Elektronisuihkulaitteet

Elektronisuihkulaitteet ( ELD ), myös katodiputket ( englanniksi  katodisädeputket ) tai katodisädeputket ( lyhenne  - CRT ) - sähkötyhjiöelektroniikkalaitteiden luokka, jotka käyttävät yksittäisen säteen (säteen) muodossa muodostettua elektronivirtaa tai useita säteitä sekä intensiteetin (säteen virran) että säteen sijainnin avaruudessa ohjaamia, ja nämä säteet ovat vuorovaikutuksessa laitteen paikallaan olevan kohteen (näytön) kanssa [1] [2] [3] .

ELP:n pääalue on optisen tiedon muuntaminen sähköisiksi signaaleiksi - esimerkiksi television lähetysputkissa ja sähköisen signaalin kääntäminen optiseksi - esimerkiksi näkyväksi televisiokuvaksi [3] .

Katodisädelaitteiden luokkaan eivät myöskään kuulu elektronisäteitä käyttävät röntgenputket , tyhjiövalokennoja , valomonistimia , kaasupurkauslaitteita (esimerkiksi dekatroneja ) ja vastaanotto- vahvisttavia elektronisia lamppuja ( sädetetrodit , sähköiset tyhjiöfluoresenssiindikaattorit, lamput sekundaarisen elektroniemission kanssa jne.).

Historia

Vuonna 1859 J. Plücker , tutkiessaan sähköpurkausta harvinaisissa kaasuissa, löysi katodisäteet .

Vuonna 1879 W. Crookes havaitsi, että ulkoisten sähkö- ja magneettikenttien puuttuessa katodisäteet etenevät suoraviivaisesti, ja havaitsi, että magneettikenttä voi kääntää ne . Hänen luomallaan kaasupurkausputkella tehdyissä kokeissa hän havaitsi, että katodisäteet aiheuttavat niiden näkyvän hehkun joutuessaan joidenkin kiteisten aineiden, joita myöhemmin kutsutaan katodiluminoforeiksi , päälle.

Vuonna 1897 D. Thomson havaitsi, että katodisäteet poikkeuttavat sähkökentän, mittasi varauksen suhteen katodisäteiden hiukkasten massaan . Elektronin löytäminen alkeishiukkasena kuuluu E. Wiechertille [4] [5] ja J. J. Thomsonille , jotka vuonna 1897 totesivat , että katodisäteiden varaus-massasuhde ei riipu katodimateriaalista. J. J. Stoney ehdotti termiä "elektroni" sähkökemian perusvarauksen jakamattoman yksikön nimeksi [6] vuonna 1894 (hän ​​otti itse alkuvarauksen yksikön käyttöön vuonna 1874).

Vuonna 1897 Karl F. Brown suunnitteli W. Crookes -putkeen perustuen ensimmäisen katodin tai katodisädeputken, jota hän ehdotti käytettäväksi indikaattorina sähkömagneettisten värähtelyjen tutkimuksessa . Ennen vuotta 1906 katodisädeputkea käytettiin vain oskilloskoopeissa .

Vuodesta 1902 lähtien B. L. Rosing työskenteli Brown-putken kanssa kuvien toistokokeissa. Sen jälkeen kun hänen patenttinsa julkaistiin vuosina 1907-1911, muita kirjoittajia ilmestyi elektronisuihkun käytöstä television luomiseen [7] [8] .

ELP-luokitus

Luokittelu tarkoituksen mukaan

Lähettävät katodisädelaitteet muuttavat optisen kuvan sähköiseksi signaaliksi.

Vastaanottavat katodisädelaitteet muuntavat sähköisen signaalin optiseksi (näkyväksi) kuvaksi:

Katodisädelaitteet ilman näkyvää kuvaa

Tarkennus- ja poikkeutusmenetelmän mukaan

Säteen tarkennus- ja taittomenetelmän mukaan CRT:t jaetaan:

Laite

Kaikki elektronisuihkulaitteet koostuvat neljästä pääosasta:

ELP:n vastaanotto optisella kuvalla

Tämä on laajin ja laajimmin käytetty ELP- kineskoopit , oskilloskooppiputket , erilaiset indikaattorit. Ne eroavat näytön tyypistä, poikkeutus- ja tarkennusmenetelmästä, muodosta, koosta jne.

