Kopš 1902. gada Boriss Ļvovičs Rosings strādā ar Brauna cauruli. 1907. gada 25. jūlijā viņš iesniedza pieteikumu izgudrojuma “Metode elektriskā transmisija attēli no attāluma." Stars tika skenēts caurulē ar magnētiskajiem laukiem, un signāls tika modulēts (spilgtuma maiņa), izmantojot kondensatoru, kas varēja novirzīt staru vertikāli, tādējādi mainot elektronu skaitu, kas caur diafragmu iet uz ekrānu. 1911. gada 9. maijā Krievijas Tehniskās biedrības sanāksmē Rosings demonstrēja vienkāršu ģeometrisku figūru televīzijas attēlu pārraidi un to uztveršanu ar reproducēšanu uz CRT ekrāna.

20. gadsimta sākumā un vidū nozīmīga loma CRT attīstībā bija Vladimiram Zvorikinam, Alenam Dumontam un citiem.

Klasifikācija

Saskaņā ar elektronu stara novirzīšanas metodi visi CRT ir sadalīti divās grupās: ar elektromagnētisko novirzi (indikatora CRT un attēla lampas) un ar elektrostatisko novirzi (oscilogrāfiskie CRT un ļoti neliela daļa no indikatora CRT).

Pamatojoties uz spēju saglabāt ierakstīto attēlu, CRT tiek iedalītas lampās bez atmiņas un lampās ar atmiņu (indikators un osciloskops), kuru dizainā ir iekļauti īpaši atmiņas elementi (vienības), ar kuru palīdzību var reproducēt reiz ierakstītu attēlu. daudzas reizes.

Pamatojoties uz ekrāna krāsu, CRT ir sadalīti vienkrāsainos un daudzkrāsainos. Vienkrāsains var būt dažāda krāsa mirdzums: balts, zaļš, zils, sarkans un citi. Daudzkrāsainos pēc darbības principa iedala divkrāsu un trīskrāsu. Divu krāsu indikatoru CRT, ekrāna spīduma krāsa mainās vai nu pārslēdzot augstu spriegumu, vai mainot elektronu stara strāvas blīvumu. Trīskrāsu (pamatojoties uz pamatkrāsām) - krāsu attēla lampas, ekrāna daudzkrāsu mirdzumu nodrošina īpašs elektronoptiskās sistēmas dizains, krāsu atdalīšanas maska ​​un ekrāns.

Oscilogrāfiskie CRT ir sadalīti zemfrekvences un mikroviļņu diapazona caurulēs. Pēdējās konstrukcijas izmanto diezgan sarežģītu sistēmu elektronu stara novirzīšanai.

Attēlu lampas iedala televizorā, monitorā un projekcijā (izmanto video projektoros). Monitoru kineskopiem ir mazāks maskas solis nekā televīzijas, un projekcijas kineskopiem ir palielināts ekrāna spilgtums. Tie ir vienkrāsaini, un tiem ir sarkans, zaļš un Zilā krāsa ekrāna spīdums.

Dizains un darbības princips

Visparīgie principi

Melnbaltā kineskopa ierīce

Cilindrā 9 tiek izveidots dziļš vakuums - vispirms tiek izsūknēts gaiss, pēc tam visas kineskopa metāla daļas tiek uzkarsētas ar induktors, lai atbrīvotu absorbētās gāzes, tiek izmantots geteris, lai pakāpeniski absorbētu atlikušo gaisu.

Lai izveidotu elektronu staru 2 , tiek izmantota ierīce, ko sauc par elektronu lielgabalu. Katods 8 , silda ar kvēldiegu 5 , izstaro elektronus. Lai palielinātu elektronu emisiju, katods ir pārklāts ar vielu, kurai ir zema darba funkcija (lielākie CRT ražotāji šim nolūkam izmanto savas patentētās tehnoloģijas). Mainot spriegumu uz vadības elektroda ( modulators) 12 var mainīt elektronu stara intensitāti un attiecīgi arī attēla spilgtumu (ir arī modeļi ar katoda vadību). Papildus vadības elektrodam mūsdienu CRT pistolē ir fokusēšanas elektrods (līdz 1961. gadam sadzīves attēla lampās tika izmantota elektromagnētiskā fokusēšana, izmantojot fokusēšanas spoli 3 ar serdi 11 ), kas paredzēts, lai fokusētu punktu uz kineskopa ekrāna par punktu, paātrinošu elektrodu elektronu papildu paātrināšanai pistolē un anodā. Pēc pistoles atstāšanas elektronus paātrina anods 14 , kas ir kineskopa konusa iekšējās virsmas metalizēts pārklājums, kas savienots ar tāda paša nosaukuma pistoles elektrodu. Krāsu attēla lampās ar iekšējo elektrostatisko ekrānu tas ir savienots ar anodu. Vairākās agrīno modeļu attēla lampās, piemēram, 43LK3B, konuss bija izgatavots no metāla un attēloja pašu anodu. Spriegums pie anoda svārstās no 7 līdz 30 kilovoltiem. Vairākos maza izmēra oscilogrāfiskajos CRT anods ir tikai viens no elektronu lielgabala elektrodiem, un to apgādā ar spriegumu līdz pat vairākiem simtiem voltu.

Pēc tam stars iet caur novirzes sistēmu 1 , kas var mainīt stara virzienu (attēlā parādīta magnētiskās novirzes sistēma). Televīzijas CRT izmanto magnētiskās novirzes sistēmu, jo tā nodrošina lielus novirzes leņķus. Oscilogrāfiskajos CRT izmanto elektrostatiskās novirzes sistēmu, jo tā nodrošina lielāku veiktspēju.

Elektronu stars ietriecas ekrānā 10 , pārklāts ar fosforu 4 . Elektronu bombardēts, luminofors spīd, un ātri kustīgs mainīga spilgtuma plankums rada attēlu uz ekrāna.

