Электронная пушка
Электронная пушка, электронный прожектор — устройство, с помощью которого получают пучок электронов с заданной кинетической энергией и заданной конфигурации. Чаще всего используется в кинескопах и других электронно-лучевых трубках, СВЧ-приборах (например в лампах бегущей волны), а также в различных приборах таких как электронные микроскопы и ускорители заряженных частиц.
Работа электронной пушки возможна только в условиях глубокого вакуума, чтобы пучок электронов не рассеивался при столкновении с молекулами атмосферных газов.
Устройство
➀ Горячий катод
➁ Модулятор (Цилиндр Венельта)
➂ Анод
UH - напряжение накала
UW - напряжение модулятора
UA - ускоряющее анодное напряжение
Электронная пушка состоит из катода, управляющего электрода (модулятора), ускоряющего электрода, и одного и более анодов. При наличии двух и более анодов, за первым анодом закрепляется термин фокусирующий электрод.
Катод
Катод создает поток электронов, которые исходят с его нагретой поверхности вследствие термоэлектронной эмиссии. Также, существуют электронные пушки с автоэмиссионным (холодным) катодом.
По способу подогрева катоды подразделяются на катоды прямого и косвенного накала.
Катод косвенного накала
В электронных пушках, применяемых в ЭЛТ, используется оксидный катод косвенного накала. Он обеспечивает достаточную эмиссию при относительно невысокой температуре 780—820 °С. При такой температуре катод обладает достаточной долговечностью, и для его подогрева требуется небольшая мощность. Катод и подогреватель образуют катодно-подогревный узел (КПУ).
КПУ представляет собой полую гильзу с плоским дном. На внешнюю поверхность дна гильзы нанесён оксидный слой, а внутри гильзы расположен подогреватель в виде спирали из проволоки с высоким удельным сопротивлением. Цепь подогревателя электрически изолирована от катода.
Оксидный слой представляет собой кристаллы твердого раствора окислов щёлочноземельных металлов — бария, кальция и стронция (BaO, CaO, SrO) или борид лантана, редко к смеси оксидов добавляется оксид тория (оксидно-торированный катод, в современной электровакуумной технике уже не применяется). Он окончательно формируется в процессе термовакуумной обработки ЭЛТ. В процессе откачки, при достижении необходимого уровня вакуума, катод прогревается с помощью внешнего индуктора, а затем и обычным путём, с помощью подогревателя, работающего в форсированном режиме. В результате в исходных веществах, нанесённых на поверхность катода, протекают химические реакции и выделяются газы. Этот процесс называют активацией и тренировкой катода. В свою очередь, неправильный температурный режим в процессе эксплуатации (питание подогревателя повышенным или пониженным напряжением), а также ухудшение вакуума, ведёт к деструктивным механическим и химическим процессам в оксидном слое катода, что ускоряет наступление отказа электронной пушки из-за потери эмиссии (невозможности получить необходимый ток катода). Максимальный ток катода, который должна обеспечивать электронная пушка, применяемая в кинескопах, составляет порядка 200—300 мкА.
Катод прямого накала
Катод прямого накала представляет собой металлическую нить из металла с высоким удельным электрическим сопротивлением, которая сама является источником термоэлектронной эмиссии. Имеет меньшую долговечность по сравнению с катодом косвенного накала. Катод прямого накала потребляет меньшую мощность, поэтому применялся в малогабаритных кинескопах телевизоров с автономным питанием от батареек или бортсети автомобиля. Также находит применение в электронных пушках с большим током луча.
Модулятор
Модулятор представляет собой цилиндрический стакан, накрывающий катод. В центре его дна имеется калиброванное отверстие, которое называется несущая диафрагма. С её помощью начинается формирование нужной толщины электронного пучка. Модулятор ближе всех остальных электродов расположен к катоду (расстояние между оксидной поверхностью катода и отверстием модулятора составляет 0,08—0,20 ± 0,01 мм), поэтому его потенциал наиболее значительно влияет на ток электронного луча, отсюда и его название.
Назначение и действие модулятора подобно назначению и действию управляющей сетки в электронной лампе. Зависимость тока электронного луча от потенциала модулятора называется модуляционной характеристикой электронной пушки. На модуляторе в каждый момент времени должен быть отрицательный потенциал относительно катода. Его постоянная составляющая задаёт постоянную составляющую тока электронной пушки и, следовательно, яркость свечения экрана ЭЛТ. Если абсолютное значение отрицательного потенциала на модуляторе будет превышать величину запирающего напряжения, ток электронного луча будет равен нулю.