Vastaanottavan ELP:n näyttö optisella kuvalla

Fluoresoivat näytöt

Prosessien visuaalista tarkkailua varten laitteen näyttö pullon sisäpuolelta peitetään fosforilla - aineella, joka voi luminesoida elektronipommituksen aikana. Loisteaineen hehkun kirkkaus riippuu elektronien nopeudesta, elektronivirran pintatiheydestä ja loisteaineen ominaisuuksista.

Hehkuva väri

On yksivärisiä ja monivärisiä näyttöjä. Yksivärisillä näytöillä on tietty hehkuväri - vihreä, sininen, keltainen, punainen tai valkoinen. Monivärisissä näytöissä hehkun väri riippuu elektronisuihkujen suunnasta tai voimakkuudesta, ja väriä ohjataan elektronisesti. Tunnettu esimerkki monivärisistä näytöistä on värikineskoopit.

Loisteaineen kemiallinen koostumus määrää näytön värin ja hehkun keston. Visuaaliseen havainnointiin yksivärisissä näytöissä käytetään vihreää hehkuväriä loisteaineita, joille ihmissilmän herkkyys on suurin. Vihreitä luminesenssiaineita ovat Willemiitti (sinkkisilikaatti), sinkkisulfidi tai sinkin ja kadmiumsulfidien seos .

Valokuvausprosesseissa käytetään loisteaineita, jotka antavat sinisen ja violetin hehkun, jolloin valokuvausmateriaalin valokuvaemulsion herkkyys on maksimaalinen. Näitä ovat volframatit  - barium ja kadmium [14] .

On olemassa kaksikerroksisella fosforilla varustettuja näyttöjä, joiden kerroksilla on erilainen hehkuväri ja jälkihehkumisaika, jolloin voit valita haluamasi värin valosuodattimilla [14] .

Kaksikerroksisella loisteainenäytöllä varustettuja näyttöjä käytetään myös indikaattoreissa, joissa on pitkä jälkihehku. Sisäkerroksessa on sininen hehku ja se viritetään elektronisuihkulla, kolvin lasille levitetyllä uloimmalla kerroksella on pitkä (useita sekunteja) kelta-vihreä jälkihehku ja se fosforoi ensimmäisen loisteaineen sinisen valon virityksestä. kerros.

Värikineskoopeissa näytölle levitetään mosaiikki loisteainetäplistä tai -raidoista eri hehkuväreillä, useiden kohdevalojen elektronisäteet valaisevat loisteaineen maskin läpi, joka varmistaa, että vain projektorin "oman värinen" elektronisäde osuu. fosforialueet.

Jälkihehkun kesto

Loisteaineen elektronipommituksen aikana havaitaan sekä luminesenssi eli hehku iskuhetkellä että fosforesenssi . Fosforesenssin ilmiötä CRT:ssä kutsutaan "jälkihehkuksi" - sen jälkeen, kun elektronisäteen aiheuttama loisteaineen viritys on lopetettu, se jatkaa hehkumista jonkin aikaa hehkun kirkkauden asteittaisen vaimenemisen myötä. Loisteaineen jälkihehkumisaika on aika, jonka aikana hehkun kirkkaus pienenee tietyn määrän, yleensä 90 %, verrattuna maksimiarvoon, kun se alun perin viritetään elektronisäteellä.

Jälkihehkun keston mukaan fosforit luokitellaan:  

  • erittäin lyhyellä jälkihehkulla, alle 10–5 s;
  • lyhyellä jälkihehkulla, 10 -5 - 10 -2 s;
  • keskimääräisellä jälkihehkulla 10 -2 - 10 -1 s;
  • pitkä jälkihehku, 10 -1 - 15 s;
  • erittäin pitkä jälkihehku - yli 15 s.

Sinkkisilikaatilla on suhteellisen lyhyt jälkihehku radiotekniikassa yleisten prosessien tarkkailuun, kun taas sinkkisulfidia tai sinkki- ja kadmiumsulfidia käytetään havaitsemaan hitaampia prosesseja [14] .

