-->
|
|
|
Ãëàâà 3. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ § 3.14. Ýëåêòðîííûå ïó÷êè. Ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ òðóáêà
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ýëåêòðîííûå ïó÷êè îáðàçóþòñÿ â ýëåêòðîííî-âàêóóìíûõ ïðèáîðàõ, èñïîëüçóþùèõ ÿâëåíèå òåðìîýëåêòðîííîé ýìèññèè. Åñëè â àíîäå ýëåêòðîííîé ëàìïû ñäåëàòü îòâåðñòèå, òî ÷àñòü ýëåêòðîíîâ, óñêîðåííûõ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì, ïðîëåòèò â îòâåðñòèå, îáðàçóÿ çà àíîäîì ýëåêòðîííûé ïó÷îê. Êîëè÷åñòâîì ýëåêòðîíîâ â ïó÷êå ìîæíî óïðàâëÿòü, ïîìåñòèâ ìåæäó êàòîäîì è àíîäîì äîïîëíèòåëüíûé ýëåêòðîä è èçìåíÿÿ åãî ïîòåíöèàë. Ýëåêòðîííûå ïó÷êè èìåþò ðÿä ñâîéñòâ, áëàãîäàðÿ êîòîðûì îíè íàõîäÿò øèðîêîå ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå. Ñâîéñòâà ýëåêòðîííûõ ïó÷êîâ è èõ ïðèìåíåíèåÝëåêòðîííûå ïó÷êè îáëàäàþò ýíåðãèåé. Ïîïàäàÿ íà òåëà, îíè âûçûâàþò èõ íàãðåâàíèå.  ñîâðåìåííîé òåõíèêå ýòî ñâîéñòâî èñïîëüçóþò äëÿ ýëåêòðîííîé ïëàâêè ñâåðõ÷èñòûõ ìåòàëëîâ â âàêóóìå. Ïðè ïîïàäàíèè íà ïëàñòèíêó èç ìåòàëëà áîëüøîé ïëîòíîñòè (âîëüôðàìà, ïëàòèíû) ýëåêòðîííûå ïó÷êè òîðìîçÿòñÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî âîçíèêàåò ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå. Ýòî ñâîéñòâî èñïîëüçóþò â ðåíòãåíîâñêèõ òðóáêàõ, î ÷åì áóäåò ðàññêàçàíî â äàëüíåéøåì. Íåêîòîðûå âåùåñòâà (ñòåêëî, ñóëüôèäû öèíêà è êàäìèÿ), áîìáàðäèðóåìûå ýëåêòðîíàìè, ñâåòÿòñÿ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñðåäè ìàòåðèàëîâ ýòîãî òèïà (ëþìèíîôîðîâ) ïðèìåíÿþòñÿ òàêèå, ó êîòîðûõ â ñâåòîâóþ ýíåðãèþ ïðåâðàùàåòñÿ äî 25% ýíåðãèè ýëåêòðîííîãî ïó÷êà. Ýëåêòðîííûå ïó÷êè îòêëîíÿþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì. Íàïðèìåð, ïðîõîäÿ ìåæäó ïëàñòèíàìè çàðÿæåííîãî êîíäåíñàòîðà, ýëåêòðîíû îòêëîíÿþòñÿ îò îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííîé ïëàñòèíû ê ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîé (ðèñ. 3.39). Ýëåêòðîííûå ïó÷êè îòêëîíÿþòñÿ òàêæå â ìàãíèòíîì ïîëå. Ïðîëåòàÿ íàä ñåâåðíûì ïîëþñîì ìàãíèòà, ýëåêòðîíû îòêëîíÿþòñÿ âëåâî, à ïðîëåòàÿ íàä þæíûì ïîëþñîì —^âïðàâî (ðèñ. 3.40). Îòêëîíåíèå ýëåêòðîííûõ ïîòîêîâ, èäóùèõ îò Ñîëíöà, â ìàãíèòíîì ïîëå Çåìëè ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ñâå÷åíèå ãàçîâ âåðõíèõ ñëîåâ àòìîñôåðû (ïîëÿðíûå ñèÿíèÿ) íàáëþäàåòñÿ òîëüêî ó ïîëþñîâ.
