konspekt_vpe

71

Рис. Схема сіткової (а) та катодної (б) модуляцій: Uс – напруга сигналу; Uп – напруга на електроді прискорення.

При сітковій модуляції змінюється напруга між модулятором та катодом.

При катодній модуляції одночасно змінюється напруга між катодом та електродом прискорення на потенціал сигналу Uс, що приводить до збільшення крутизни модуляційної характеристики трубки, особливо в електронних прожекторах з малими потенціалами електроду прискорення.

Рис. Схема прожектора електронів тринітронного (планарного) типу.

Для трьох променів використовується загальна електронна оптична система. Використовується катодна модуляція електронного променя. Модулятор, електроди прискорення, перший та другий аноди є загальними для трьох променів.

Системи відхилення електронного пучка – забезпечують зміну траєкторій електронних пучків. Поділяються на електростатичні та магнітні.

Вимоги до систем відхилення:

-повинна мати як найбільшу чутливість до відхилення: більше відхилення при меншому відхиляючому факторі (потенціал відхилення або напруженість магнітного поля);

-повинна бути лінійною: відхилення променя пропорційне відхиляючому фактору у будь-якому місці; повинна забезпечувати необхідний кут відхилення не впливаючи на фокусування променя.

72

Чутливість електростатичного та магнітного відхилення відповідно пропорційні 1/Uа та 1/, що означає меншу чутливість останньої до потенціалу останнього аноду (часто використовуються у високовольтних трубках).

Чутливість магнітної системи відхилення залежить від відношення заряду до маси частинок. Масивні іони будуть відхилятися менше ніж електрони що приводить до утворення на екрані іонної плями – індикатора руйнування люмінофору.

Індуктивність котушок магнітних систем обмежує швидкість зміни значень струму. Інерційність проявляється на частотах в декілька десятків кілогерц. Електростатична система відхилення використовується до сотень мегагерц.

Перевага магнітної системи у малих абераціях, що дозволяє в декілька разів збільшувати кути відхилення та зменшувати довжину трубки.

Електростатичні системи є більш економічними, мають невеликі габарити та масу. До недоліків відносять малі кути відхилення.

Люмінофор повинен мати наступні характеристики:

•високий ККД ;

•високу світлову віддачу;

•добре дегазовуватися;

•бути термічно стійким;

•стабільно зберігати свої властивості;

•мати достатній термін служби.

73

Люмінофор (катодолюмінофор) – речовина, що перетворює кінетичну енергію електронів у випромінювання видимого діапазону довжин хвиль. Процес даної трансформації енергії має назву катодолюмінісценції.

Люмінофор складається з основної речовини (основа), речовини активатора та слідів домішок плавенів. В якості основи використовують: сульфіди; силікати; сульфід-селеніди; вольфрамати; фосфати; оксиди

металів; фторіди; боріди та інш.

Сульфідні люмінофори мають гарну світловіддачу, але чутливі до забруднення.

Силікатні люмінофори мають хімічну та термічну стійкість та стійкі до електронного бомбардування. Світлова віддача нижча ніж у сульфідних люмінофорів.

Оксидні люмінофори мають високу стійкість до електронного бомбардування. Колір світла дуже залежить від характеру обробки.

Фторидні люмінофори мають найтриваліше післясвічення. Чутливі до електронного бомбардування.

В якості активаторів використовують: мідь; срібло; олово; марганець; титан; вісмут та інші метали і рідкоземельні елементи.

Концентрації активаторів від 0,01% до 1 %.

Кількість та хімічний склад активатора визначає світлову віддачу та час післясвічення.

Плавні – легкоплавкі речовини (типу КСl, MgCl2), що додаються в шихту люмінофору для зменшення температури сплавлення люмінофору з активатором. Після кристалізації люмінофору плавні мають бути видалені з нього.

Характеристики люмінофорів екранів ЕПП.

Часом післясвічення зазвичай називають час, за який яскравість свічення В спадає до 1 % від початкового значення В0. Люмінофори за часом післясвічення діляться на п'ять груп:

а) дуже коротке післясвічення (менше 10 мксек) б) коротке післясвічення (10 мксек -- 0,01 сек) в) середнє післясвічення (0,01 -- 0,1 сек)

г) тривале післясвічення (0,1 -- 16 сек)

д) дуже тривале післясвічення (більше 16 сек).