Tutka-indikaattoreissa käytetään yleensä pitkäjälkisiä näyttöjä, koska kuvan muutosjakso tutkaindikaattoreissa voi olla kymmeniä sekunteja tai enemmän ja se liittyy antennijärjestelmän pyörimisnopeuteen.

Joidenkin näyttötyyppien ominaisuudet on esitetty taulukossa [15] .

Joidenkin näyttötyyppien ominaisuudet
Näytön tyyppi Pinnoite hehku iltarusko
Väri Maksimispektriominaisuus, nm Väri Maksimispektriominaisuus, nm Jälkivalon aika
MUTTA Yksikerroksinen, hieno rakenne Sininen 450 — — Lyhyt
B Yksikerroksinen, hieno rakenne Valkoinen 460 ja 570
420 ja 580 		— — Lyhyt Medium
AT Kaksikerroksinen, karkea rakenne Valkoinen 440 ja 560 Keltainen 560 pitkä
G Rakenteeton tyhjöhaihdutus Violetti 560 (absorptio) Violetti 560 (absorptio) Hyvin pitkä
D Yksikerroksinen, hieno rakenne Sininen 440 ja 520 Vihreä 520 pitkä
E Koostuu kahden tyyppisistä vuorottelevista nauhoista Oranssi Sininen 595

440 ja 520

Oranssi Vihreä 595
 520 		Pitkäaikainen Pitkäaikainen
Ja Yksikerroksinen, hieno rakenne Vihreä 520 — — Keskiverto
Vastaanottaja Kaksikerroksinen, karkea rakenne Vaaleanpunainen 440 ja 600 Oranssi 600 pitkä
L Yksikerroksinen, hieno rakenne sinertävän violetti 400 — — Hyvin lyhyt
M Yksikerroksinen, hieno rakenne Sininen 465 — — Lyhyt
P Yksikerroksinen, hieno rakenne Punainen 630 — _ Keskiverto
FROM Yksikerroksinen, hienorakeinen rakenne Oranssi 590 Oranssi 590 pitkä
T yksikerroksinen kellertävän vihreä 555,5 — — Hyvin lyhyt
klo Hienorakeinen, hieno rakenne vaaleanvihreä 530 — — Lyhyt
C Mosaiikki, kolmen loisteaineen pisteet Sininen
Vihreä
Punainen 		450
520
640 		----
_
_ 		----
_
_ 		Lyhyt
Keskikokoinen
_
Muuntyyppiset näytöt

Joillakin aineilla, jotka eivät itse ole luminoforeja, on ominaisuus muuttaa optisia ominaisuuksiaan elektronipommituksen vaikutuksesta. Erityiset CRT:t ( skiatronit ) käyttävät skotoforia näyttömateriaalina . Tällaisissa CRT:issä skotoforina käytetään alkalimetallihalogenidin, esimerkiksi kaliumkloridin, hienokiteistä kerrosta - G - tyypin  seulaa. Kaliumkloridikerros kerrostetaan sihdille sputteroimalla tyhjiössä. Substraatille (CRT-sylinterin seinälle tai kiillelevylle ) levittämisen jälkeen muodostuu ohut rakenteeton valkoinen kalvo. Elektronisuihkulle altistuvissa paikoissa suola saa tumman violetin värin, joka kestää useita tunteja. Kaliumkloridin lilavärin värjäytyminen suoritetaan kuumentamalla alusta 300-350 °C:n lämpötilaan.

Toisen tyyppisissä näytöissä substraatille kerrostetun ohuen öljykalvon ominaisuutta käytetään deformoitumaan, kun osia sen pinnasta varautuu paikallisesti elektronisuihkulla. Tässä tapauksessa ulkoisesta lähteestä tulevat valonsäteet taittuvat öljykalvon epätasaisuuksiin ja poikkeavat eri suuntiin. Kalvon pinnan epätasainen varaus säilyy pitkään. Pintavarauksen tasoitus ja pintajännitysvoimien aiheuttamien epäsäännöllisyyksien tasoitus suoritetaan laajalla pyyhkivällä elektronisäteellä. Tällaisia ​​valkokankaita käytettiin eidofor- tyyppisissä projektiooptisissa järjestelmissä .

Katodisädeputket, joissa sähköstaattinen taipuma ja tarkennus

Tämän tyyppisiä CRT-laitteita käytetään yleisesti elektronisissa oskilloskoopeissa ja muissa radiomittauslaitteissa, kuten panoraamaspektrianalysaattoreissa .

Sähköstaattisen poikkeutuksen katodisädeputkilaite

CRT koostuu:

  • elektroninen valonheitin, joka luo kohdistetun elektronisuihkun, joka on suunnattu putken akselia pitkin;
  • taivutusjärjestelmä;
  • fluoresoiva näyttö ilmaisemaan elektronisuihkun sijainnin.
Elektroninen kohdevalo

Se koostuu: katodista (4), ohjauselektrodista (3), ensimmäisestä (5) ja toisesta (6) anodista.

  • Katodi on suunniteltu luomaan elektronivirta. CRT:ssä käytetään yleensä epäsuorasti lämmitettyä katodia lasin muodossa, jonka sisällä on epäsuora lämmitin. Aktiivinen (elektroneja emittoiva) kerros kerrostuu vain lasin pohjalle, joten katodilla on tasainen emittoiva pinta ja elektroneja emittoidaan vain näytön suuntaan.
  • Ohjauselektrodi (modulaattori, Wehneltin sylinteri ) on suunniteltu säätämään elektronisen valonheittimen virtaa ja vastaavasti näytön valopisteen kirkkautta (10). Elektrodi on myös valmistettu katodia ympäröivän metallikupin muodossa. Lasin pohjassa on halkaisijaltaan <1 mm reiän muotoinen kalvo , jonka läpi katodin emittoimat elektronit kulkevat. Koska tämän reiän halkaisija on pieni, elektronit, joiden liikeradat poikkeavat normaalista katodin pohjan tasoon, eivät kulje kalvon läpi eivätkä osallistu säteen muodostukseen. Säteen virtaa ohjataan kohdistamalla pieni negatiivinen jännite ohjauselektrodiin suhteessa katodiin.
  • Ensimmäinen anodi on myös sylinteri, jossa on kaksi (tai kolme) kalvoa. Ohjauselektrodin ja ensimmäisen anodin vaikutus elektronisäteen virtaan on samanlainen kuin säätöverkon ("ensimmäinen") ja anodin vaikutus anodivirtaan EEW :ssä .
  • Toinen anodi on samanlainen kuin modulaattori ja ensimmäinen anodi, mutta halkaisijaltaan suurempi kuin ensimmäinen anodi. Koska toinen anodi on kiihdytysanodi, siihen kohdistetaan katodiin nähden korkeampi jännite (1–20 kV). Elektronisuihkun fokusointi näytölle saadaan aikaan muuttamalla jännitettä ensimmäisessä ja toisessa anoodissa.
Hylkäysjärjestelmä

Valopisteen siirtämiseksi ruudun poikki toisen anodin ja näytön välissä on taittojärjestelmä, joka koostuu kahdesta keskenään kohtisuorassa olevasta levyparista. Vaakapoikkeutuslevyjen (9) väliin syntyy sähkökenttä vaakasuoraan suuntautuneella intensiteettivektorilla, joihin jännitettä johdettaessa säde poikkeaa vaakatasossa kohti korkeamman potentiaalin levyä. Jos levyihin kohdistetaan ajoittain muuttuva jännite, valonsäde liikkuu näytön poikki eri suuntiin jättäen näytölle jäljen vaakasuoran viivan muodossa. Pystypoikkeutuslevyt (8) luovat sähkökentän pystysuoraan suunnatulla voimakkuusvektorilla ja liikuttavat sädettä ylös ja alas näytöllä.

Jos molempiin levypareihin kohdistetaan samanaikaisesti eri jännitteitä, säde vetää näytölle viivan, jonka muoto riippuu poikkeutusjärjestelmän levyjen jännitteiden muutoksista [16] .

Kineskoopit

Kineskoopit on suunniteltu käytettäviksi televisioissa, ja ne olivat aiemmin olennainen osa kaikkia televisioita, nyt televisioissa ne korvataan lähes kokonaan näyttölaitteilla (näytöillä), joilla on muita toimintaperiaatteita.

