Краткие сведения о различных электронно-лучевых трубках

В электронных осциллографах используют главным образом электростатические ЭЛТ. В индикаторных устройствах радиолокационных и гидроакустических станций применяют, как правило, трубки с магнитным отклонением, а фокусировка может быть магнитной или электростатической. Индикаторные трубки обычно работают с так называемой яркостной отметкой, когда приходящие сигналы. подаются на модулятор трубки и отпирают ее, Применение магнитной отклоняющей системы в таких трубках позволяет уменьшить искажения изображений и улучшить фокусировку при больших отклонениях луча. Для одновременного наблюдения двух процессов выпускают двухлучевые трубки, имеющие в баллоне две однолучевые системы.

Специальные двухцветные индикаторные ЭЛТ, называемые элмитронами, имеют экран из двух люминофоров, дающих свечение разного цвета. В зависимости от энергии электронов луча получается свечение того или иного цвета. В прошлые годы выпускались запоминающие ЭЛТ, в которых передаваемое изображение можно было не только видеть на экране, но и зафиксировать, для того чтобы повторять его. Например, в потенциалоскопе перед экраном находится мелкоструктурная сетка, называемая мишенью и покрытая пленкой высококачественного диэлектрика с коэффициентом вторичной эмиссии больше единицы. Под ударами электронов луча в разных местах этой пленки возникает положительный заряд, который зависит от интенсивности луча. На пленке получается так называемый потенциальный рельеф, в разных точках которого изменение потенциала соответствует яркости разных точек передаваемого изображения. Зафиксированное таким образом изображение может храниться длительное время. Однако в последнее время запоминающие трубки уступили место различным устройствам памяти, применяемым в микроэлектронике.

Особое место занимают ЭЛТ с темновой записью, называемые скиатронами. У них в отличие от обычных ЭЛТ под действием электронного луча вещество экрана изменяет коэффициент отражения внешнего света и получается темное изображение на светлом экране.

Кинескопы для телевизионных приемников делают, как правило, с магнитным отклонением, и они имеют магнитную или электростатическую фокусировку. Магнитное отклонение в кинескопах позволяет улучшить фокусировку и увеличить яркость изображения, так как возможно применение более высокого анодного напряжения. Некоторые кинескопы оформляют в металлостеклянном баллоне.

Во многих кинескопах устраивают ионные ловушки, не допускающие попадания отрицательных ионов на экран и образования ионного пятна. Ловушки обычно работают по принципу разделения потоков электронов и ионов с помощью магнитного поля. Один из вариантов ионной ловушки показан на рис. 20.26. Ось катода, модулятора и экранирующего электрода расположена под углом к оси трубки, а ось анода имеет излом. Поток отрицательных ионов (сплошные линии) и электронов (штриховые линии), входя в анод, попадает в поперечное магнитное поле постоянного магнита (заштрихованная область). Ионы, обладающие большой массой, почти не отклоняются магнитным полем и попадают на анод. А траектории электронов искривляются, и электроны вылетают из отверстия анода. Постоянный магнит ловушки устанавливается снаружи трубки. Для нормальной работы кинескопа положение магнита подбирается.

Рис. 20.26. Схема ионной ловушки

Современные кинескопы имеют прямоугольный экран и угол отклонения электронного луча по диагонали 110°. Эти кинескопы по сравнению с более старыми, в которых угол отклонения луча был 70°, имеют меньшую длину.

Для получения телевизионного изображения на большом внешнем экране служат проекционные кинескопы, имеющие небольшой экран с очень ярким свечением. С помощью оптической системы изображение проецируется таким кинескопом на экран размером 1 — 2 м². Изображение еще большего размера можно получить с помощью кванто-скопа, представляющего собой ЭЛТ, у которой вместо обычного экрана так´ называемая матрица полупроводниковых лазеров, возбуждаемых электронным лучом.

Широкое применение получили в настоящее время цветные кинескопы. Принцип их работы основан на том, что для получения нужного цвета свечения необходимо осуществить смешение в разном соотношении трех основных цветов: синего, зеленого и красного, так как человеческий глаз имеет светочувствительные элементы трех типов, воспринимающие именно эти три цвета.

