Электронно лучевая трубка принцип работы

Электронно-лучевая трубка - принцип работы

Совсем недавно электронно-лучевая трубка была распространена в самых различных устройствах, например, аналоговых осциллографах, а также в отраслях радиотехники – телевидении и радиолокации.

Но прогресс не стоит на месте, и электронно-лучевые трубки начали постепенно вытесняться более современными решениями.

Но в некоторых устройствах их все же применяют.

Основная группа электронно-лучевых трубок – осциллографические трубки, основным назначением которых является исследование быстрых изменений тока и напряжения.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ)

ЭЛТ - электронный электровакуумный прибор, в котором используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча, и создающий на специальном экране видимое изображение.

Катод служит источником электронов, которые собираются в узкий луч фокусирующей системой, разгоняются в ускоряющем поле, создаваемом анодами и попадают на экран, покрытый люминофором - веществом, способным светиться при бомбардировке его электронами.

Модулятор (управляющий электрод) имеет отрицательный относительно катода потенциал, который регулирует плотность потока электронов, а следовательно - яркость свечения экрана.

Первый анод (фокусирующий электрод) - фокусирует пучок электронов и определяет его диаметр. Кроме того, первый и второй аноды создают для электронов ускоряющее поле, достаточное для вызывания свечения люминофора. Для этого на аноды подается высокое напряжение: на первый анод от сотен вольт до нескольких киловольт, на второй - от единиц кВ до десятков кВ.

Для управления положением светящегося пятна на экране применяют отклоняющую систему, которая может быть:

- электростатической - две пары пластин; разность потенциалов между пластинами X определяет положение луча по горизонтали, между пластинами Y-по вертикали.

- магнитной - две пары отклоняющих катушек, размещенных на горловине трубки; при протекании тока по катушкам возникает магнитное поле, отклоняющее электронный луч.

ЭЛТ применяются:

- в осциллографах – для наблюдения электронных процессов;

- в телевидении (кинескопах)- для преобразования электрического сигнала, содержащего информацию о яркости и цвете передаваемого изображения;

- в индикаторных устройствах РЛС - для преобразования электрических сигналов, содержащих информацию об окружающем пространстве, в видимое изображение.

Устройство электронно-лучевой трубки

Электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянную колбу, в которой создан вакуум.

В суженном конце колбы находится электронная пушка, предназначенная для получения узкого пучка электронов (электронного луча).

Электронная пушка состоит из подогретого катода, управляющего электрода (модулятора), и двух анодов.

Кроме электронной пушки в трубке находится две пары отклоняющих пластин( горизонтальные и вертикальные).

Экран трубки с внутренней сторны покрыт люминофором.

Катод- это металлический цилиндр с оксидным покрытием торца, чем достигается излучение электронов в одном направлении. Цилиндр надевается на форфоровую трубку, внутри которой помещается нить подогрева.

Управляющий электрод имеет форму цилиндра с отверстием в торце и служит для регулирования количества электронов в луче.

Для придания ускорения электронам и дальнейшей фокусировки луча применяются два цилиндрических анода.

Оба анода имеют положительный потенциал относительно катода. Первый из них меньший, второй - больший.

Электроны, попав в электрическое поле анодов отклоняются в направлении к оси луча и получают ускорение в направлении движения.

Фокусировка производится регулировкой потенциала первого анода.

Допустим, что электронный луч совпадает с осью трубки, приложив к отклоняющим пластинам постоянное напряжение, получим между ними электрическое поле, которое вызовет отклонение луча и луч встретится с экраном уже в другой точке, отстоящей от осевой линии.

Принципы работы мониторов на электронно-лучевой трубке

Мониторы с электронно-лучевой трубкой нашли широкое применение в составе компьютерных систем.

Простота конструкции, высокая надежность, точная цветопередача и отсутствие задержек (тех самых миллисекунд реакции матрицы в ЖК) – вот их основные преимущества.

Однако в последнее время ЭЛТ вытесняется более экономными и эргономичными ЖК-мониторами.

Принцип работы такого монитора основан на испускании потока электронов электронно-лучевой пушкой.

Поток электронов представляет из себя узкий луч.

Отклоняющая система кинескопа перемещает этот луч по горизонтали и вертикали, обеспечивая формирование изображения на всей поверхности экрана монитора.

Яркость изображения регулируется изменением интенсивности этого потока.

В цветных мониторах используются три пушки, и изображение формируется из сочетания трех цветов: красного, зеленого и синего.

Методы отклонения пучка

Существует два метода отклонения пучка электронов в ЭЛТ. В электростатическом методе используются две параллельные пластины, между которыми создается разность электрических потенциалов . Электростатическое поле, возникающее между пластинами, отклоняет электроны, попадающие в область действия поля. В электромагнитном методе пучок электронов управляется магнитным полем, создаваемым электрическим током, протекающим через катушку. При этом, как показано на рис., применяются два набора управляющих катушек (в телевизорах они называются отклоняющими катушками). Оба метода обеспечивают линейное отклонение.

Рис. Электростатический (а) и электромагнитный (б)

методы отклонения электронного пучка.

Однако метод электростатического отклонения имеет более широкий частотный диапазон, именно поэтому его применяют в осциллографах. Электромагнитное отклонение лучше подходит для высоковольтных трубок (кинескопов), работающих в телевизорах, и к тому же более компактно в реализации, поскольку обе катушки располагаются в одном и том же месте вдоль горловины телевизионной трубки.

Конструкция ЭЛТ

На рис. дано схематическое представление внутреннего устройства электронно-лучевой трубки с электростатической отклоняющей системой. Показаны различные электроды и соответствующие им потенциалы. Электроны, испускаемые катодом (или электронной пушкой), проходят через небольшое отверстие (апертуру) в сетке. Сетка, потенциал которой отрицателен по отношению к потенциалу катода, определяет интенсивность или число испускаемых электронов и, таким образом, яркость пятна на экране.

 

Рис. Электронно-лучевая трубка.