Яскравість свічення екрану (кд/м2) – сила світла, що випромінюється 1 м2 екрану у напрямку перпендикулярному до поверхні. Залежить від люмінофорів та умов їх збудження. Визначається емпіричною формулою:

де j – густина струму (А /см2); U0 -- потенціал, при якому зачинається свічення люмінофору; А -- стала, що характеризує люмінофор; показник ступеня т в робочому діапазоні напрузі має величину m=1 - 3.

Яскравість сучасних кінескопів складає 120-150 кд/м2 .

Помноживши яскравість на площу отримуємо залежність сили світла від струму електронів та напруги прискорення останнього аноду:

Для характеристики ефективності люмінофорів по яскравості користуються параметром – світлова віддача люмінофору, що визначається як відношення сили світла у канделах до потужності електронного променя.

де Iф -- сила світла плями, U а -- потенціал останнього анода трубки. Значення світлової віддачі сучасних екранів складає 0,14 10 кд/Вт.

74

75

Електронний мікроскоп – прилад для спостерігання та фотографування багаторазово збільшеного (до 106 разів) зображення об‘єкта за допомогою пучків електронів, прискорених до енергій 30-1000 кеВ і більше в умовах вакууму.

Розділяються на:

-просвічувальний електронний мікроскоп (ПЕМ);

-надвисоковольтний електронний мікроскоп (НВЕМ);

-растровий електронний мікроскоп (РЕМ);

-просвічувально – растровий електронний мікроскоп (ПРЕМ);

-скануючий тунельний (зондовий) мікроскоп (СТМ) або атомарно-силовий мікроскоп (АСМ).

Хід променів в електронному мікроскопі, призначеному для отримання зображення тонкого об'єкту в електронних променях такий же, як в аналогічному оптичному мікроскопі.

Воптичному мікроскопі контраст обумовлений різним поглинанням світлових променів в різних частинах

об'єкту.

Велектронному мікроскопі електрони в об'єкті не поглинаються, а розсіюються. Ділянки об'єкту з більшою щільністю або товщини розсіюють електрони сильніше і відхиляють їх на більший кут. Відмінність у ступені розсіяння електронів різними частинами об'єкту і використовується для формування контрастного зображення в електронній мікроскопії.

Якщо зображення виходить за допомогою електронних променів відхилених в об'єкті на малі кути, то воно називається світлопольним. Зображення може бути сформоване і за допомогою променів розсіяних на великі кути,

аелектрони з малими кутами відхилення до площини зображення за допомогою якихось пристосувань не пропускаються. В цьому випадку зображення називається темнопольним.

Основними характеристиками мікроскопа є збільшення і роздільна здатність.

Збільшення визначається спільним збільшенням об'єктиву і проекційної лінзи. Причому збільшення тим більше, чим менше фокусні відстані лінз.

76

77

Потенціалоскопи, напівтонові трубки або трубки пам'яті це прилади, що працюють в режимі перезарядного зчитування і застосовуються для накопичення та відтворення інформації.

У основі дії потенціалоскопа лежить накопичення електричних зарядів на поверхні мішені - потенціалоносія. Накопичений заряд розподіляється по мішені відповідно до записуваної інформації, і потім цей розподіл накопиченого заряду знову перетвориться у вихідний сигнал.

Таким чином, робота потенціалоскопа складається з двох операцій:

1.Запис інформації, тобто накопичення заряду на поверхні мішені;

2.Зчитування.

Запис - це процес створення на поверхні мішені потенційного рельєфу, що зберігається і відповідає

інформації, що записується.

В результаті зчитування потенційний рельєф перетвориться у вихідний сигнал, що дає досить точні відомості про раніше записану інформацію.

Окрім запису і зчитування, в деяких типах потенціалоскопів є третя, допоміжна операція - стирання, при якій знищується потенційний рельєф, що буває необхідно для підготовки потенціалоскопа до запису нової інформації.

Інформація, що підлягає запису, вводиться у потенціалоскоп у вигляді послідовності електричних імпульсів або шляхом проектування на фоточутливу мішень оптичного зображення.

Зчитана інформація зазвичай виводиться з потенціалоскопа у вигляді послідовності електричних імпульсів. Іноді зчитана інформація перетвориться у видиме зображення, що розглядається на екрані.