Fosfors iegūst no elektroniem negatīvs lādiņš, un sākas sekundārā emisija – pats fosfors sāk emitēt elektronus. Tā rezultātā visa caurule iegūst negatīvu lādiņu. Lai tas nenotiktu, pa visu caurules virsmu ir akvadāga slānis, vadošs maisījums uz grafīta bāzes, kas savienots ar anodu ( 6 ).

Kineskops ir savienots caur vadiem 13 un augstsprieguma kontaktligzda 7 .

Melnbaltajos televizoros luminofora sastāvs ir izvēlēts tā, lai tas spīd neitrāli pelēkā krāsā. Video termināļos, radaros utt., lai samazinātu acu nogurumu, fosfors bieži tiek padarīts dzeltenā vai zaļā krāsā.

Stara leņķis

CRT staru kūļa novirzes leņķis ir maksimālais leņķis starp divām iespējamām elektronu stara pozīcijām spuldzes iekšpusē, kurā uz ekrāna joprojām ir redzams gaismas punkts. Ekrāna diagonāles (diametra) attiecība pret CRT garumu ir atkarīga no leņķa. Oscilogrāfiskajiem CRT tas parasti ir līdz 40°, kas ir saistīts ar nepieciešamību palielināt staru kūļa jutību pret novirzes plākšņu iedarbību un nodrošināt novirzes raksturlielumu linearitāti. Pirmajām padomju televīzijas lampām ar apaļu ekrānu novirzes leņķis bija 50°, vēlāko izlaidumu melnbaltajām attēla lampām tas bija 70°, sākot ar 60. gadiem, tas palielinājās līdz 110° (viens no pirmajiem tādiem attēla lampas bija 43LK9B). Mājas krāsu lampām tas ir 90°.

Palielinoties staru kūļa novirzes leņķim, kineskopa izmēri un svars samazinās, tomēr:

• Skenēšanas mezglu patērētā jauda palielinās. Lai atrisinātu šo problēmu, tika samazināts kineskopa kakla diametrs, kas tomēr prasīja izmaiņas elektronu lielgabala konstrukcijā.
• pieaug prasības pret novirzes sistēmas izgatavošanas un montāžas precizitāti, kas tika realizēts, saliekot kineskopu ar novirzes sistēmu vienotā modulī un montējot to rūpnīcā.
• palielinās nepieciešamo elementu skaits rastra ģeometrijas un informācijas iestatīšanai.

Tas viss ir novedis pie tā, ka dažās vietās joprojām tiek izmantotas 70 grādu attēla lampas. Tāpat 70° leņķis joprojām tiek izmantots maza izmēra melnbaltās attēla lampās (piemēram, 16LK1B), kur garumam nav tik būtiskas nozīmes.

Jonu slazds

Tā kā CRT iekšpusē nav iespējams izveidot perfektu vakuumu, dažas gaisa molekulas paliek iekšpusē. Saduroties ar elektroniem, tie veido jonus, kuri, daudzkārt lielāki par elektronu masu, praktiski nenovirzās, pamazām izdedzinot fosforu ekrāna centrā un veidojot tā saukto jonu plankumu. Lai to apkarotu, līdz 60. gadu vidum tika izmantots “jonu slazda” princips: elektronu lielgabala ass atradās noteiktā leņķī pret kineskopa asi, un regulējams magnēts, kas atrodas ārpusē, nodrošināja lauku, kas pagrieza elektronu plūsma virzienā uz asi. Masīvi joni, kustoties taisni, iekrita pašā slazdā.

Tomēr šī konstrukcija piespieda palielināt kineskopa kakla diametru, kas izraisīja nepieciešamās jaudas palielināšanos novirzes sistēmas spolēm.

Sešdesmito gadu sākumā tas tika izstrādāts jauns veids fosfora aizsardzība: ekrāna aluminēšana, turklāt dubultoja maksimālo kineskopa spilgtumu, un tika novērsta vajadzība pēc jonu slazda.

Kavēšanās sprieguma padevē anodam vai modulatoram

Televizorā, kura horizontālā skenēšana tiek veikta, izmantojot lampas, spriegums pie kineskopa anoda parādās tikai pēc izejas horizontālās skenēšanas lampas un slāpētāja diodes sasilšanas. Pa šo laiku kineskopa siltums jau ir uzsilst.

Visu pusvadītāju shēmu ieviešana horizontālās skenēšanas vienībās radīja kineskopa katodu paātrināta nodiluma problēmu, jo vienlaikus ar ieslēgšanu tika piegādāts spriegums kineskopa anodam. Lai cīnītos pret šo parādību, ir izstrādātas amatieru vienības, kas nodrošina sprieguma padeves aizkavēšanos kineskopa anodam vai modulatoram. Interesanti, ka dažos no tiem, neskatoties uz to, ka tie ir paredzēti uzstādīšanai pilnu pusvadītāju televizoros, radio lampa tiek izmantota kā aizkaves elements. Vēlāk sāka ražot televizorus rūpnieciskā ražošana, kurā sākotnēji paredzēta šāda kavēšanās.

Skenēt

Lai izveidotu attēlu uz ekrāna, elektronu staram nepārtraukti jāšķērso ekrāns ar augstu frekvenci - vismaz 25 reizes sekundē. Šo procesu sauc slaucīt. Ir vairāki veidi, kā skenēt attēlu.

Rastra skenēšana

Elektronu stars šķērso visu ekrānu rindās. Ir divas iespējas:

• 1-2-3-4-5-… (interlaced skenēšana);
• 1-3-5-7-…, pēc tam 2-4-6-8-… (pārlocīts).

Vektoru skenēšana

Elektronu stars iet pa attēla līnijām. Vectrex spēļu konsolē tika izmantota vektoru skenēšana.

Skenējiet radara ekrānā

Gadījumā, ja tiek izmantots vispusīgais skatīšanās ekrāns, t.s. typetron, elektronu stars iet pa ekrāna rādiusiem (ekrānam ir apļa forma). Pakalpojuma informācija vairumā gadījumu (cipari, burti, topogrāfiskās zīmes) tiek papildus izvietots caur zīmju matricu (atrodas elektronu staru lielgabalā).

