6.2. Основные узлы электронно-лучевых осциллографов

Для того, чтобы правильно понять принцип работы осциллографа и сделать обоснованный выбор прибора для исследований необходимо уяснить особенности основных узлов ЭЛО.

6.2.1. Электронно-лучевая трубка

В ЭЛО применяют ЭЛТ с электростатическими фокусировкой и отклонением луча (рис. 6.4). Это электровакуумный прибор, состоящий из источника потока электронов; системы их фокусировки; системы управления лучом.

Рис. 6.4. Схема электронно-лучевой трубки

Источником потока электронов (луча) является электронная пушка (оксидный катод и круглая эмиттирующая поверхность катода), позволяющая сформировать электронный поток в тонкий луч. Нить подогревателя катода 1 свертывается бифилярно, чтобы магнитное поле, создаваемое током подогрева, не влияло на электронный поток. Катод помещен внутри цилиндра с центральным отверстием, называемым управляющим электродом, или модулятором 2. На цилиндр подается отрицательный по отношению к катоду потенциал, посредством регулировки которого можно изменять яркость луча на экране. Две электростатические линзы обеспечивают фокусировку луча и начальное ускорение электронов по пути к экрану. Линзы создаются электростатическими полями между модулятором и первым анодом 3 (первая линза) и между первым и вторым анодами (вторая линза). Второй анод 4 – главное устройство фокусировки луча – находится около отклоняющих пластин 5 и 6. Пластины 5 – вертикально отклоняющие (по оси Y), расположенные ближе к катоду, пластины 6 – горизонтально отклоняющие (по осиX). За ними расположен послеускоряющий анод 8, увеличивающий яркость луча. При необходимости увеличения яркости свечения на ускоряющие электроды анода 8 подается большое напряжение. (На лицевую панель осциллографа выносятся регулировки «Яркость» и «Фокус».) Луч от прямолинейной траектории отклоняется электрическим полем между вертикальными и горизонтальными пластинами. После смещения пучка электроны ускоряются в области высоковольтного анода и попадают на люминесцентный экран 7 (на пути луча помещают куполообразную металлическую сетку, а на баллон трубки наносят токопроводящее покрытие). Большая разность потенциалов, приложенная между сеткой и токопроводящим покрытием, создает сильное электростатическое поле, которое кроме ускорения луча дополнительно отклоняет его. При торможении электронов в слое люминофора молекулы люминофора переходят в возбужденное состояние и излучают свет. Чем больше энергия электронов и плотность тока электронного пучка, тем выше яркость светового пятна на экране.

Исследуемый сигнал подается на Y-пластины, а развертывающее напряжение наX-пластины, в результате на экране наблюдается зависимостьY(t), илиu(t). Частота перемещения пятна по экрану обычно превышает 1020 Гц и вследствие инерционности зрения на экране наблюдается непрерывная линия вместо движущейся светящейся точки. Электронно-лучевую трубку изготавливают с экраном диаметром 323 см. Угол отклонения луча равен 1218°. Экраны ЭЛТ с люминофором выполняются на основе сульфида цинка и кадмия, среднее время послесвечения 10^–210^–1с. Для увеличения четкости изображения слой люминофора в ЭЛТ покрывают слоем алюминия, что повышает яркость и контрастность изображения.

Основные характеристики ЭЛТ:

• разрешающая способность, равная диаметру светового пятна, для большинства трубок 0,51 мм;

• чувствительность вертикально отклоняющих пластин примерно 0,22,5 мм/В;

• граничная частота не более 150 МГц;

• рабочая часть экрана 100120 мм²;

• рабочие напряжения на второй анод 8003000 В, на первый от 0,2 до 0,5 от указанного значения напряжения на втором аноде;

• напряжение накала 6,3 В.