Модулирующее напряжение (например, напряжение видеосигнала) должно изменять разность потенциалов между катодом и модулятором. В современных телевизорах и мониторах на модуляторах присутствует потенциал, близкий к нулю (модуляторы либо непосредственно соединены с общим проводом устройства, либо на них подаются гасящие импульсы кадровой и строчной развертки отрицательной полярности), а напряжение видеосигнала положительной полярности, снимаемое с видеоусилителя, подаётся на катод. От его размаха (десятки вольт) зависит контрастность изображения, а от постоянной составляющей — яркость.
Ускоряющий электрод
Ускоряющий электрод представляет собой полый цилиндр, расположенный на оси электронной пушки. На него подаётся положительный потенциал в несколько сотен вольт, он располагается между модулятором и фокусирующим электродом, и выполняет несколько функций:
- сообщает электронам начальную скорость в пределах электронной пушки;
- между ускоряющим электродом и анодом образуется дополнительная электростатическая линза, уменьшающая угол расхождения пучка перед входом в главную линзу, которую образуют аноды;
- экранирует прикатодное пространство от поля анода (действует подобно экранной сетке в электронной лампе), вследствие чего колебания анодного напряжения не сказываются на токе пучка и не приводят к колебаниям яркости свечения экрана ЭЛТ;
В цветных кинескопах регулировкой ускоряющего напряжения добиваются максимально возможной идентичности модуляционных характеристик трёх электронных пушек, что необходимо для обеспечения баланса белого.
Аноды
Конструкция анодов аналогична конструкции ускоряющего электрода. Цилиндр второго анода имеет выходную диафрагму. Она пропускает электроны, траектория которых имеет малое отклонение от оси электронной пушки. Высокие положительные потенциалы, приложенные к анодам, придают пролетающим сквозь них электронам необходимую скорость. В ЭЛТ с электростатической фокусировкой луча фокусирующий электрод и анод образуют главную электростатическую линзу, которая фокусирует электронный пучок на экран. Фокусное расстояние этой линзы зависит от их геометрии, расстояния между ними и соотношения их потенциалов. Оно регулируется путём изменения потенциала на фокусирующем электроде для достижения максимально резкого изображения. Потенциал фокусирующего электрода цветных кинескопов составляет примерно 6—8 кВ, черно-белых кинескопов и осциллографических трубок — около 1 кВ. Потенциал второго анода цветных кинескопов составляет 25—30 кВ, чёрно-белых — 8—16 кВ, осциллографических трубок — 1—2 кВ.
Электронные пушки с большим током луча
С ускоряющим электродом вблизи катода
В некоторых случаях, когда требуется снимать с катода большие токи, применяется другой принцип построения прикатодной части пушки. Перед катодом располагается ускоряющий электрод, имеющий положительный потенциал в несколько вольт, далее — управляющий электрод, имеющий более высокий потенциал. В результате, для формирования пучка используются электроны, испущенные со всей активной поверхности катода, а не только с центральной области напротив диафрагмы модулятора, как в обычной пушке. Управление током луча осуществляется изменением положительного потенциала на управляющем электроде, играющем роль модулятора. При этом в цепи управляющего электрода протекает ток, не превышающий 100 мкА.
С магнитной фокусировкой луча
Электронная пушка с магнитной фокусировкой луча состоит из катода, модулятора, ускоряющего электрода и анода, фокусирующий электрод отсутствует. Главная фокусирующая линза создаётся магнитным полем аксиально-симметричной катушки, надеваемой на горловину ЭЛТ. Точная фокусировка электронного пучка осуществляется регулировкой постоянного тока фокусирующей катушки. Такая пушка обеспечивает больший ток пучка по сравнению с пушкой, имеющей электростатическую фокусировку. Это связано с тем, что её анод не имеет диафрагмы, и для формирования пучка используется весь ток катода, а не его часть, как в пушках с электростатической фокусировкой (0,1—0,5).
Другим преимуществом магнитной фокусировки является меньший размер электронного пятна на экране. Это связано с большим диаметром фокусирующей катушки по сравнению с диаметром электродов электростатической линзы. Чем больше отношение диаметра электронной линзы (катушки или электрода) к диаметру пучка, проходящего через линзу, тем выше качество фокусировки.
Примечания
- ГОСТ 17791-82 «Приборы электронно-лучевые. Термины и определения» предписывает использовать именно термин «электронный прожектор»; использование эквивалентного «электронная пушка» не допускается.