Krāsu attēlu caurules

Krāsu kineskopa ierīce. 1 - elektronu pistoles. 2 - elektronu stari. 3 - Fokusēšanas spole. 4 - novirzīšanas spoles. 5 - anods. 6 - Maska, pateicoties kurai sarkanais stars atduras pret sarkano fosforu utt. 7 - Sarkani, zaļi un zili fosfora graudi. 8 - Maska un fosfora graudi (palielināti).

Krāsu kineskops atšķiras no melnbaltā ar to, ka tam ir trīs pistoles - “sarkans”, “zaļš” un “zils” ( 1 ). Attiecīgi uz ekrāna 7 trīs veidu fosfors tiek uzklāts noteiktā secībā - sarkans, zaļš un zils ( 8 ).

Atkarībā no izmantotās maskas veida pistoles kineskopa kaklā atrodas delta formā (vienādmalu trijstūra stūros) vai plakaniski (uz vienas līnijas). Daži elektrodi ar tādu pašu nosaukumu no dažādiem elektronu lielgabaliem ir savienoti ar vadītājiem kineskopa iekšpusē. Tie ir paātrināšanas elektrodi, fokusēšanas elektrodi, sildītāji (savienoti paralēli) un bieži vien modulatori. Šis pasākums ir nepieciešams, lai saglabātu kineskopa izeju skaitu tā kakla ierobežoto izmēru dēļ.

Tikai sarkanā pistoles stars ietriecas sarkanajā fosforā, tikai zaļā pistoles stars trāpa pret zaļo utt. Tas tiek panākts, uzstādot metāla režģi starp pistolēm un ekrānu, t.s. maska (6 ). Mūsdienu attēlu lampās maska ​​ir izgatavota no invara, tērauda veida ar nelielu termiskās izplešanās koeficientu.

Masku veidi

Ir divu veidu maskas:

Šo masku vidū nav izteikta līdera: ēnu maska ​​nodrošina augstas kvalitātes līnijas, diafragmas atvērums nodrošina piesātinātākas krāsas un augstu efektivitāti. Šķēlums apvieno ēnas un diafragmas priekšrocības, taču tajā ir nosliece uz muarē.

Jo mazāki ir fosfora elementi, jo augstāku attēla kvalitāti var radīt caurule. Attēla kvalitātes rādītājs ir maskas solis.

• Ēnu režģī maskas solis ir attālums starp diviem tuvākajiem maskas caurumiem (attiecīgi attālums starp diviem tuvākajiem vienas krāsas fosfora elementiem).
• Apertūras un spraugu režģiem maskas soli nosaka kā horizontālo attālumu starp maskas spraugām (attiecīgi horizontālo attālumu starp vienas krāsas vertikālām fosfora sloksnēm).

Mūsdienu CRT monitoros maskas solis ir 0,25 mm. Televīzijas attēlu lampas, kas skatās attēlus no lielāka attāluma, izmanto aptuveni 0,8 mm soļus.

Staru konverģence

Tā kā ekrāna izliekuma rādiuss ir daudz lielāks nekā attālums no tā līdz elektronoptiskajai sistēmai līdz bezgalībai plakanās attēla lampās un bez īpašu pasākumu izmantošanas krāsainās attēla lampas staru krustošanās punkts. atrodas pastāvīgā attālumā no elektronu lielgabaliem, ir jānodrošina, lai šis punkts atrastos tieši uz ēnas maskas virsmas, pretējā gadījumā radīsies attēla trīs krāsu komponentu novirze, palielinoties no ekrāna centra līdz malas. Lai tas nenotiktu, elektronu stariem jābūt pareizi nobīdītiem. Attēlu lampās ar trīsstūrveida pistoļu izvietojumu to veic īpaša elektromagnētiskā sistēma, ko atsevišķi kontrolē ierīce, kas vecos televizoros tika ievietota atsevišķā blokā - miksēšanas blokā - periodiskai regulēšanai. Attēlu lampās ar plakanu pistoļu izvietojumu regulēšana tiek veikta, izmantojot īpašus magnētus, kas atrodas uz attēla caurules kakla. Laika gaitā, īpaši attēlu lampām ar delta formas elektronu lielgabalu izvietojumu, konverģence tiek traucēta un nepieciešama papildu regulēšana. Lielākā daļa datoru remonta uzņēmumu piedāvā monitoru rekonverģences pakalpojumu.

Demagnetizācija

Nepieciešams krāsu attēla lampās, lai novērstu ēnu maskas un elektrostatiskā ekrāna atlikušo vai nejaušo magnetizāciju, kas ietekmē attēla kvalitāti.

Demagnetizācija notiek tāpēc, ka parādās tā sauktā demagnetizācijas cilpa - gredzenveida elastīga liela diametra spole, kas atrodas uz kineskopa virsmas - strauji mainīgs slāpēšanas impulss magnētiskais lauks. Lai nodrošinātu, ka pēc televizora ieslēgšanas šī strāva pakāpeniski samazinās, tiek izmantoti termistori. Daudzos monitoros papildus termistoriem ir relejs, kas pēc kineskopa demagnetizācijas procesa pabeigšanas izslēdz strāvu šai ķēdei, lai termistors atdziest. Pēc tam varat izmantot īpašu taustiņu vai, biežāk, īpašu komandu monitora izvēlnē, lai aktivizētu šo releju un veiktu atkārtotu demagnetizāciju jebkurā laikā, neizslēdzot un neieslēdzot monitoru.

Trineskops

Trineskops ir dizains, kas sastāv no trim melnbaltām attēla caurulēm, gaismas filtriem un caurspīdīgiem spoguļiem (vai dihromiskiem spoguļiem, kas apvieno caurspīdīgo spoguļu un filtru funkcijas), ko izmanto krāsaina attēla iegūšanai.

Pieteikums

CRT izmanto rastra attēlu veidošanas sistēmās: dažāda veida Televizori, monitori, video sistēmas.

