книги / Электронная оптика и электроннолучевые приборы

магнитная отклоняющая система. С целью повышения эффектив­ ности отклоняющей системы, что особенно важно для укороченных кинескопов, целесообразно уменьшить зазор между отклоняющими катушками. Уменьшение расстояния между катушками позволяет получить в зазоре большую величину магнитной индукции при том же числе ампервитков за счет уменьшения полей рассеяния. Для уменьшения расстояния между катушками диаметр горловины колб кинеокопов, как было указано, уменьшают до 29—30 мм. Сближение катушек позволяет получить достаточно эффективную (экономичную) 110°-ную отклоняющую систему.

§ 9.5. ЭКРАНЫ КИНЕСКОПОВ

Качество телевизионного изображения зависит от свойств экрана: цвета, яркости и длительности свечения, контрастности и разре­ шающей способности. В соответствии с приведенными требования­ ми и подбирается тип экрана.

Люминофор для покрытия экранов обычных (не цветных) ки­ нескопов должен иметь белый цвет свечения, сравнительно боль­ шую световую отдачу (не менее 2— 3 св/вт), длительность свечения не больше периода кадровой развертки, высокий предельный по­ тенциал (не ниже ускоряющего напряжения прожектора) и до­ статочную стойкость к интенсивной электронной бомбардировке. Поскольку требования к разрешающей способности экранов кине­ скопов не очень высоки, люминофор может иметь довольно круп­ нозернистую структуру.

Ни один из стандартных промышленных люминофоров не об­ ладает белым цветом свечения. Поэтому для покрытия экранов кинескопов применяют смеси двух люминофоров, имеющих до­ полнительные цвета свечения — обычно синий и желтый. В качест­ ве желтого раньше применялся цинк-бериллиевый силикат, активи­ рованный медью [(8ZnO •ВеО-бЭЮг) •Си], однако силикаты об­ ладают недостаточно высокой световой отдачей (см .§6.6). Поэтому в настоящее время в качестве желтой составляющей наиболее часто используется цинк-кадмиевый сульфид, активированный се­ ребром. Меняя процентный состав сульфидов цинка и кадмия, мож­ но получить необходимую цветность желтой составляющей белого люминофора. В качестве синего люминофора обычно применяется сульфид цинка, активированный серебром. Цвет свечения экрана, состоящего из механической смеси двух люминофоров, определя­ ется отношением количеств обеих составляющих. Для получения белого цвета свечения количество синего люминофора должно быть в 4—4,5 раза больше (по весу) количества желтого люми­ нофора. Следует иметь в виду, что это соотношение меняется в за­ висимости от спектральной характеристики желтого люминофора, которая зависит от процентного соотношения ZnS и CdS и типа активатора. На рис. 9.9 представлена суммарная спектральная ха­ рактеристика белого люминофора, состоящего из смеси ZnS*Ag и ZnS (48%) - CdS (52%) -Ag.

Хотя кривая имеет провал в средней части спектра, наличие синего и желтого максимумов делает цвет свечения этого люмино­ фора близким к стандартному белому.

Цвет свечения экрана изменяется (при том же соотношении составных частей люминофора) в зависимости от способа нанесения экрана. При нанесении экрана из механический смеси желтого и синего люминофоров он кажется более желтым, так как часть свечения синего люминофора поглощается кристаллами желтого люминофора, а синий люминофор практически не поглощает жел­

того цвета. Если же наносить синий люминофор непосредственно на стекло дна колбы, а на этот слой после его подсыхания наносить желтый люмино- 'фор, то потери синего излучения не будет, экран будет казаться более го­ лубым, и общая светоотдача экрана будет несколько выше. Однако пос­ лойное нанесение синего и желтого люминофоров усложняет технологию и удорожает кинескоп, а выигрыш в све­ товой отдаче сравнительно невелик. Поэтому при серийном изготовлении кинескопов обычно наносят механиче­ скую смесь обоих люминофоров.