Час збереження записаної інформації може змінюватися в широких межах - від часток секунди до декількох годин і навіть днів, а кількість зчитування - від одного до десятків і сотень тисяч. В деяких випадках

79

Утворення потенціального рельєфу (розподілу зарядів) на мішені, що відповідає первинній інформації можливо лише тоді, коли потенціал усіх елементів мішені перед записом будуть мати однакові значення.

При достатньому І1t та опроміненні елементів мішені в режимі повільних електронів Uм= Uк , при роботі в

Порівняно рідко в потенціалоскопах застосовується запис перерозподілом зарядів, використовувана в передавальних телевізійних трубках.

Рівноважний запис в режимі швидких електронів

1.Під час запису на колектор подається змінна напруга сигналу і, при достатньому І1t та постійному потенціалі сигнальної пластини, потенціали елементів мішені стають рівними Uкол, який є модульованим сигналом. Полярність сигналу на колекторі може бути будь-якою.

2.При постійному Uкол, потенціал сигналу може подаватися на сигнальну пластину на протязі часу комутації елемента мішені електронним променем. При достатньому І1t, потенціал елемента мішені швидко стає рівними Uкол. Після припинення комутації променем та зміни потенціалу сигнальної пластини до початкового

80

нульового значення, потенціал поверхні мішені відносно потенціалу колектора зміститься на потенціал сигналу. Таким чином, утворюється потенційний рельєф, пропорційний сигналу, що записується.

Рівноважний запис в режимі повільних електронів

Рівноважний запис в режимі повільних електронів відбувається при постійних потенціалах колектора та сигнальної пластини. Потенціал сигналу подається на катод прожектора і, при комутації з причини та достатньому І1t, потенціал елемента мішені доводиться до потенціалу катода, який відповідає потенціалу сигналу.

Полярність сигналу, на відміну від рівноважного запису швидкими електронами, може бути тільки негативною.

Бістабільний запис

Застосовується в тих випадках, коли записувана інформація може бути записана в двійковій системі, тобто представлена у вигляді "0-1", "так - ні", "чорне - біле".

При бістабільному записі потенціал мішені може мати тільки два рівноважних значення, які сильно відрізняються. Наприклад, можна зробити бістабільний запис змінюючи потенціал, що прискорює первинні електрони, від Ua<Uкр1 до Ua>Uкр1 або від Ua<Uкр2 до Ua>Uкр2.

Упершому випадку перший рівноважний потенціал дорівнює 0, другbq близький до потенціалу колектора;

удругому випадку - перший рівноважний потенціал близький до потенціалу колектора, другий рівний Uкр2.

Нерівноважний запис

Нерівноважний запис відрізняється малими струмами первинних електронів І1 та можливість запису тільки однієї полярності. В першому випадку потенціал колектора є постійним, а початковий потенціал мішені відрізняється відносно колектора і знаходиться в межах Uкр1 < Uм < Uкр2. Потенціал сигнальної пластини постійний, а сигнал подається на катод прожектора. Так як І1t є малим, то при комутації потенціали мішені зміщуються в бік потенціалу катоду не досягаючи його. Глибина потенційного рельєфу пропорційна струму катода

І1.

В другому випадку початковий потенціал мішені знаходиться в області Uк < Uм < Uкр1 при . Так як І1t є малим, то при комутації потенціали мішені зміщуються в бік потенціалу катоду не досягаючи його. Глибина потенційного рельєфу пропорційна струму катода І1.

Запис збудженою провідністю

Заснована на виникненні електропровідності тонких шарів (0,5—1мкм) діелектриків при опромінюванні їх швидкими електронами (біля 10кеВ).

Перед записом поверхня мішені доводиться до рівноважного потенціалу – потенціалу колектора. До сигнальної пластини надається зсув потенціалу, що суттєво відрізняється від потенціалу поверхні мішені. Запис відбувається за допомогою променя електронів, який змінює провідність і потенціал поверхні мішені буде зміщуватися, в залежності від параметрів променя, в бік потенціала сигнальної пластини. В результаті створюється потенційний рельєф.

Перезарядне зчитування

Після створення потенційного рельєфу (запис), елементи непровідної мішені можна представити як сукупність окремих конденсаторів з різними потенціалами на обкладинках.

Електронний промінь, потрапляючи на мішень, доводить потенціал її елементів до одного із стабільних значень: в режимі повільних електронів до потенціалу прожектора, а в режимі швидких електронів – до потенціалу колектора. При перезарядці елементів мішені, виникає перезарядний струм, пропорційний величині записаного рельєфу. Формується сигнал зчитування.