Литература
- Алямовский И. В. Электронные пучки и электронные пушки. — М.: Советское радио, 1966. — 231 с.
- Тараненко, В. П. Электронные пушки. — Киев: Техника, 1964. — 180 с.
- Молоковский С. И., Сушков А. Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 304 с. — ISBN 5-283-03973-0.
- Вуколов Н. И., Гербин А. И., Котовщиков Г. С. Приёмные электронно-лучевые трубки : Справочник.. — М.: Радио и связь, 1993. — 576 с. — ISBN 5-256-00694-0.
В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Электронная пушка, Что такое Электронная пушка? Что означает Электронная пушка?
Elektronnaya pushka elektronnyj prozhektor ustrojstvo s pomoshyu kotorogo poluchayut puchok elektronov s zadannoj kineticheskoj energiej i zadannoj konfiguracii Chashe vsego ispolzuetsya v kineskopah i drugih elektronno luchevyh trubkah SVCh priborah naprimer v lampah begushej volny a takzhe v razlichnyh priborah takih kak elektronnye mikroskopy i uskoriteli zaryazhennyh chastic Elektronnaya pushka v sostave elektronno luchevoj trubki Rabota elektronnoj pushki vozmozhna tolko v usloviyah glubokogo vakuuma chtoby puchok elektronov ne rasseivalsya pri stolknovenii s molekulami atmosfernyh gazov Elektronnaya pushka oscillografa UstrojstvoShema elektronnoj pushki s katodom pryamogo nakala Goryachij katod Modulyator Cilindr Venelta Anod UH napryazhenie nakala UW napryazhenie modulyatora UA uskoryayushee anodnoe napryazhenieElektronnaya pushka lampy begushej volny v razreze Elektronnaya pushka sostoit iz katoda upravlyayushego elektroda modulyatora uskoryayushego elektroda i odnogo i bolee anodov Pri nalichii dvuh i bolee anodov za pervym anodom zakreplyaetsya termin fokusiruyushij elektrod Katod Katod sozdaet potok elektronov kotorye ishodyat s ego nagretoj poverhnosti vsledstvie termoelektronnoj emissii Takzhe sushestvuyut elektronnye pushki s avtoemissionnym holodnym katodom Po sposobu podogreva katody podrazdelyayutsya na katody pryamogo i kosvennogo nakala Katod kosvennogo nakala V elektronnyh pushkah primenyaemyh v ELT ispolzuetsya oksidnyj katod kosvennogo nakala On obespechivaet dostatochnuyu emissiyu pri otnositelno nevysokoj temperature 780 820 S Pri takoj temperature katod obladaet dostatochnoj dolgovechnostyu i dlya ego podogreva trebuetsya nebolshaya moshnost Katod i podogrevatel obrazuyut katodno podogrevnyj uzel KPU KPU predstavlyaet soboj poluyu gilzu s ploskim dnom Na vneshnyuyu poverhnost dna gilzy nanesyon oksidnyj sloj a vnutri gilzy raspolozhen podogrevatel v vide spirali iz provoloki s vysokim udelnym soprotivleniem Cep podogrevatelya elektricheski izolirovana ot katoda Oksidnyj sloj predstavlyaet soboj kristally tverdogo rastvora okislov shyolochnozemelnyh metallov bariya kalciya i stronciya BaO CaO SrO ili borid lantana redko k smesi oksidov dobavlyaetsya oksid toriya oksidno torirovannyj katod v sovremennoj elektrovakuumnoj tehnike uzhe ne primenyaetsya On okonchatelno formiruetsya v processe termovakuumnoj obrabotki ELT V processe otkachki pri dostizhenii neobhodimogo urovnya vakuuma katod progrevaetsya s pomoshyu vneshnego induktora a zatem i obychnym putyom s pomoshyu podogrevatelya rabotayushego v forsirovannom rezhime V rezultate v ishodnyh veshestvah nanesyonnyh na poverhnost katoda protekayut himicheskie reakcii i vydelyayutsya gazy Etot process nazyvayut aktivaciej i trenirovkoj katoda V svoyu ochered nepravilnyj temperaturnyj rezhim v processe ekspluatacii pitanie podogrevatelya povyshennym ili ponizhennym napryazheniem a takzhe uhudshenie vakuuma vedyot k destruktivnym mehanicheskim i himicheskim processam v oksidnom sloe katoda chto uskoryaet nastuplenie otkaza