1) 1.2. Ионные приборы

Ионными называют электровакуумные приборы, в которых электрические характеристики определяются, в основном ионизацией намеренно введенного газа или пара. Давление в этих приборах обычно меньше атмосферного.

В электрическом разряде непрерывно происходят процессы возбуждения и ионизации атомов и молекул электронами с образованием возбужденных частиц, а также положительных и отрицательных ионов. Непрерывно происходят и процессы рекомбинации заряженных частиц противоположных знаков. Свойства газоразрядных приборов, их характеристики и параметры определяются всей совокупностью происходящих процессов образования и нейтрализации заряженных частиц.

В зависимости oт вида электрического разряда различают газоразрядные приборы тлеющего, дугового и коронного разрядов.

К приборам тлеющего разряда относятся прежде всего стабилитроны, предназначенные для работы в качестве стабилизаторов напряжения и опорных элементов, а также тиратроны, используемые в качестве реле, элементов запоминающих устройств вычислительной техники и логических элементов. Кроме того, существуют приборы тлеющего разряда, служащие для десятичного счета, цифровые индикаторные лампы и газоразрядные индикаторные панели.

Приборы несамостоятельного дугового разряда с накаленным катодом (газотроны н тиратроны) используются, главным образом, в качестве вентилей мощных выпрямителей переменного тока. Этот вид разряда применяют также в импульсных водородных тиратронах.

Приборы самостоятельного дугового разряда с холодным ртутным катодом (экситроны и игнитроны) представляют собой ртутные вентили с большой силой тока.

Приборы коронного разряда используются, в основном для стабилизации высоковольтного напряжения.

2) 5.1 Принцип работы электроннолучевой трубки

В торце узкой части стеклянного баллона расположен катод 1 в виде небольшого цилиндра, внутри которого помещена спираль для подогрева. Дно цилиндра с внешней стороны покрыто оксидным слоем; с его поверхности при подогреве эмиттируются электроны. Вблизи катода расположен полый цилиндр 2 с небольшим круглым отверстием — диафрагмой в его дне. Этот цилиндр называется управляющим электродом или модулятором и служит главным образом для изменения плотности тока электронного луча. К модулятору подводится небольшой отрицательный потенциал, регулируемый в пределах от нуля до —30 в. Электронный поток формируется только за счет электронов, прошедших через диафрагму диа­метром около 1 мм. Таким образом, электроны, вектор начальной скорости которых значительно отклоняется от нормали к поверхности катода, не проходят через диафрагму и в формировании электронного луча не участвуют. Предварительной фокусировке электронного потока способствует небольшой отрицательный потенциал, подводимый к управляющему электроду. Изменение этого потенциала приводит к изменению траекторий, электронов, и при более отрицательном потенциале электроны, ранее проходившие по периферии диафрагмы, отражаются, а плотность электронного потока уменьшается.

Далее по оси трубки располагаются еще два цилиндра — первый и второй аноды. Первый анод 3, находясь под положительным потен­циалом в несколько сотен вольт, ускоряет движущийся от катода поток электронов. Ко второму аноду 4 подводится напряжение, дости­гающее в некоторых электронно-лучевых приборах десятков, кило­вольт, и поток электронов покидает второй анод с достаточно высокой скоростью. Кроме ускорения электронов, назначение анодов заклю­чается в формировании узкого электронного пучка — фокусировании электронного потока. Вследствие различия потенциалов катода, модулятора, первого и второго анодов в пространстве между ними создаются неоднородные электрические поля — электронные линзы. Конфигурация электродов и их потенциалы подби­раются таким образом, что вся система образует две электростатиче­ские линзы: первую — между модулятором и ускоряющим электродом и вторую — между ускоряющим электродом и вторым анодом. Про­ходя через эти линзы, электроны образуют узкий сходящийся у экрана пучок — электронный луч. Вся система электродов крепится на тра­версах и образует единое устройство, называемое электронной пушкой.

Выйдя из электронной пушки, электронный луч попадает в откло­няющую систему электродов, служащую для управления положением луча в пространстве. В трубках с электростатическим управлением отклоняющая система состоит из двух пар пластин, расположенных попарно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Каждая пара пластин образует плоский конденсатор, и если потенциалы пластин различны, то между ними создается электрическое поле. Между пла­стинами электроны движутся в поперечном электрическом поле по параболической траектории, и по выходе из пластин траектория ока­зывается направленной по отношению к оси трубки ион некоторым углом, величина которого зависит от разности потенциалов на пласти­нах и от размеров пластин. С помощью двух пар пластин, создающих взаимно перпендикулярные электрические поля, электронным лучом можно управлять в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и, следовательно, электронный луч может занимать в пространстве любое положение. Обычно вертикально расположенные пластины, образующие электрическое поле, вектор напряженности которого лежит в горизонтальной плоскости, называют горизонтально-откло­няющими. Изменение разности потенциалов на этих, пластинах застав­ляет электронный луч перемещаться по горизонтальной оси. Пластины, расположенные горизонтально и отклоняющие электронный луч по вертикали, называют вертикально-отклоняющими.

Пройдя отклоняющую систему, электронный луч движется в рас­ширенной части баллона, и электроны в конце пути попадают на экран трубки. Эта часть баллона с внутренней стороны покрыта люминофором — веществом, способным светиться под воздействием бомбардирующих его электронов. При попадании электронного луча на экран люминофор возбуждается, и на экране трубки появляется небольшое светящееся пятно, видимое снаружи через стекло баллона. При бомбардировке экрана с его поверхности выходят вторичные электроны, которые увлекаются полем проводящего покрытия (аквадага), находящегося под положительным напряжением.

Если напряжения на отклоняющих пластинах изменяются, то электронный луч, а, следовательно, и светящееся пятно на экране перемещаются, описывая траекторию в соответствии с изменением напряжения на отклоняющих пластинах. Таким образом, закон изме­нения напряжения на отклоняющих пластинах может визуально наблюдаться на экране электронно-лучевой трубки. Диаметр светяще­гося пятна и толщина линии движения луча тем меньше, чем лучше сфокусирован электронный луч. Яркость свечения экрана зависит от числа бомбардирующих его в единицу времени электронов и от ско­рости их движения. Яркость свечения можно изменять, регулируя напряжение на модуляторе и, следовательно, изменяя плотность тока электронного луча, а также за счет скорости движения электронов, которая определяется напряжением на втором аноде.

Билет 4

1. Основные направления вакумно-плазменной электроники (плазменные панели)

2. Движение электрона в Однородном и неоднородном полях

Ответ: