Elektronitykki

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 23. helmikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Elektronitykki , elektronien valonheitin [1]  on laite, joka tuottaa elektronisuihkun tietyllä kineettisellä energialla ja tietyllä konfiguraatiolla. Useimmiten käytetään kineskoopeissa ja muissa katodisädeputkissa , mikroaaltouunilaitteissa (esimerkiksi liikkuvissa aaltolampuissa ) sekä erilaisissa laitteissa, kuten elektronimikroskopeissa ja hiukkaskiihdyttimissä .

Elektronitykin toiminta on mahdollista vain syvässä tyhjiössä , jolloin elektronisuihku ei hajoa törmääessään ilmakehän kaasumolekyyleihin.

Laite

Elektronipistooli koostuu katodista, ohjauselektrodista (modulaattorista), kiihdytyselektrodista ja yhdestä tai useammasta anodista. Kahden tai useamman anodin läsnäollessa termi tarkennuselektrodi määrätään ensimmäiselle anodille .

Katodi

Katodi luo elektronivirran, joka lähtee sen kuumennetusta pinnasta termionisen emission vuoksi . Lisäksi on elektronitykkejä, joissa on kenttäemissio ( kylmä ) katodi.

Lämmitysmenetelmän mukaan katodit jaetaan suoran ja epäsuoran lämmityksen katodeihin.

Epäsuorasti lämmitetty katodi

CRT :issä käytetyt elektronipistoolit käyttävät epäsuorasti kuumennettua oksidikatodia. Se tuottaa riittävän päästön suhteellisen alhaisessa lämpötilassa 780–820 °C. Tässä lämpötilassa katodi on riittävän kestävä, ja sen lämmittämiseen tarvitaan pieni määrä tehoa. Katodi ja lämmitin muodostavat katodilämmitysyksikön (CPU).

KPU on ontto holkki, jossa on litteä pohja. Holkin pohjan ulkopinnalle levitetään oksidikerros, ja holkin sisällä on lämmitin korkearesistiivisen langan spiraalin muodossa. Lämmitinpiiri on sähköisesti eristetty katodista.

Oksidikerros on maa-alkalimetallien oksidien - barium , kalsium ja strontium ( BaO , CaO, SrO ) tai lantaaniboridin kiinteä liuoskiteitä, harvoin oksidiseokseen lisätään toriumoksidia (oksidi-torioitu katodi, ei enää käytetään nykyaikaisessa sähkötyhjiötekniikassa). Lopulta se muodostuu CRT:n lämpötyhjiökäsittelyssä. Pumppausprosessissa, kun vaadittu alipainetaso saavutetaan, katodi lämmitetään ulkoisen induktorin avulla ja sitten tavalliseen tapaan pakotetussa tilassa toimivan lämmittimen avulla. Tämän seurauksena katodin pinnalle kerrostuneissa alkuaineissa tapahtuu kemiallisia reaktioita ja kaasuja vapautuu. Tätä prosessia kutsutaan katodin aktivaatioksi ja harjoitukseksi. Väärä lämpötilajärjestelmä toiminnan aikana (lämmittimen syöttäminen korotetulla tai alentuneella jännitteellä) sekä tyhjiön heikkeneminen puolestaan ​​​​johtaa tuhoaviin mekaanisiin ja kemiallisiin prosesseihin katodin oksidikerroksessa, mikä nopeuttaa elektronipistoolin vikaa. emission häviämiseen (kyvyttömyys saada vaadittua katodivirtaa). Suurin katodivirta, jonka kineskoopeissa käytettävän elektronitykin on tarjottava, on luokkaa 200-300 μA.

Suoraan lämmitetty katodi

Suoralla lämmitetty katodi on metallifilamentti, joka on valmistettu metallista, jolla on korkea sähkövastus ja joka itsessään on lämpösäteilyn lähde. Sillä on alhaisempi kestävyys verrattuna epäsuorasti lämmitettyyn katodiin. Suoralämmitetty katodi kuluttaa vähemmän virtaa, joten sitä käytettiin pienikokoisissa TV-kineskoopeissa, joissa oli omatehoiset akut tai auton sisäinen verkko. Löytyy myös sovelluksissa elektronitykissä, joissa on suursädevirta.

Modulaattori

Modulaattori on lieriömäinen lasi, joka peittää katodin. Sen pohjan keskellä on kalibroitu reikä, jota kutsutaan kantokalvoksi. Sen avulla alkaa halutun elektronisäteen paksuuden muodostuminen. Modulaattori sijaitsee lähimpänä katodia kuin kaikki muut elektrodit (katodin oksidipinnan ja modulaattorin reiän välinen etäisyys on 0,08–0,20 ± 0,01 mm), joten sen potentiaali vaikuttaa merkittävimmin elektronisuihkuvirtaan, tästä johtuu sen nimi.

Modulaattorin tarkoitus ja toiminta on samanlainen kuin tyhjiöputken ohjausristikon tarkoitus ja toiminta . Elektronisuihkuvirran riippuvuutta modulaattoripotentiaalista kutsutaan elektronitykin modulaatioominaispiirteeksi. Modulaattorissa täytyy kullakin hetkellä olla negatiivinen potentiaali suhteessa katodiin. Sen vakiokomponentti asettaa elektronipistoolin vakiovirtakomponentin ja siten CRT-näytön kirkkauden. Jos modulaattorin negatiivisen potentiaalin itseisarvo ylittää estojännitteen, elektronisuihkuvirta on nolla.

Moduloivan jännitteen (esimerkiksi videosignaalin jännitteen) tulisi muuttaa katodin ja modulaattorin välistä potentiaalieroa. Nykyaikaisissa televisioissa ja näytöissä modulaattoreiden potentiaali on lähellä nollaa (modulaattorit on joko kytketty suoraan laitteen yhteiseen johtoon tai niihin kohdistetaan negatiivisen napaisuuden sammuttavia pysty- ja vaakasuuntaisia ​​skannauspulsseja), ja positiivinen napaisuus videosignaalin jännite, joka on otettu videovahvistimesta, syötetään katodille. Kuvan kontrasti riippuu sen alueesta (kymmeniä voltteja), ja kirkkaus riippuu vakiokomponentista.

Kiihdytyselektrodi

Kiihdytyselektrodi on ontto sylinteri, joka sijaitsee elektronipistoolin akselilla. Siihen kohdistetaan useiden satojen volttien positiivinen potentiaali, se sijaitsee modulaattorin ja tarkennuselektrodin välissä ja suorittaa useita toimintoja:

  • ilmoittaa elektroneille alkunopeuden elektronitykin sisällä;
  • kiihdytyselektrodin ja anodin väliin muodostetaan ylimääräinen sähköstaattinen linssi , joka pienentää säteen hajoamiskulmaa ennen pääsyä päälinssiin, jonka muodostavat anodit;
  • suojaa katoditilaa anodikentästä (toimii kuin elektronilampun verkkoverkko), minkä seurauksena anodin jännitteen vaihtelut eivät vaikuta säteen virtaan eivätkä johda CRT-näytön kirkkauden vaihteluihin;

Värikineskoopeissa kiihdytysjännitettä säätämällä saavutetaan kolmen elektronipistoolin modulaatioominaisuuksien suurin mahdollinen identiteetti, mikä on välttämätöntä valkotasapainon varmistamiseksi .

Anodit

Anodien rakenne on samanlainen kuin kiihdytyselektrodin. Toisen anodin sylinterissä on lähtökalvo. Se ohittaa elektronit, joiden liikeradalla on pieni poikkeama elektronitykin akselista. Anodeihin kohdistetut suuret positiiviset potentiaalit antavat niiden läpi kulkeville elektroneille tarvittavan nopeuden. Sähköstaattisen säteen fokusoivassa CRT:ssä tarkennuselektrodi ja anodi muodostavat pääsähköstaattisen linssin , joka fokusoi elektronisäteen näytölle. Tämän linssin polttoväli riippuu niiden geometriasta, niiden välisestä etäisyydestä ja niiden potentiaalien suhteesta. Sitä säädetään muuttamalla tarkennuselektrodin potentiaalia terävimmän mahdollisen kuvan saavuttamiseksi. Värikineskooppien fokusointielektrodin potentiaali on noin 6-8 kV, mustavalkoisten kineskooppien ja oskilloskooppiputkien noin 1 kV. Värikineskooppien toisen anodin potentiaali on 25-30 kV, mustavalkoisten - 8-16 kV, oskilloskooppiputkien - 1-2 kV.

Korkean valovirran elektroniaseet

Kiihdyttävä elektrodi lähellä katodia

Joissakin tapauksissa, kun katodista on poistettava suuria virtoja, käytetään erilaista periaatetta aseen läheisen katodin osan rakentamisessa. Katodin edessä on kiihdytyselektrodi, jonka positiivinen potentiaali on useita voltteja, ja sitten on ohjauselektrodi, jolla on suurempi potentiaali. Tämän seurauksena elektroneja, jotka emittoituvat katodin koko aktiiviselta pinnalta, eikä vain modulaattorin kalvoa vastapäätä sijaitsevalta keskialueelta, kuten tavanomaisessa aseessa, käytetään säteen muodostamiseen. Säteen virtaa ohjataan muuttamalla positiivista potentiaalia ohjauselektrodilla, joka toimii modulaattorina. Tässä tapauksessa ohjauselektrodipiirissä kulkeva virta ei ylitä 100 μA.

Magneettisäteen tarkennuksella

Magneettisäteen tarkennuksella varustettu elektronitykki koostuu katodista, modulaattorista, kiihdytyselektrodista ja anodista; tarkennuselektrodia ei ole. Päätarkennuslinssi syntyy aksiaalisesti symmetrisen kelan magneettikentästä, joka on asetettu CRT:n kaulaan. Elektronisäteen tarkka tarkennus suoritetaan säätämällä tarkennuskelan tasavirtaa. Tällainen pistooli tarjoaa suuremman sädevirran verrattuna pistooliin, jossa on sähköstaattinen tarkennus. Tämä johtuu siitä, että sen anodissa ei ole kalvoa, ja koko katodivirtaa käytetään säteen muodostamiseen, ei sen osaan, kuten sähköstaattisella fokusoinnilla (0,1–0,5) varustetuissa aseissa.

Toinen magneettisen tarkennuksen etu on näytön elektronisen pisteen pienempi koko. Tämä johtuu tarkennuskelan suuresta halkaisijasta verrattuna sähköstaattisen linssin elektrodien halkaisijaan. Mitä suurempi elektronilinssin (kelan tai elektrodin) halkaisijan suhde linssin läpi kulkevan säteen halkaisijaan on, sitä parempi on tarkennuslaatu.

Kirjallisuus

  • Alyamovsky IV Elektronisuihkut ja elektronitykit. - M . : Neuvostoliiton radio, 1966. - 231 s.
  • Taranenko, V.P. Elektroniaseet. - Kiova: Tekniikka, 1964. - 180 s.
  • Molokovskiy SI, Sushkov AD Voimakkaat elektroni- ja ionisäteet. - M .: Energoatomizdat, 1991. - 304 s. — ISBN 5-283-03973-0 .
  • Vukolov N. I., Gerbin A. I., Kotovshchikov G. S. Katodisädeputkien vastaanotto: käsikirja. - M . : Radio ja viestintä, 1993.

Linkit

Muistiinpanot

  1. GOST 17791-82 Elektronisuihkulaitteet. Termit ja määritelmät" määrää termin "elektroninen projektori" käytön; vastaavan "elektronipistoolin" käyttö ei ole sallittua.