Oscilogrāfiskos CRT visbiežāk izmanto funkcionālo atkarību attēlošanas sistēmās: osciloskopos, vobuloskopos, arī kā displeja ierīci radiolokācijas stacijās, speciālās iekārtās; V Padomju gadi tika izmantoti arī kā uzskates līdzekļi, pētot elektronu staru ierīču konstrukciju kopumā.

Rakstzīmju drukāšanas CRT izmanto dažādās speciālās iekārtās.

Apzīmējums un marķējums

Iekšzemes CRT apzīmējums sastāv no četriem elementiem:

• Pirmais elements: skaitlis, kas norāda taisnstūra diagonāli vai apaļā ekrāna diametru centimetros;
• Otrais elements: divi burti, kas norāda, ka CRT pieder konkrētam konstruktīva forma. LC - kineskops, LM - caurule ar elektromagnētiskā stara novirzi, LO - caurule ar elektrostatisko staru novirzi, LN - lampas ar atmiņu (indikators un oscilogrāfisks);
• Trešais elements: skaitlis, kas norāda dotās caurules modeļa numuru ar doto diagonāli, savukārt osciloskopa lampām mikroviļņu diapazonā numerācija sākas ar numuru 101;
• Ceturtais elements: burts, kas norāda ekrāna spīduma krāsu. C - krāsains, B - balts mirdzums, I - zaļš mirdzums, B - dzeltenzaļš mirdzums, C - oranžs mirdzums, P - sarkans mirdzums, A - zils mirdzums. X - apzīmē paraugu, kuram ir sliktāki apgaismojuma parametri salīdzinājumā ar prototipu.

IN īpaši gadījumi apzīmējumam var pievienot piekto elementu, kas satur papildu informāciju.

Piemērs: 50LK2B - melnbalts kineskops ar ekrāna diagonāli 50 cm, otrais modelis, 3LO1I - osciloskopa caurule ar zaļā ekrāna diametru 3 cm, pirmais modelis.

Ietekme uz veselību

Elektromagnētiskā radiācija

Šo starojumu rada nevis pats kineskops, bet gan novirzes sistēma. Caurules ar elektrostatisko novirzi, jo īpaši osciloskopi, to neizstaro.

Monitora attēla lampās, lai nomāktu šo starojumu, novirzes sistēma bieži tiek pārklāta ar ferīta kausiem. Televīzijas attēla lampām šāds ekranējums nav vajadzīgs, jo skatītājs parasti sēž daudz lielākā attālumā no televizora nekā no monitora.

Jonizējošā radiācija

CRT satur divu veidu jonizējošo starojumu.

Pirmais no tiem ir pats elektronu stars, kas būtībā ir zemas enerģijas beta daļiņu plūsma (25 keV). Šis starojums neizplūst ārā un nerada briesmas lietotājam.

Otrais ir bremsstrahlung rentgena starojums, kas rodas, kad ekrāns tiek bombardēts ar elektroniem. Lai samazinātu šī starojuma izvadi līdz pilnīgi drošam līmenim, stikls ir leģēts ar svinu (skatīt zemāk). Tomēr televizora vai monitora darbības traucējumu gadījumā, kas izraisa ievērojamu anoda sprieguma palielināšanos, šī starojuma līmenis var palielināties līdz ievērojamam līmenim. Lai novērstu šādas situācijas, līniju skenēšanas bloki ir aprīkoti ar aizsardzības blokiem.

Pašmāju un ārvalstu krāsu televizoros, kas ražoti līdz 70. gadu vidum, var atrast papildu rentgena starojuma avotus - stabilizējošas triodes, kas savienotas paralēli kineskopam un izmantotas anoda sprieguma un līdz ar to arī attēla izmēra stabilizēšanai. Raduga-5 un Rubin-401-1 televizori izmanto 6S20S triodes, un agrīnie ULPTsT modeļi izmanto GP-5. Tā kā šādas triodes trauka stikls ir daudz plānāks nekā kineskopam un nav leģēts ar svinu, tas ir daudz intensīvāks rentgena starojuma avots nekā pats kineskops, tāpēc ievietots speciālā tēraudā. ekrāns. Vēlākajos ULPTST televizoru modeļos tiek izmantotas citas augstsprieguma stabilizēšanas metodes, un šis rentgena starojuma avots ir izslēgts.

Mirgošana

Mitsubishi Diamond Pro 750SB monitors (1024x768, 100 Hz), uzņemts ar 1/1000 s aizvara ātrumu. Spilgtums ir mākslīgi augsts; parāda faktisko attēla spilgtumu dažādos ekrāna punktos.

CRT monitora stars, veidojot attēlu uz ekrāna, izraisa fosfora daļiņu spīdumu. Pirms tiek izveidots nākamais kadrs, šīm daļiņām ir laiks izzust, lai jūs varētu novērot "ekrāna mirgošanu". Jo lielāks kadru ātrums, jo mazāk pamanāma mirgošana. Zema frekvence izraisa acu nogurumu un kaitē veselībai.

Lielākajai daļai televizoru, kuru pamatā ir katodstaru lampa, ik sekundi mainās 25 kadri, kas, ņemot vērā rindpārlēces skenēšanu, ir 50 lauki (puskadri) sekundē (Hz). Mūsdienu televizoru modeļos šī frekvence tiek mākslīgi palielināta līdz 100 herciem. Strādājot aiz monitora ekrāna, mirgošana ir jūtama spēcīgāk, jo attālums no acīm līdz kineskopam ir daudz mazāks nekā skatoties televizoru. Minimālais ieteicamais monitora atsvaidzes intensitāte ir 85 herci. Agrīnie monitoru modeļi neļauj strādāt ar skenēšanas frekvenci, kas lielāka par 70-75 Hz. CRT mirgošanu var skaidri novērot ar perifēro redzi.

