розряду.

Які гази використовують в газорозрядних приладах і чому?

Кожен газ характеризується своїм потенціалом збудження . В збудженому (метастабільному) стані атом залишається недовго (10^-9…10^-8с), після чого електрони атома спонтанно переходять у нормальні стани. Надлишкова енергія випромінюється квантами. Для кожного газу характерний свій спектр випромінювання і колір свічення. Ne -червоний, -жовтуватий, пари - зеленувато-голубий, - голубий.

Газ характеризується потенціалом іонізації . Якщо електрон має енергію , з'являється ймовірність іонізації і, відповідно, розвиток розряду.

Після закінчення розряду відбувається деіонізація (рекомбінація в об'ємі, дифузія на стінки і там відбувається рекомбінація). Деіонізація відбувається за експоненціальним законом:

,

де - стала часу деіонізації, і - концентрації заряджених частинок в моменти і відповідно.

32. Особливості конструкцій індикаторів тліючого розряду, в тому числі, цифрових

Прилади тліючого розряду широко використовуються як різні індикатори.

Вони використовують незначні струми, схеми індикаторних пристроїв дуже прості, а самі пристрої надійні, економічні і довговічні.

Найпростіші індикатори - двоелектродні "неонові лампи". Відстань між електродами мала, видиме свічення із зони від'ємного тліючого свічення. Наповнення неоново-гелієвою сумішшю з невеликою добавкою аргону - для зменшення і вони мають оранжево-червоний колір свічення.

Знакові індикатори: 1 або 2 аноди і багато катодів у вигляді цифр.

34. Газорозрядні панелі. Найпростіші конструкції, принцип роботи, схеми включення.

Індикаторна панель – 2 ортогональні системи електродів (катодів і анодів), розміщених між скляними пластинами і розділених діелектричною матричною решіткою, отвори якої співпадають з перехрестям електродів. У процесі виготовлення панелі отвори заповнюються інертним газом. При подачі напруги між двома взаємно перпендикулярними шинами - електродами виникає розряд і елементи матриці світяться.

Зображення синтезується із свіченням окремих комірок.

44. Електронно-оптичний перетворювач (еоп). Призначення, будова та принцип дії, основні параметри еоп

Електронно-оптичний перетворювач (ЕОП) призначений для перетворення невидимого (інфрачервоного) зображення у видиме.

ЕОП являє собою вакуумний прилад у вигляді склянки з подвійними стінками (подібної до термоса), між якими розташований напівпрозорий фотокатод (ФК), що має достатньо високу чутливість в інфрачервоній області спектра; флуоресціюючий екран (Е), подібний до екрана електронно-променевої трубки; контактні кільця (КК) з дротяними виводами. До виводів підключається джерело постійної напруги U₀, яке створює між фотокатодом і екраном однорідне електричне поле

Зображення об‘єкта проектується на фотокатод. З його поверхні виникає фотоелектронна емісія, розподіл густини якої відповідає розподілу освітленості по поверхні фотокатода. Створене таким чином електронне зображення за допомогою однорідного електричного поля без зміни масштабу переноситься на екран. При взаємодії прискорених електронів з поверхнею екрана виникає світлове зображення об‘єкта. Для покращення чіткого і яскравого зображення необхідно зменшувати відстань між фотокатодом і екраном і збільшувати напругу U₀.

Плоскі ЕОП дозволяють одержати коефіцієнт підсилення яскравості до 20 і роздільну здатність до 25 пар ліній на міліметр.

Існують й інші конструкції ЕОП, наприклад, каскадні.

43. Фотоелектронні прилади. Будова та принцип дії, характеристики і параметри вакуумного фотоелемента, одно- та багатокаскадного фото помножувача. Особливості імпульсного режиму роботи.

Фотоелектронним приладом називають електронний прилад, призначений для перетворення енергії оптичного випромінювання в електричну.

Принцип дії електровакуумних фотоелектронних приладів заснований на фотоелектронній емісії.

Електровакуумним фотоелементом називається вакуумний прилад, що має фотокатод та анод. Балон фотоелемента виконується зі скла з малим коефіцієнтом поглинання випромінювання в робочому для приладу діапазоні спектра. У фотоелементів, призначених для роботи в УФ-області спектра, у балоні робиться вікно з матеріалу, прозорого в цій області. Деякі фотоелементи мають метало-скляні балони. Конструкції фотоелементів досить різноманітні залежно від призначення приладу. Класифікаційними ознаками можуть бути спектральний робочий діапазон, тип і конструкція фотокатода, режими роботи та області застосування. Вольт-амперні характеристики фотоелементів. При освітленні фотокатода емітовані електрони утворюють в просторі між електродами об'ємний заряд. Коли значення напруги анода мале, потенціал простору біля катода негативний, тобто має місце режим об'ємного заряду фотоелемента. Анодний струм у фотоелементі, як і в вакуумному діоді, з'являється при невеликій негативній напрузі на аноді. Це пояснюється наявністю початкової кінетичної енергії в більшості фотоелектронів, що дозволяє їм переборювати гальмуюче поле анода.

Коли напруга анода досягає певного значення, анодний струм стає рівним струму фотоемісії і його зростання майже припиняється. Напруга насичення залежить від конструкції фотоелемента, типу фотокатода та від значення падаючого потоку випромінювання. Подальше підвищення напруги приводить до дуже слабкого зростання фотоструму за рахунок ефекту Шотткі та поліпшення збору електронів на анод. Світлові характеристики фотоелементів, що працюють у режимі насичення, відповідно до закону Столетова лінійні. При великих потоках випромінювання світлова характеристика відхиляється від прямої, що обумовлене утворенням об'ємного заряду або стомленням фотокатода. За межу лінійності світлової характеристики приймається значення анодного струму, при якому відхилення від прямої пропорційності фотоструму падаючому потоку випромінювання не перевищує заданого значення. У фотоелементів, що працюють у безперервному режимі, межа лінійності не перевищує 10^-4 А. В імпульсному режимі опромінення при високих напругах анода це значення доходить до десятків амперів.

Фотоелектронні помножувачі (ФЕП) – це електровакуумні прилади, у яких струм фотоелектронної емісії підсилюється за допомогою вторинної електронної емісії.

Основними елементами конструкції ФЕП є катодна камера, помножувальна система (вторинно-електронний помножувач), анод і балон.

На рис. 1.68. наведене сімейство статичних світлових характеристик ФЕП при різних напругах живлення.

Рис. 1.68. – Сімейство статичних світлових характеристик

Анодна характеристика ФЕП показує залежність анодного струму (або анодної чутливості) від напруги між анодом та останнім динодом. На рис. 1.69. (б) зображене сімейство анодних характеристик ФЕП при різних потоках випромінювання та незмінній напрузі на каскадах посилення.

а) рис 1.69 б)