Экран цветного кинескопа содержит большое количество миниатюрных крупинок люминофоров, дающих синее, зеленое и красное свечение (например, по 500 000 крупинок для каждого цвета). На эти крупинки направляются электронные лучи от трех самостоятельных электронных прожекторов. Перед экраном в так называемом масочном кинескопе расположена маска — непрозрачная пластина с отверстиями, число которых равно числу люминофорных групп, т. е., например, 500000. С помощью сложной отклоняющей системы все три луча проходят через отверстие маски и попадают каждый на крупинку люминофора своего цвета. Развертывающее устройство заставляет лучи пробегать весь экран по строкам, а сигналы изображения модулируют лучи, изменяя их интенсивность. В результате в разных местах экрана получается свечение того или иного цвета большей или меньшей яркости, создающее передаваемое изображение.

Рис. 20.27. Структурная схема системы РЛС и ГАС с характроном

Характрон. В последние годы стали широко применяться так называемые знакопечатающие ЭЛТ, или ЭЛТ со знаковой индикацией. Они используются в качестве единого оконечного индикаторного прибора для группы радиолокационных и гидроакустических станций (РЛС и ГАС), установленных, например, на морских судах. Наибольшее распространение получил характрон. На рис. 20.27 показана система, в которую входит характрон. Несколько РЛС и ГАС подключены к электронно-вычислительной машине (ЭВМ), которая обрабатывает получаемые сигналы с информацией о тех или иных объектах. От ЭВМ сигналы поступают в специальное устройство управления характроном. Различные объекты, обнаруженные РЛС и ГАС, отображаются на экране характрона в виде небольших табличек, называемых формулярами и состоящих из нескольких знаков (буквы, цифры и т.п.). Одновременно видны формуляры различных объектов, причем они располагаются соответственно координатам объектов и отображают их передвижение (рис. 20.28). Таким образом, с помощью характрона можно наблюдать сразу всю окружающую обстановку, т. е. характрон заменяет несколько индикаторных ЭЛТ, подключавшихся в более старых системах к отдельным РЛС и ГАС. В этом заключается основное преимущество характрона.

Рис. 20.28. Формуляры на экране характрона

Принцип устройства одного из характронов показан на рис. 20.29. Электронный луч, изображенный штриховой линией, создается электронным прожектором ЭП. Две пары отклоняющих пластин, называемых выбирающими (ВП), направляют луч на матрицу М. Она представляет собой металлическую пластину с отверстиями в форме тех или иных знаков. Число отверстий может быть несколько десятков, а их размер не превышает десятых долей миллиметра и несколько меньше диаметра луча. На выбирающие пластины подаются необходимые напряжения от управляющего устройства, которым «командует» ЭВМ. После матрицы электронный луч в сечении приобретает форму соответствующего знака.

Так как, пройдя матрицу, луч отклоняется к стенке трубки, то с помощью фокусирующей катушки ФК и корректирующих пластин КП луч снова направляется вдоль оси трубки и проходит формулярные пластины ФП, служащие для небольшого отклонения луча в пределах формуляра. Конечно, напряжения на КП и ФП согласованы с напряжениями на ВП. Фокусирующая катушка имеет еще дополнительные обмотки для компенсации наклона знаков, возникающего под действием магнитного поля основной обмотки.

Для того чтобы формуляр был виден на экране именно в том месте, которое соответствует координатам данного объекта, служат адресные отклоняющие катушки АОК. Электронный прожектор работает при сравнительно невысоких напряжениях, и поэтому скорость электронов в луче не очень велика. Это позволяет отклонять луч с помощью не слишком больших напряжений и токов, что упрощает управляющее устройство. Для повышения яркости формуляров применяется послеускорение. Анод послеускорения АН сделан в виде проводящего винтового ленточного слоя с большим сопротивлением. Напряжение послеускорения постепенно возрастает от витка к витку такого анода, и это обеспечивает минимальные искажения изображения на экране. Конечно, существуют характроны и других типов, у которых вместо отклоняющих пластин применяются отклоняющие катушки и, наоборот, вместо отклоняющих катушек — отклоняющие пластины, а также имеются некоторые дополнительные детали.

Рис. 20.29. Принцип устройства характрона

Диаметр экрана у характронов может быть до нескольких десятков сантиметров. Размер знаков на экране 2,5 — 3,5 мм. Чтобы изображение формуляров на экране не мигало, оно повторяется 15 — 20 раз в секунду. Скорость работы современных характронов совместно с управляющим устройством такова, что за одну секунду могут формироваться десятки тысяч знаков.