elektronnoj pushki iz za poteri emissii nevozmozhnosti poluchit neobhodimyj tok katoda Maksimalnyj tok katoda kotoryj dolzhna obespechivat elektronnaya pushka primenyaemaya v kineskopah sostavlyaet poryadka 200 300 mkA Katod pryamogo nakala Katod pryamogo nakala predstavlyaet soboj metallicheskuyu nit iz metalla s vysokim udelnym elektricheskim soprotivleniem kotoraya sama yavlyaetsya istochnikom termoelektronnoj emissii Imeet menshuyu dolgovechnost po sravneniyu s katodom kosvennogo nakala Katod pryamogo nakala potreblyaet menshuyu moshnost poetomu primenyalsya v malogabaritnyh kineskopah televizorov s avtonomnym pitaniem ot batareek ili bortseti avtomobilya Takzhe nahodit primenenie v elektronnyh pushkah s bolshim tokom lucha Modulyator Modulyator predstavlyaet soboj cilindricheskij stakan nakryvayushij katod V centre ego dna imeetsya kalibrovannoe otverstie kotoroe nazyvaetsya nesushaya diafragma S eyo pomoshyu nachinaetsya formirovanie nuzhnoj tolshiny elektronnogo puchka Modulyator blizhe vseh ostalnyh elektrodov raspolozhen k katodu rasstoyanie mezhdu oksidnoj poverhnostyu katoda i otverstiem modulyatora sostavlyaet 0 08 0 20 0 01 mm poetomu ego potencial naibolee znachitelno vliyaet na tok elektronnogo lucha otsyuda i ego nazvanie Naznachenie i dejstvie modulyatora podobno naznacheniyu i dejstviyu upravlyayushej setki v elektronnoj lampe Zavisimost toka elektronnogo lucha ot potenciala modulyatora nazyvaetsya modulyacionnoj harakteristikoj elektronnoj pushki Na modulyatore v kazhdyj moment vremeni dolzhen byt otricatelnyj potencial otnositelno katoda Ego postoyannaya sostavlyayushaya zadayot postoyannuyu sostavlyayushuyu toka elektronnoj pushki i sledovatelno yarkost svecheniya ekrana ELT Esli absolyutnoe znachenie otricatelnogo potenciala na modulyatore budet prevyshat velichinu zapirayushego napryazheniya tok elektronnogo lucha budet raven nulyu Moduliruyushee napryazhenie naprimer napryazhenie videosignala dolzhno izmenyat raznost potencialov mezhdu katodom i modulyatorom V sovremennyh televizorah i monitorah na modulyatorah prisutstvuet potencial blizkij k nulyu modulyatory libo neposredstvenno soedineny s obshim provodom ustrojstva libo na nih podayutsya gasyashie impulsy kadrovoj i strochnoj razvertki otricatelnoj polyarnosti a napryazhenie videosignala polozhitelnoj polyarnosti snimaemoe s videousilitelya podayotsya na katod Ot ego razmaha desyatki volt zavisit kontrastnost izobrazheniya a ot postoyannoj sostavlyayushej yarkost Uskoryayushij elektrod Uskoryayushij elektrod predstavlyaet soboj polyj cilindr raspolozhennyj na osi elektronnoj pushki Na nego podayotsya polozhitelnyj potencial v neskolko soten volt on raspolagaetsya mezhdu modulyatorom i fokusiruyushim elektrodom i vypolnyaet neskolko funkcij soobshaet elektronam nachalnuyu skorost v predelah elektronnoj pushki mezhdu uskoryayushim elektrodom i anodom obrazuetsya dopolnitelnaya elektrostaticheskaya linza umenshayushaya ugol rashozhdeniya puchka pered vhodom v glavnuyu linzu kotoruyu obrazuyut anody ekraniruet prikatodnoe prostranstvo ot polya anoda dejstvuet podobno ekrannoj setke v elektronnoj lampe vsledstvie chego kolebaniya anodnogo napryazheniya ne skazyvayutsya na toke puchka i ne privodyat k kolebaniyam yarkosti svecheniya ekrana ELT V cvetnyh kineskopah regulirovkoj uskoryayushego napryazheniya dobivayutsya maksimalno vozmozhnoj identichnosti modulyacionnyh harakteristik tryoh elektronnyh pushek chto neobhodimo dlya obespecheniya balansa belogo Anody Konstrukciya anodov analogichna konstrukcii uskoryayushego elektroda Cilindr vtorogo anoda imeet vyhodnuyu diafragmu Ona propuskaet