Jotkut ELP-valmistajat

Seuraavat ovat suurimmat ELP-valmistajat (aakkosjärjestyksessä) 1900-luvun lopulla[ tosiasian merkitys? ] [17] :

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Katsnelson, 1985 , s. 23.
  2. ↑ Doolin, 1978 , s. 38.
  3. ↑ 1 2 3 Kolesnikov, 1991 , s. 637.
  4. ↑ Wiechert E. Über das Wesen der Elektrizität  (saksa)  // Schriften der Physikalisch-Ökonomischen Gesellschaft zu Königsberg in Preußen. - 7. tammikuuta 1897. - Bd. 38 , H.1 . - S. 3-12 .
    Wiechert E. Experimentelles über die Kathodenstrahlen  (saksa)  // Schriften der Physikalisch-Ökonomischen Gesellschaft zu Königsberg in Preußen. - 7. tammikuuta 1897. - Bd. 38 , H.1 . - S. 12-16 .
  5. ↑ Bykov G.V. Elektronin löytämisen historiasta // Kysymyksiä luonnontieteen ja tekniikan historiasta. - 1963. - Numero. 15 . - S. 25-29 .
  6. ↑ Stoney GJ Of the 'Elektron' tai Atom of Electricity ] //  Philosophical Magazine  . Sarja 5. - 1894. - Voi. 38 . - s. 418-420 .
  7. ↑ 90 vuotta elektronista televisiota
  8. ↑ Täydellinen putki
  9. ↑ Katsnelson, 1985 , s. 293-295.
  10. ↑ Katsnelson, 1985 , s. 290.
  11. ↑ Katsnelson, 1985 , s. 275.
  12. ↑ Katsnelson, 1985 , s. 246.
  13. ↑ GOST 17791-82 Elektronisuihkulaitteet. Termit ja määritelmät" määrää termin "elektroninen projektori" käytön; vastaavan "elektronipistoolin" käyttö ei ole sallittua.
  14. ↑ 1 2 3 Remez, 1955 , s. viisitoista.
  15. ↑ Katsnelson, 1985 , s. 24-25.
  16. ↑ Kalashnikov A. M., Stepuk Ya. V. Sähkötyhjiö ja puolijohdelaitteet / toim. Eversti-insinööri N. P. Shiryaev. - M .: Military Publishing House, 1973. - S. 119-124. — 292 s.
  17. ↑ Kitzmiller, John W. Televisiokuvaputket ja muut katodisädeputket: Industry and Trade Summary , toukokuu 1995, s. 3-4.

Kirjallisuus

  • Viitekirja radioelektroniikkalaitteiden elementeistä / toim. V. N. Dulina, M. S. Zhuk. - M . : Energia, 1978.
  • Katsnelson B. V. et ai. Sähkötyhjiöelektroniikka- ja kaasupurkauslaitteet: käsikirja / B. V. Katsnelson, A. M. Kalugin, A. S. Larionov; Yhteensä alle toim. A.S. Larionova. - 2. painos, tarkistettu. ja muita .. - M . : Radio ja viestintä, 1985. - 864 s.
  • Elektroniikka: Encyclopedic Dictionary / V. G. Kolesnikov (päätoimittaja). - 1. painos - M . : Sov. Encyclopedia, 1991. - S.  54 . - ISBN 5-85270-062-2 .
  • Sherstnev LG Elektroninen optiikka ja elektronisuihkulaitteet. - M . : Energia, 1971. - 368 s.
  • Zhigarev AA Elektroninen optiikka ja elektronisädelaitteet. - M . : Korkeakoulu, 1972. - 540 s.
  • Lachashvili R. A., Traube L. V. Elektronisuihkulaitteiden suunnittelu. - M . : Radio ja viestintä, 1988. - 217 s. — ISBN 5-256-00039-X .
  • Radiotekniikan perusmittausten kurssi / G. A. Remez. - M . : Valtion viestintä- ja radiokirjallisuuden kustantamo, 1955. - 448 s.
  • Kalashnikov A. M. Stepuk Ya. V. Sähkötyhjiö-  ja puolijohdelaitteet. - M .: Military Publishing House, 1973. - 292 s.

Linkit

 elektronisuihkulaitteet
Lähettimet Crookes putki
Edistää
muistaa
Elektronimikroskooppi
muu
Pääosat
Käsitteet