Как было указано, разрешающая способность кинескопа ограничивается диаметром пятна (несколько десятых долей миллиметра), поэтому зерно люминофора может быть достаточно

крупным (4— 8 мкм). Применение крупнозернистых люминофоров целесообразно, так как размельчение сульфидных люминофоров, как правило, снижает их световую отдачу. Толщину покрытия вы­ бирают в зависимости от величины ускоряющего напряжения, что­ бы обеспечивалась наиболее полная передача энергии электронов

вслое люминофора. Опытным путем установлено, что для белого сульфидного люминофора,при ускоряющих напряжениях 12— 16 кв максимальная световая отдача получается при толщине покрытия 3— 5 мг/см2.

Для получения однородных покрытий при изготовлении экранов преимущественно используют способ осаждения. Механическая смесь обоих люминофоров в необходимой пропорции взвешивается

вдистиллированной воде и заливается в колбы кинескопов. Для более прочного закрепления люминофора применяется биндер, на­ пример жидкое стекло в очень небольшой концентрации. Так как кинескопы обычно работают IB неподвижных установках, примене­ ние биндера не является строго обязательным, особенно, если учесть, что биндер несколько снижает световую отдачу.

Использование двухкомпонентных люминофоров в основном разрешило проблему получения белого цвета свечения экрана кине­

Поскольку яркость свечения люминофора растет примерно про­ порционально току луча и квадрату ускоряющего напряжения, Для получения большой яркости целесообразно повышать именно на­ пряжение. Значительное увеличение тока луча невыгодно, так Как при этом уменьшается разрешающая способность (см. § 9.2) и ус­ коряется разрушение люминофора. Поэтому в проекционных кине­ скопах используются высокие ускоряющие напряжения — до не­ скольких десятков киловольт. При этом мощность, приносимая электронным лучом на экран, может достигать киловатта и более на 1 мм2 поверхности экрана. Поскольку значительная доля энер­ гии электронов луча при торможении на экране переходит в тепло, в проекционных кинескопах нельзя допускать даже кратковремен­ ное выключение разверток: неподвижный луч при такой величине мощности немедленно «прожжет» экран. Для уменьшения нагрева экрана приходится применять принудительное воздушное охлаж­ дение проекционного кинескопа.

Колбы проекционных кинескопов обычно имеют небольшие эк­ раны — круглые или прямоугольные — с диаметром (диагональю) б— 18 см. Экраны для уменьшения искажений при проектировании изображения на большой экран делаются плоскими из высокоод­ нородного оптического стекла. В качестве люминофоров использу­ ется белая сульфидная смесь или специальные высокоэффективные светосоставы. Яркость свечения экранов проекционных кинескопов достигает 25—30 тыс. нт. Поскольку ускоряющие напряжения пре­ вышают второй критический потенциал люминофоров, экраны про­ екционных кинескопов для поддержания потенциала на уровне анодного напряжения обязательно имеют проводящее алюминие­ вое покрытие, соединенно с анодом прожектора. Кроме того, алю­ минирование экранов, как было указано, повышает яркость и конт­ растность изображения и предохраняет люминофор от разруше­ ния отрицательными ионами.

У большинства проекционных кинескопов второй линзой про­ жектора является короткая магнитная катушка, т. е. прожектор строится по схеме: иммерсионный объектив — магнитная линза. Магнитная линза позволяет отказаться от ограничивающих диаф­ рагм в анодном цилиндре, что целесообразно, так как в этом слу­ чае можно получить больший ток луча (при той же нагрузке катода) и более крутую модуляционную характеристику — мень­ шую величину модуляции. В то же время магнитная фокусировка позволяет получить диаметр пятна на экране меньше 0,1 мм, что необходимо для обеспечения разрешающей способности не менее 600 строк при малой величине изображения. Поскольку ускоряю­ щие напряжения достаточно велики, вывод анода прожектора осу­ ществляется через внутреннее проводящее покрытие на боковую стенку расширяющейся части колбы. Во избежание электрического пробоя по наружной поверхности колбы вывод анода защищается стеклянным цилиндром, приваренным к стенке колбы, так что вы­ вод оказывается «утопленным» в глубоком (длиной 35—50 мм) цилиндре.