Izplūdis attēls

Attēls uz katodstaru lampas ir izplūdis, salīdzinot ar cita veida ekrāniem. Tiek uzskatīts, ka izplūduši attēli ir viens no faktoriem, kas veicina lietotāja acu nogurumu. No otras puses, izmantojot augstas kvalitātes monitorus, izplūdumam nav spēcīgas ietekmes uz cilvēka veselību, un pats izplūduma efekts ļauj izvairīties no ekrāna fontu izlīdzināšanas izmantošanas monitorā, kas atspoguļojas attēla kvalitātē. uztvere; LCD monitoriem nav raksturīgi fontu izkropļojumi.

Augstsprieguma

CRT darbībai izmanto augstu spriegumu. Simtiem voltu atlikušais spriegums, ja netiek veikti nekādi pasākumi, var aizkavēties CRT un vadu ķēdēs nedēļām ilgi. Tāpēc shēmām tiek pievienoti izlādes rezistori, kas padara televizoru pilnīgi drošu dažu minūšu laikā pēc tā izslēgšanas.

Pretēji izplatītajam uzskatam, CRT anoda spriegums nevar nogalināt cilvēku sprieguma pārveidotāja mazās jaudas dēļ - būs tikai jūtams trieciens. Taču tas var būt arī letāls, ja cilvēkam ir sirds defekti. Tas var izraisīt arī ievainojumus, tostarp nāvi, ja cilvēks izvelk roku un pieskaras citām televizora un monitora ķēdēm, kurās ir ārkārtīgi dzīvībai bīstams spriegums, kas ir visos televizoru un monitoru modeļos, kuros izmanto CRT, kā arī ieskaitot tīri mehāniski ievainojumi, kas saistīts ar pēkšņu nekontrolētu kritienu, ko izraisa elektriskās spazmas.

Toksiskas vielas

Jebkura elektronika (arī CRT) satur veselībai kaitīgas vielas un vidi. Starp tiem: bārija savienojumi katodos, fosfori.

Lielākajā daļā valstu lietotie CRT tiek uzskatīti par bīstamiem atkritumiem, un tie ir jāpārstrādā vai jāiznīcina atsevišķos poligonos.

CRT sprādziens

Tā kā CRT iekšienē ir vakuums, gaisa spiediena dēļ 17 collu monitora ekrāns vien uzliek aptuveni 800 kg lielu slodzi - minimašīnas svaru. Konstrukcijas dēļ spiediens uz CRT ekrānu un konusu ir pozitīvs, un spiediens uz ekrāna sāniem ir negatīvs, radot sprādzienbīstamību. Strādājot ar agrīniem attēlu lampu modeļiem, drošības noteikumi paredzēja izmantot aizsargcimdus, masku un aizsargbrilles. Televizora kineskopa ekrānam priekšā tika uzstādīts stikla aizsargekrāns, bet malās - metāla aizsargmaska.

Kopš 60. gadu otrās puses attēla caurules bīstamā daļa ir pārklāta ar speciālu metāla sprādziendrošu pārsēju, kas izgatavots pilnībā metāla štancētas konstrukcijas veidā vai uztīts vairākās lentes kārtās. Šāds pārsējs novērš spontāna sprādziena iespēju. Dažos attēlu lampu modeļos ekrāna nosegšanai papildus tika izmantota aizsargplēve.

Neskatoties uz aizsargsistēmu izmantošanu, nav izslēgts, ka cilvēki tiks ievainoti ar šrapneļiem, kad tīši tiek salauzts kineskops. Šajā sakarā, iznīcinot pēdējo, drošības labad vispirms tiek salauzts pagarinājums - tehnoloģiskā stikla caurule kakla galā zem plastmasas pamatnes, pa kuru ražošanas laikā tiek izsūknēts gaiss.

Maza izmēra CRT un attēla lampas ar ekrāna diametru vai diagonāli līdz 15 cm nerada briesmas un nav aprīkotas ar sprādziendrošām ierīcēm.

Cita veida elektronu staru ierīces

Papildus kineskopam katodstaru ierīces ietver:

• Kvantoskops (lāzerkineskops), kineskopa veids, kura ekrāns ir pusvadītāju lāzeru matrica, ko sūknē elektronu stars. Kvantoskopi tiek izmantoti attēlu projektoros.
• Zīmju drukāšana elektroniski staru caurule.
• Radaru indikatoros izmanto indikatoru katodstaru lampas.
• Uzglabāšanas katodstaru lampa.
  • Graphecon
• Raidošā televīzijas caurule pārvērš gaismas attēlus elektriskos signālos.
• Monoskopa pārraide katodstaru lampa, kas pārvērš vienu attēlu, kas izveidots tieši uz fotokatoda, elektriskajā signālā. Izmanto, lai pārraidītu televīzijas testa tabulas attēlus (piemēram, TIT-0249).
• Kadroscope ir katodstaru lampa ar redzamu attēlu, kas paredzēta skenēšanas vienību regulēšanai un staru kūļa fokusēšanai iekārtās, kurās izmanto katodstaru lampas bez redzams attēls(grafekoni, monoskopi, potenciāloskopi). Rāmja skopam ir spraudnis un atskaites izmēri, kas ir līdzīgi aprīkojumā izmantotajai katodstaru lampai. Turklāt galvenais CRT un karkasskops tiek izvēlēti pēc parametriem ar ļoti augstu precizitāti un tiek piegādāti tikai komplektā. Uzstādot, galvenās caurules vietā ir pievienots rāmja skops.

Skatīt arī

Piezīmes

Literatūra

• D. Briliantovs, F. Ignatovs, V. Vodičko. Viena stara krāsu kineskops - hromoskops 25LK1TS. Radio Nr.9, 1976. 32., 33.lpp.