Âîçìîæíîñòü óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîííûì ïó÷êîì ñ ïîìîùüþ ýëåêòðè÷åñêîãî èëè ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ñâå÷åíèå ïîä äåéñòâèåì ïó÷êà ïîêðûòîãî ëþìèíîôîðîì ýêðàíà íàõîäèò ïðèìåíåíèå â ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêå. Ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ òðóáêàÓñòðîéñòâî ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 3.41. Òðóáêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âàêóóìíûé áàëëîí, èçãîòîâëåííûé â âèäå êîëáû, ðàñøèðåííîé ñ îäíîé ñòîðîíû. Ðàñøèðåííîå äíî êîëáû ïîêðûòî ëþìèíîôîðîì è îáðàçóåò ýêðàí òðóáêè.  óçêîì êîíöå òðóáêè ïîìåùåí èñòî÷íèê áûñòðûõ ýëåêòðîíîâ — ýëåêòðîííàÿ ïóøêà (ðèñ. 3.42). Îíà ñîñòîèò èç íàêàëèâàåìîãî îêñèäíîãî êàòîäà Ê è òðåõ êîàêñèàëüíûõ öèëèíäðîâ: óïðàâëÿþùåãî ýëåêòðîäà (ñåòêè) Ì, ïåðâîãî àíîäà À1 è âòîðîãî àíîäà À2.
Ýëåêòðîíû èñïóñêàþòñÿ íàãðåòûì îêñèäíûì ñëîåì òîðöà öèëèíäðè÷åñêîãî êàòîäà è ïðîõîäÿò ÷åðåç îòâåðñòèå â öèëèíäðè÷åñêîì óïðàâëÿþùåì ýëåêòðîäå. Óïðàâëÿþùèé ýëåêòðîä èìååò îòðèöàòåëüíûé ïîòåíöèàë îòíîñèòåëüíî êàòîäà (-20...-70 Â) è ñæèìàåò ñâîèì ïîëåì âûõîäÿùèé èç êàòîäà ýëåêòðîííûé ïó÷îê. Èçìåíÿÿ ýòîò ïîòåíöèàë, ìîæíî èçìåíÿòü êîëè÷åñòâî ýëåêòðîíîâ â ïó÷êå, ò. å. åãî èíòåíñèâíîñòü. Êàæäûé àíîä ñîñòîèò èç äèñêîâ ñ íåáîëüøèìè îòâåðñòèÿìè, âñòàâëåííûõ â ìåòàëëè÷åñêèé öèëèíäð. Ïîòåíöèàë ïåðâîãî àíîäà ïîëîæèòåëåí îòíîñèòåëüíî êàòîäà, à ïîòåíöèàë âòîðîãî àíîäà ïîëîæèòåëåí îòíîñèòåëüíî ïåðâîãî àíîäà. Ýëåêòðè÷åñêèå ïîëÿ ìåæäó ýëåêòðîäîì Ì è àíîäîì À1, à òàêæå ìåæäó àíîäàìè À1 è À2, óñêîðÿþùèå ýëåêòðîíû, ïîêàçàíû íà ðèñóíêå 3.42 ïðè ïîìîùè ýêâèïîòåíöèàëüíûõ ïîâåðõíîñòåé. Ôîðìà, ðàñïîëîæåíèå è ïîòåíöèàëû àíîäîâ âûáðàíû òàê, ÷òîáû íàðÿäó ñ óñêîðåíèåì ýëåêòðîíîâ ïðîèñõîäèëà è ôîêóñèðîâêà ýëåêòðîííîãî ïó÷êà, ò. å. óìåíüøåíèå ïëîùàäè åãî ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ. Íà ýêðàíå, â òîì ìåñòå, êóäà ïîïàäàåò ýëåêòðîííûé ïó÷îê (óçêî ñôîêóñèðîâàííûé ýëåêòðîííûé ïó÷îê èíîãäà íàçûâàþò ýëåêòðîííûì ëó÷îì), âîçíèêàåò ñâå÷åíèå.
