5.1.4 Краткие сведения о различных электронно-лучевых трубках

В электронных осциллографах ис­пользуют главным образом электростатические ЭЛТ. В индикаторных устройствах радиолокационных и гидроакусти­ческих станций применяют, как правило, трубки с магнитным отклонением, а фокусировка может быть магнитной или электростатической. Индикаторные труб­ки обычно работают с так называемой яркостной отметкой, когда приходящие сигналы подаются на модулятор труб­ки и отпирают ее. Применение магнит­ной отклоняющей системы в таких труб­ках позволяет уменьшить искажения изображений и улучшить фокусировку при больших отклонениях луча. Для одновременного наблюдения двух процессов выпускают двухлучевые трубки, имеющие в баллоне две однолучевые системы.

Специальные двухцветные индика­торные ЭЛТ, называемые элмитронами, имеют экран из двух люминофоров, дающих свечение разного цвета. В зависимости от энергии электронов луча получается свечение того или иного цвета. В прошлые годы выпускались запоминающие ЭЛТ, в которых передаваемое изображение можно было не только видеть на экране, но и зафикси­ровать, для того чтобы повторять его. Например, в потенциалоскопе перед эк­раном находится мелкоструктурная сет­ка, называемая мишенью и покрытая пленкой высококачественного диэлект­рика с коэффициентом вторичной эмис­сии больше единицы. Под ударами электронов луча в разных местах этой пленки возникает положительный заряд, который зависит от интенсивности луча. На пленке получается так называемый потенциальный рельеф, в разных точках которого изменение потенциала соответствует яркости разных точек переда­ваемого изображения. Зафиксированное таким образом изображение может хра­ниться длительное время. Однако в последнее время запоминающие трубки уступили место различным устройствам памяти, применяемым в микроэлектронике.

Особое место занимают ЭЛТ с темновой записью, называемые скиатронами. У них в отличие от обычных ЭЛТ под действием электронного луча веще­ство экрана изменяет коэффициент от­ражения внешнего света и получается темное изображение на светлом экране.

Кинескопы для телевизионных при­емников делают, как правило, с маг­нитным отклонением, и они имеют маг­нитную или электростатическую фокуси­ровку. Магнитное отклонение в кинеско­пах позволяет улучшить фокусировку и увеличить яркость изображения, так как возможно применение более высокого анодного напряжения. Некоторые кине­скопы оформляют в металлостеклянном баллоне.

Во многих кинескопах устраивают ионные ловушки, не допускающие попадания отрицательных ионов на экран, и образования ионного пятна. Ловушки обычно работают по принципу разделе­ния потоков электронов и ионов с помощью магнитного поля. Один из ва­риантов ионной ловушки показан на рисунке 20.26. Ось катода, модулятора и экранирующего электрода расположена под углом к оси трубки, а ось анода имеет излом. Поток отрицательных ионов (сплошные линии) и электронов (штриховые линии), входя в анод, по­падает в поперечное магнитное поле постоянного магнита (заштрихованная область). Ионы, обладающие большой массой, почти не отклоняются магнит­ным полем и попадают на анод. А траектории электронов искривляются, и электроны вылетают из отверстия анода. Постоянный магнит ловушки ус­танавливается снаружи трубки. Для нор­мальной работы кинескопа положение магнита подбирается.

Рисунок 20.26 – Схема ионной ловушки

Современные кинескопы имеют пря­моугольный экран и угол отклонения электронного луча по диагонали 110°. Эти кинескопы по сравнению с более старыми, в которых угол отклонения луча был 70°, имеют меньшую длину.

Для получения телевизионного изо­бражения на большом внешнем экране служат проекционные кинескопы, имею­щие небольшой экран с очень ярким свечением. С помощью оптической си­стемы изображение проецируется таким кинескопом на экран размером 1–2 м². Изображение еще большего размера можно получить с помощью квантаскопа, представляющего собой ЭЛТ, у которой вместо обычного экрана так называемая матрица полупроводниковых лазеров, возбуждаемых электронным лучом.

Широкое применение получили в настоящее время цветные кинескопы. Принцип их работы основан на том, л что для получения нужного цвета свечения необходимо осуществить смеше­ние в разном соотношении трех основ­ных цветов: синего, зеленого и красного, так как человеческий глаз имеет светочувствительные элементы трех типов, воспринимающие именно эти три цвета.