и, проходя через проекционный объектив, создает на экране теле­ визионное изображение. Качественное воспроизведение движущих­ ся объектов возможно лишь при условии существования рельефа на поверхности светомодулирующей пленки в течение времени, не превышающего длительность передачи одного кадра. Чтобы заряд, а следовательно, и деформация удерживались на пленке не более V25 сек (времени передачи кадра), вязкая среда должна иметь определенную электропроводность, обеспечивающую стекание за­ ряда на металлическую отражающую поверхность вогнутого зерка­ ла за время не более V25 сек при максимальной величине видеосиг­ нала. Для поддержания необходимой толщины пленки светомоду­ лирующая среда непрерывно подается через питающую трубку к поверхности зеркала, а само зеркало медленно (со скоростью не­ сколько оборотов в час) вращается. Между питающей трубкой и сектором зеркала, на котором электронный луч создает телевизи­ онный растр, помещена профилированная линейка, разглаживаю­ щая слой светомодулирующей среды.

При помощи телевизионного проектора «Эйдофор» удается по­ лучить высококачественное телевизионное изображение на экране площадью более 50 м2, при средней яркости 15—20 нт и контрасте до 100. К недостаткам телевизионного проектора с электронно­ оптическим модулятором света следует отнести сложность всей си­ стемы, а также наличие вакуумных насосов, непрерывно откачива­ ющих пары светомодулирующей среды из вакуумной оболочки, в которую помещены вогнутое зеркало и электронно-оптическая система. В электронном прожекторе из-за наличия паров масла приходится применять вольфрамовый катод, но даже и для этого катода срок службы не превышает нескольких десятков часов, и его приходится довольно часто заменять.

§ 9.7. КИНЕСКОПЫ ДЛЯ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ

Цветное телевидение, позволяющее рассматривать передаваемый объект в натуральных цветах, в настоящее время получает все большее распространение. Цветное изображение передает многие особенности объектов, недоступные черно-белому телевидению. Цветное изображение за счет различной окраски отдельных облас­ тей представляется более четким и контрастным, что значительно повышает художественное впечатление от передаваемой картины.

Первые опыты по передаче цветного изображния относятся к 20-м годам нашего столетия. Несмотря на техническое несовер­ шенство, в основе действия этих устройств лежала возможность получения любого цвета смешением в определенных пропорциях трех основных цветов — красного, синего и зеленого. Использова­ ние этих трех цветов непосредственно следует из теории цветоощу­ щения человеческого глаза, согласно которой глаз имеет три вида цветочувствительных элементов, реагирующих соответственно на свет только одного определенного цвета — красного, синего и зе­ леного.

Таким образом, полная информация о характере окраски всех мест цветного изображения может быть передана определенным количественным соотношением трех основных цветов. Принцип трехцветной телепередачи лежит в основе большинства современ­ ных цветных телевизионных систем.

Все системы цветного телевидения можно разделить на две группы: 1) системы с последовательной передачей основных цветов (синего, зеленого и красного); 2) системы с одновременной пере­ дачей этих цветов.

Рис. 9.17. Схема передачи и приема цветного телевизион­ ного изображения

В системах с последовательной передачей, как показывает название, цветное изображение кадра, строки или элемента разло­ жения передается поочередно и для получения слитного цветного изображения используется инерционность зрения. В системах одно­ временной передачи все три одноцветных изображения передаются одновременно, а затем совмещаются в одно цветное изображение оптическим или электрическим путем.

Каждая из этих систем имеет свои преимущества и недостатки. Из систем последовательной передачи заслуживает внимания си­ стема с поочередной передачей одноцветных кадров, так как для такой системы может быть использован обычный (черно-белый) кинескоп, экран которого рассматривается через вращающийся трехцветный светофильтр.

Более распространены системы с одновременной передачей, так как они, несмотря на большую сложность ввиду необходимо­ сти совмещения трех изображений в одно, обеспечивают более высокое качество передаваемого изображения.

Примерная схема современного цветного телевидения может быть представлена следующим образом (рис. 9.17).

Подлежащий передаче объект 1 при помощи объектива 2 про­ ектируется через систему зеркал 3 с избирательным цветовым от­ ражением на три передающие трубки (‘К, С, 3). Благодаря нали­ чию оветофильтров на трубку К проектируются только красные, на трубку С только синие и на 3 — только зеленые места изображе­