Ïîñëå ýëåêòðîííîé ïóøêè ñôîêóñèðîâàííûé ýëåêòðîííûé ïó÷îê íà ïóòè ê ýêðàíó ïðîõîäèò ïîñëåäîâàòåëüíî ìåæäó äâóìÿ ïàðàìè óïðàâëÿþùèõ ïëàñòèí, ïîäîáíûõ ïëàñòèíàì ïëîñêîãî êîíäåíñàòîðà. Åñëè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ìåæäó ïëàñòèíàìè íåò, òî ïó÷îê íå îòêëîíÿåòñÿ è ñâåòÿùàÿñÿ òî÷êà ðàñïîëàãàåòñÿ â öåíòðå ýêðàíà. Ïðè ñîîáùåíèè ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ âåðòèêàëüíî ðàñïîëîæåííûì ïëàñòèíàì ïó÷îê ñìåùàåòñÿ â ãîðèçîíòàëüíîì íàïðàâëåíèè, à ïðè ñîîáùåíèè ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ãîðèçîíòàëüíûì ïëàñòèíàì îí ñìåùàåòñÿ â âåðòèêàëüíîì íàïðàâëåíèè. Îäíîâðåìåííîå èñïîëüçîâàíèå äâóõ ïàð ïëàñòèí ïîçâîëÿåò ïåðåìåùàòü ñâåòÿùóþñÿ òî÷êó ïî ýêðàíó â ëþáîì íàïðàâëåíèè. Ìàëàÿ ìàññà ýëåêòðîíîâ â ýëåêòðîííîì ïó÷êå îáåñïå÷èâàåò ìàëóþ èíåðöèîííîñòü ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè: ýëåêòðîííûé ïó÷îê ïðàêòè÷åñêè ìãíîâåííî ðåàãèðóåò íà èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ íà óïðàâëÿþùèõ ïëàñòèíàõ. Íà ýòîì ñâîéñòâå ýëåêòðîííûõ ïó÷êîâ îñíîâàíî èñïîëüçîâàíèå ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêè â ýëåêòðîííîì îñöèëëîãðàôå* — ïðèáîðå, êîòîðûé ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ áûñòðîïåðåìåííûõ ïðîöåññîâ â ýëåêòðè÷åñêèõ öåïÿõ. * Îò ëàò. oscillo — êà÷àþñü è ãðå÷. grápho‾ — ïèøó.  ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé òðóáêå, ïðèìåíÿåìîé â òåëåâèçîðå (òàê íàçûâàåìîì êèíåñêîïå), óïðàâëåíèå ýëåêòðîííûì ïó÷êîì îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ýòî ïîëå ñîçäàþò êàòóøêè, íàäåòûå íà ãîðëîâèíó òðóáêè. ÄèñïëåéØèðîêîå ïðèìåíåíèå èìåþò ýëåêòðîííî-ëó÷åâûå òðóáêè â ïðèñîåäèíÿåìûõ ê ýëåêòðîííî-âû÷èñëèòåëüíûì ìàøèíàì (ÝÂÌ) óñòðîéñòâàõ — äèñïëåÿõ. Íà ýêðàí äèñïëåÿ, ïîäîáíûé ýêðàíó òåëåâèçîðà, ïîñòóïàåò èíôîðìàöèÿ, çàïèñàííàÿ è ïåðåðàáîòàííàÿ ÝÂÌ. Ìîæíî íåïîñðåäñòâåííî âèäåòü òåêñò íà ëþáîì ÿçûêå, ãðàôèêè ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ, èçîáðàæåíèÿ ðåàëüíûõ îáúåêòîâ, à òàêæå âîîáðàæàåìûå îáúåêòû, ïîä÷èíÿþùèåñÿ çàêîíàì, çàïèñàííûì â ïðîãðàììå ÝÂÌ.
|
|
|