Экран цветного кинескопа содержит большое количество миниатюрных крупинок люминофоров, дающих синее, зеленое и красное свечение (например, по 500000 крупинок для каждого цве­та). На эти крупинки направляются электронные лучи от трех самостоя­тельных электронных прожекторов. Пе­ред экраном в так называемом масочном кинескопе расположена маска – непрозрачная пластина с отверстиями, число которых равно числу люминофорных групп, т.е., например, 500000. С помощью сложной отклоняющей си­стемы все три луча проходят через отверстие маски и попадают каждый на крупинку люминофора своего цвета. Развертывающее устройство заставляет лучи пробегать весь экран по строкам, а сигналы изображения модулируют лу­чи, изменяя их интенсивность. В ре­зультате в разных местах экрана получается свечение того или иного цвета большей или меньшей яркости, создаю­щее передаваемое изображение.

Характрон. В последние годы стали широко применяться так называемые знакопечатающие ЭЛТ, или ЭЛТ со знаковой индикацией. Они используются в качестве единого оконечного индика­торного прибора для группы радиоло­кационных и гидроакустических станций (РЛС и ГАС), установленных, например, на морских судах. Наибольшее распространение получил характрон. На рисунке 20.27 показана система, в которую входит характрон. Несколько РЛС и ГАС подключены к электронно-вычислительной машине (ЭВМ), которая обраба­тывает получаемые сигналы с информа­цией о тех или иных объектах. От ЭВМ сигналы поступают в специальное устройство управления характроном. Различные объекты, обнаруженные РЛС и ГАС, отображаются на экране характрона в виде небольших табличек, называемых формулярами и состоящих из нескольких знаков (буквы, цифры и т. п.). Одновременно видны формуляры различных объектов, причем они располагаются соответственно координатам объектов и отображают их передвижение (рисунок 20.28). Таким образом, с помощью характрона можно наблюдать сразу всю окружающую обстановку, т.е. характрон заменяет несколько индикаторных ЭЛТ, подключавшихся в более старых системах к отдельным РЛС и ГАС. В этом заключается основ­ное преимущество характрона.

Рисунок 20.27 – Структурная схема системы РЛС и ГАС с характроном

Рисунок 20.28 – Формуляры на экране характрона

Принцип устройства одного из характронов показан на рисунок 20.29. Элект­ронный луч, изображенный штриховой линией, создается электронным прожек­тором ЭП. Две пары отклоняющих пластин, называемых выбирающими (ВП), направляют луч на матрицу М. Она представляет собой металлическую пла­стину с отверстиями в форме тех или иных знаков. Число отверстий может быть несколько десятков, а их размер не превышает десятых долей милли­метра и несколько меньше диаметра луча. На выбирающие пластины пода­ются необходимые напряжения от уп­равляющего устройства, которым «ко­мандует» ЭВМ. После матрицы элек­тронный луч в сечении приобретает форму соответствующего знака.

Так как, пройдя матрицу, луч от­клоняется к стенке трубки, то с помощью фокусирующей катушки ФК и корректирующих пластин КП луч снова направляется вдоль оси трубки и про­ходит формулярные пластины ФП, слу­жащие для небольшого отклонения лу­ча в пределах формуляра. Конечно, напряжения на КП и ФП согласованы с напряжениями на ВП. Фокусирую­щая катушка имеет еще дополнительные обмотки для компенсации наклона зна­ков, возникающего под действием маг­нитного поля основной обмотки.

Для того чтобы формуляр был ви­ден на экране именно в том месте, которое соответствует координатам дан­ного объекта, служат адресные отклоняющие катушки АОК. Электронный прожектор работает при сравнительно невысоких напряжениях, и поэтому ско­рость электронов в луче не очень ве­лика. Это позволяет отклонять луч с помощью не слишком больших напря­жений и токов, что упрощает управ­ляющее устройство. Для повышения яркости формуляров применяется послеускорение. Анод послеускорения АП сде­лан в виде проводящего винтового ленточного слоя с большим сопротив­лением. Напряжение послеускорения постепенно возрастает от витка к витку такого анода, и это обеспечивает мини­мальные искажения изображения на эк­ране. Конечно, существуют характроны и других типов, у которых вместо отклоняющих пластин применяются от­клоняющие катушки и, наоборот, вместо отклоняющих катушек — отклоняющие пластины, а также имеются некоторые дополнительные детали.

Рисунок 20.29 – Принцип устройства характрона

Диаметр экрана у характронов мо­жет быть до нескольких десятков сантиметров. Размер знаков на экране 2,5 – 3,5 мм. Чтобы изображение формуляров на экране не мигало, оно повто­ряется 15-20 раз в секунду. Скорость работы современных характронов со­вместно с управляющим устройством такова, что за одну секунду могут формироваться десятки тысяч знаков.