Saites

• S. V. Novakovskis. Elektroniskās televīzijas 90 gadi // Electrosvyaz Nr. 6, 1997
• P. Sokolovs. Monitori // iXBT, 1999
• Mērija Bellisa. Katodstaru caurules vēsture // Par:Izgudrotāji
• Jevgeņijs Kozlovskis. Vecs draugs ir labāks "Computerra" Nr.692, 27.06.2007.
• Mukhin I. A. Kā izvēlēties CRT monitoru Datoru biznesa tirgus Nr. 49(286), 2004. gada novembris-decembris. P. 366-371

Pasīvā cietā stāvoklī	Rezistors Mainīgs rezistors Trimmera rezistors Varistor Kondensators Induktivitāte Kvarca rezonators· Drošinātājs · Pašatiestatošs drošinātājs Transformators
Aktīvā cietviela	Diode· LED · Fotodiode · Pusvadītāju lāzers · Šotkija diode· Zenera diode · Stabilizators · Varicap · Varicond ·

Katodstaru lampas(CRT) - elektrovakuuma ierīces, kas paredzētas, lai pārveidotu elektrisko signālu gaismas attēlā, izmantojot plānu elektronu staru, kas vērsts uz īpašu ekrānu. fosfors- kompozīcija, kas spēj mirdzēt, kad to bombardē ar elektroniem.

Attēlā 15. attēlā parādīta katodstaru lampas ierīce ar elektrostatisko fokusēšana un elektrostatiskais stara novirze. Caurule satur oksīdu apsildāmu katodu ar izstarojošo virsmu, kas vērsta pret modulatora caurumu. Modulatoram ir izveidots neliels negatīvs potenciāls attiecībā pret katodu. Tālāk gar caurules asi (un gar staru) atrodas fokusēšanas elektrods, ko sauc arī par pirmo anodu; tā pozitīvais potenciāls palīdz izvilkt elektronus no gandrīz katoda telpas caur modulatora caurumu un veidot no tiem šauru staru. Tālāku elektronu fokusēšanu un paātrināšanu veic otrā anoda (paātrinošā elektroda) lauks. Tās potenciāls caurulē ir vispozitīvākais un svārstās no vienībām līdz desmitiem kilovoltu. Katoda, modulatora un paātrinātāja elektroda kombinācija veido elektronu lielgabalu (elektronisko prožektoru). Neviendabīgais elektriskais lauks telpā starp elektrodiem iedarbojas uz elektronu staru kā savācošā elektrostatiskā lēca. Elektroni šī objektīva ietekmē saplūst līdz punktam ekrāna iekšpusē. Ekrāna iekšpuse ir pārklāta ar fosfora slāni - vielu, kas pārvērš elektronu plūsmas enerģiju gaismā. Ārpusē mirdz vieta, kur elektronu plūsma nokrīt uz ekrāna.

Lai kontrolētu gaismas vietas pozīciju uz ekrāna un tādējādi iegūtu attēlu, elektronu stars tiek novirzīts pa divām koordinātām, izmantojot divus plakano elektrodu pārus - novirzes plāksnes X un Y. Sijas novirzes leņķis ir atkarīgs no plāksnēm pieliktā sprieguma. Mainīga novirzes spriegumu ietekmē uz plāksnēm stars iet ap dažādiem ekrāna punktiem. Punkta spilgtums ir atkarīgs no stara strāvas stipruma. Spilgtuma regulēšanai modulatora Z ieejai tiek pielikts maiņspriegums. Lai iegūtu stabilu periodiskā signāla attēlu, tas periodiski tiek skenēts uz ekrāna, sinhronizējot lineāri mainīgo horizontālo skenēšanas spriegumu X ar pētāmo signālu, kas vienlaikus tiek piegādāts vertikālajām novirzīšanas plāksnēm Y. Tādā veidā uz ekrāna CRT tiek veidoti attēli. Elektronu staram ir zema inerce.

Papildus elektrostatiskajam to izmanto arī magnētiskā fokusēšana elektronu stars. Tas izmanto līdzstrāvas spoli, kurā tiek ievietots CRT. Magnētiskās fokusēšanas kvalitāte ir augstāka (mazāks vietas izmērs, mazāki kropļojumi), bet magnētiskā fokusēšana ir apjomīga un nepārtraukti patērē enerģiju.

Plaši tiek izmantota magnētiskā stara novirze, ko veic divi spoļu pāri ar strāvu (fotolampās). Magnētiskajā laukā elektrons tiek novirzīts pa apļa rādiusu, un novirzes leņķis var būt ievērojami lielāks nekā CRT ar elektrostatisko novirzi. Tomēr magnētiskās novirzes sistēmas veiktspēja ir zema strāvu nesošo spoļu inerces dēļ. Tāpēc oscilogrāfiskajās caurulēs izmanto tikai elektrostatisko staru novirzi, jo tai ir mazāka inerce.

Ekrāns ir vissvarīgākā CRT daļa. Kā elektroluminofori izmantot dažādus neorganiskie savienojumi un to maisījumi, piemēram, cinks un cinka-kadmija sulfīdi, cinka silikāts, kalcija un kadmija volframāti utt. ar aktivatoru (vara, mangāna, bismuta u.c.) piemaisījumiem. Galvenie fosfora parametri: mirdzuma krāsa, spilgtums, vietas gaismas intensitāte, gaismas efektivitāte, pēcspīdēšana. Mirdzuma krāsu nosaka fosfora sastāvs. Luminiscences spilgtums cd/m2

B ~ (dn/dt) (U-U 0) m,

kur dn/dt ir elektronu plūsma sekundē, tas ir, staru kūļa strāva, A;

U 0 - fosfora spīduma potenciāls, V;

U – otrā anoda paātrinājuma spriegums, V;

Plankuma gaismas intensitāte ir proporcionāla spilgtumam. Gaismas efektivitāte ir punkta gaismas intensitātes attiecība pret staru kūļa jaudu cd/W.

Pēcspīdēšana– tas ir laiks, kurā plankuma spilgtums pēc staru kūļa izslēgšanas samazinās līdz 1% no sākotnējās vērtības. Ir fosfori ar ļoti īsu (mazāk nekā 10 μs) pēcspīdumu, īsu (no 10 μs līdz 10 ms), vidēju (no 10 līdz 100 ms), garu (no 0,1 līdz 16 s) un ļoti ilgu (vairāk nekā 16 s) pēcspīdēšana. Pēcspīdēšanas vērtības izvēli nosaka CRT pielietojuma joma. Kineskopiem tiek izmantoti fosfori ar zemu pēcspīdumu, jo attēls kineskopa ekrānā pastāvīgi mainās. Osciloskopa lampām izmanto luminoforus ar vidēju vai ļoti ilgu noturību atkarībā no attēlojamo signālu frekvenču diapazona.