elektrony traektoriya kotoryh imeet maloe otklonenie ot osi elektronnoj pushki Vysokie polozhitelnye potencialy prilozhennye k anodam pridayut proletayushim skvoz nih elektronam neobhodimuyu skorost V ELT s elektrostaticheskoj fokusirovkoj lucha fokusiruyushij elektrod i anod obrazuyut glavnuyu elektrostaticheskuyu linzu kotoraya fokusiruet elektronnyj puchok na ekran Fokusnoe rasstoyanie etoj linzy zavisit ot ih geometrii rasstoyaniya mezhdu nimi i sootnosheniya ih potencialov Ono reguliruetsya putyom izmeneniya potenciala na fokusiruyushem elektrode dlya dostizheniya maksimalno rezkogo izobrazheniya Potencial fokusiruyushego elektroda cvetnyh kineskopov sostavlyaet primerno 6 8 kV cherno belyh kineskopov i oscillograficheskih trubok okolo 1 kV Potencial vtorogo anoda cvetnyh kineskopov sostavlyaet 25 30 kV chyorno belyh 8 16 kV oscillograficheskih trubok 1 2 kV Elektronnye pushki s bolshim tokom luchaS uskoryayushim elektrodom vblizi katoda V nekotoryh sluchayah kogda trebuetsya snimat s katoda bolshie toki primenyaetsya drugoj princip postroeniya prikatodnoj chasti pushki Pered katodom raspolagaetsya uskoryayushij elektrod imeyushij polozhitelnyj potencial v neskolko volt dalee upravlyayushij elektrod imeyushij bolee vysokij potencial V rezultate dlya formirovaniya puchka ispolzuyutsya elektrony ispushennye so vsej aktivnoj poverhnosti katoda a ne tolko s centralnoj oblasti naprotiv diafragmy modulyatora kak v obychnoj pushke Upravlenie tokom lucha osushestvlyaetsya izmeneniem polozhitelnogo potenciala na upravlyayushem elektrode igrayushem rol modulyatora Pri etom v cepi upravlyayushego elektroda protekaet tok ne prevyshayushij 100 mkA S magnitnoj fokusirovkoj lucha Elektronnaya pushka s magnitnoj fokusirovkoj lucha sostoit iz katoda modulyatora uskoryayushego elektroda i anoda fokusiruyushij elektrod otsutstvuet Glavnaya fokusiruyushaya linza sozdayotsya magnitnym polem aksialno simmetrichnoj katushki nadevaemoj na gorlovinu ELT Tochnaya fokusirovka elektronnogo puchka osushestvlyaetsya regulirovkoj postoyannogo toka fokusiruyushej katushki Takaya pushka obespechivaet bolshij tok puchka po sravneniyu s pushkoj imeyushej elektrostaticheskuyu fokusirovku Eto svyazano s tem chto eyo anod ne imeet diafragmy i dlya formirovaniya puchka ispolzuetsya ves tok katoda a ne ego chast kak v pushkah s elektrostaticheskoj fokusirovkoj 0 1 0 5 Drugim preimushestvom magnitnoj fokusirovki yavlyaetsya menshij razmer elektronnogo pyatna na ekrane Eto svyazano s bolshim diametrom fokusiruyushej katushki po sravneniyu s diametrom elektrodov elektrostaticheskoj linzy Chem bolshe otnoshenie diametra elektronnoj linzy katushki ili elektroda k diametru puchka prohodyashego cherez linzu tem vyshe kachestvo fokusirovki PrimechaniyaGOST 17791 82 Pribory elektronno luchevye Terminy i opredeleniya predpisyvaet ispolzovat imenno termin elektronnyj prozhektor ispolzovanie ekvivalentnogo elektronnaya pushka ne dopuskaetsya LiteraturaAlyamovskij I V Elektronnye puchki i elektronnye pushki M Sovetskoe radio 1966 231 s Taranenko V P Elektronnye pushki Kiev Tehnika 1964 180 s Molokovskij S I Sushkov A D Intensivnye elektronnye i ionnye puchki M Energoatomizdat 1991 304 s ISBN 5 283 03973 0 Vukolov N I Gerbin A I Kotovshikov G S Priyomnye elektronno luchevye trubki Spravochnik M Radio i svyaz 1993 576 s ISBN 5 256 00694 0 V state est spisok istochnikov no ne hvataet snosok Bez snosok slozhno opredelit iz kakogo istochnika vzyato kazhdoe otdelnoe utverzhdenie Vy mozhete uluchshit statyu prostaviv snoski na istochniki podtverzhdayushie informaciyu Svedeniya bez snosok mogut byt udaleny 23 fevralya 2023