Svarīgs jautājums, kas prasa sīkāku apsvērumu, ir saistīts ar CRT ekrāna potenciālu. Kad elektrons ietriecas ekrānā, tas uzlādē ekrānu ar negatīvu potenciālu. Katrs elektrons uzlādē ekrānu, un tā potenciāls kļūst arvien negatīvāks, tā ka ļoti ātri rodas bremzēšanas lauks un elektronu kustība pret ekrānu apstājas. Reālos CRT tas nenotiek, jo katrs elektrons, kas trāpa ekrānā, izsit no tā sekundāros elektronus, tas ir, notiek sekundārā elektronu emisija. Sekundārie elektroni aiznes negatīvu lādiņu no ekrāna un noņem tos no vietas ekrāna priekšā iekšējās sienas CRT ir pārklāti ar vadošu slāni uz oglekļa bāzes, kas ir elektriski savienots ar otru anodu. Lai šis mehānisms darbotos, sekundārais emisijas koeficients, tas ir, sekundāro elektronu skaita attiecībai pret primāro elektronu skaitu ir jāpārsniedz viens. Tomēr fosforiem sekundārās emisijas koeficients Kve ir atkarīgs no sprieguma pie otrā anoda U a. Šādas atkarības piemērs ir parādīts attēlā. 16, no kā izriet, ka ekrāna potenciāls nedrīkst pārsniegt vērtību

U a max , pretējā gadījumā attēla spilgtums nevis palielināsies, bet samazināsies. Atkarībā no fosfora materiāla spriegums U a max = 5...35 kV. Lai palielinātu ierobežojošo potenciālu, ekrāna iekšpuse ir pārklāta ar plānu metāla (parasti alumīnija, elektronu caurlaidīgu) plēvi. aluminizēts ekrāns) elektriski savienots ar otro anodu. Šajā gadījumā ekrāna potenciālu nosaka nevis luminofora sekundārās emisijas koeficients, bet gan spriegums pie otrā anoda. Tas ļauj izmantot augstāku otrā anoda spriegumu un iegūt lielāku ekrāna spilgtumu. Mirdzuma spilgtums palielinās arī gaismas atstarošanas dēļ, ko caurulē izstaro alumīnija plēve. Pēdējais ir caurspīdīgs tikai pietiekami ātriem elektroniem, tāpēc otrā anoda spriegumam ir jāpārsniedz 7...10 kV.

Katodstaru lampu kalpošanas laiku ierobežo ne tikai katoda emisijas zudums, tāpat kā citām vakuumierīcēm, bet arī luminofora iznīcināšana ekrānā. Pirmkārt, elektronu stara jauda tiek izmantota ārkārtīgi neefektīvi. Ne vairāk kā divi procenti no tā pārvēršas gaismā, savukārt vairāk nekā 98% tikai uzsilda fosforu, un notiek tā iznīcināšana, kas izpaužas ar to, ka ekrāna gaismas efektivitāte pakāpeniski samazinās. Izdegšana notiek ātrāk, palielinoties elektronu plūsmas jaudai, samazinoties paātrinājuma spriegumam, un arī intensīvāk vietās, kur stars krīt ilgāk. Vēl viens faktors, kas samazina katodstaru lampas kalpošanas laiku, ir ekrāna bombardēšana ar negatīviem joniem, kas rodas no katoda oksīda pārklājuma atomiem. Paātrinot ar paātrinājuma lauku, šie joni virzās uz ekrānu, ejot caur novirzes sistēmu. Elektrostatiskās novirzes caurulēs joni tiek novirzīti tikpat efektīvi kā elektroni, tāpēc tie vairāk vai mazāk vienmērīgi skar dažādas ekrāna zonas. Caurulēs ar magnētisko novirzi joni tiek novirzīti vājāk, jo tie ir daudzkārtēji lielāka masa, nekā elektroniem, un iekrīt galvenokārt ekrāna centrālajā daļā, laika gaitā uz ekrāna veidojot pakāpeniski tumšāku tā saukto “jonu plankumu”. Caurules ar aluminizētu ekrānu ir daudz mazāk jutīgas pret jonu bombardēšanu, jo alumīnija plēve bloķē jonu ceļu uz fosforu.

Divi visplašāk izmantotie katodstaru lampu veidi ir: oscilogrāfisks Un kineskopi. Osciloskopa caurules ir paredzētas dažādu procesu attēlošanai, ko attēlo elektriskie signāli. Viņiem ir elektrostatiskā staru novirze, jo tas ļauj osciloskopam parādīt augstākas frekvences signālus. Arī staru kūļa fokusēšana ir elektrostatiska. Parasti osciloskopu izmanto periodiskā slaucīšanas režīmā: zāģa zoba spriegums ar nemainīgu frekvenci ( slaucīšanas spriegums), uz vertikālajām novirzes plāksnēm tiek pielikts pētāmā signāla pastiprināts spriegums. Ja signāls ir periodisks un tā frekvence ir veselu skaitu reižu lielāka par slaucīšanas frekvenci, ekrānā parādās stacionārs signāla grafiks laika gaitā ( oscilogramma). Mūsdienu osciloskopa caurulēm ir sarežģītāka konstrukcija nekā attēlā redzamajām. 15, tiem ir lielāks elektrodu skaits, tie arī tiek izmantoti dubultā sija oscilogrāfiskie CRT, kuriem ir dubults visu elektrodu komplekts ar vienu kopīgu ekrānu un ļauj sinhroni parādīt divus dažādus signālus.

CRT ir CRT ar spilgtuma zīme, tas ir, ar staru kūļa spilgtuma kontroli, mainot modulatora potenciālu; tos izmanto sadzīves un rūpnieciskajos televizoros, kā arī monitori datori, lai pārveidotu elektrisko signālu divdimensiju attēlā uz ekrāna. CRT atšķiras no oscilogrāfiskajiem CRT lieli izmēri ekrāns, attēla raksturs ( pustonis uz visas ekrāna virsmas), staru kūļa magnētiskās novirzes izmantošana pa divām koordinātām, salīdzinoši mazs gaismas vietas izmērs, stingras prasības plankuma izmēra stabilitātei un skenēšanas linearitātei. Vismodernākās ir krāsu attēla lampas datoru monitoriem, tām ir augsta izšķirtspēja (līdz 2000 līnijām), minimāli ģeometriski rastra kropļojumi un pareiza krāsu atveide. Dažādos laikos tika ražotas attēla lampas ar ekrāna diagonālo izmēru no 6 līdz 90 cm.Attēla caurules garums pa asi parasti ir nedaudz mazāks par diagonāles izmēru, maksimālais staru kūļa novirzes leņķis ir 110...116 0. Krāsu cauruļu ekrāna iekšpuse ir pārklāta ar daudziem punktiem vai šaurām fosfora svītrām dažādas kompozīcijas, pārvēršot elektrisko staru vienā no trim pamatkrāsām: sarkanā, zaļā, zilā. Krāsu attēla lampai ir trīs elektronu lielgabali, pa vienam katrai primārajai krāsai. Skenējot pa ekrānu, stari pārvietojas paralēli un izgaismo blakus esošās luminofora zonas. Staru strāvas ir dažādas un atkarīgas no iegūtā attēla elementa krāsas. Papildus tiešai novērošanai paredzētām attēla lampām ir arī projekcijas attēla lampas, kurām, neskatoties uz to nelielo izmēru, ir augsts attēla spilgtums ekrānā. Pēc tam šis spilgtais attēls tiek optiski projicēts uz plakana balta ekrāna, radot lielu attēlu.

Katodstaru lampu pielietojumi

Katodstaru lampas izmanto osciloskopos, lai izmērītu spriegumu un fāzes leņķus, analizētu strāvas vai sprieguma viļņu formas utt. Šīs lampas izmanto televīzijas un radaru iekārtās.

Katodstaru lampas tur ir dažādi veidi. Saskaņā ar elektronu staru kūļa ražošanas metodi tie tiek sadalīti caurulēs ar aukstu un apsildāmu katodu. Aukstā katoda lampas tiek izmantotas salīdzinoši reti, jo to darbībai ir nepieciešams ļoti augsts spriegums (30-70 kV). Plaši tiek izmantotas caurules ar apsildāmu katodu. Šīs caurules ir arī sadalītas divos veidos saskaņā ar elektronu stara vadības metodi: elektrostatiskā un magnētiskā. Elektrostatiskajās lampās elektronu staru vada, izmantojot elektrisko lauku, bet magnētiskajās lampās ar magnētisko lauku.

Elektrostatiski kontrolētas katodstaru lampas Tos izmanto osciloskopos, un to dizains ir ļoti dažāds. Pietiek, lai studenti iepazītos ar šādas caurules, kurā ir galvenie standarta elementi, uzbūves principu. 13LOZ7 tipa caurule, kas ir parādīta tabulā ar dažiem vienkāršojumiem, atbilst šiem mērķiem.

Katodstaru lampa ir labi iztukšots stikla trauks, kurā ir elektrodi. Caurules platais gals - ekrāns - ar iekšā pārklāts ar fluorescējošu vielu. Ekrāna materiāls spīd, kad to ietriecas elektroni. Elektronu avots ir netieši uzkarsēts katods. Katods sastāv no kvēldiega 7, kas ievietots plānā porcelāna caurulē (izolatorā), uz kura ir uzlikts cilindrs 6 ar oksīda pārklājumu galā (katods), kura dēļ elektronu starojums tiek sasniegts tikai vienā virzienā. No katoda emitētie elektroni steidzas uz 4. un 3. anodiem, kuriem ir diezgan augsts potenciāls attiecībā pret katodu (vairāki simti voltu). Lai veidotu elektronu staru kūli un fokusētu to uz ekrāna, stars iet caur virkni elektrodu. Tomēr studentiem jāpievērš uzmanība tikai trim elektrodiem: modulatoram (vadības cilindram) 5, pirmajam anodam 4 un otrajam anodam 3. Modulators ir cauruļveida elektrods, kuram attiecībā pret katodu tiek pielikts negatīvs potenciāls. Sakarā ar to elektronu stars, kas iet caur modulatoru, tiks saspiests šaurā starā (staru kūlī) un elektriskais lauks tiks virzīts caur anoda caurumu ekrāna virzienā. Palielinot vai samazinot vadības elektroda potenciālu, jūs varat regulēt elektronu skaitu starā, t.i., ekrāna spīduma intensitāti (spilgtumu). Izmantojot anodus, tiek izveidots ne tikai paātrinājuma lauks (tiek nodrošināts elektronu paātrinājums), bet, mainot viena no tiem potenciālu, var precīzāk fokusēt elektronu staru uz ekrānu un iegūt lielāku gaismas punkta asumu. Parasti fokusēšanu veic, mainot pirmā anoda potenciālu, ko sauc par fokusēšanu.

Elektronu stars, kas iziet no anoda cauruma, iziet starp diviem novirzes plākšņu 1, 2 pāriem un atsitas pret ekrānu, liekot tam spīdēt.

Pieliekot spriegumu novirzīšanas plāksnēm, jūs varat izraisīt staru novirzi un gaismas vietas novirzīšanos no ekrāna centra. Novirzes lielums un virziens ir atkarīgs no plāksnēm pievadītā sprieguma un plākšņu polaritātes. Tabulā parādīts gadījums, kad spriegums tiek pielikts tikai vertikālām plāksnēm 2. Ar norādīto plākšņu polaritāti elektronu stars elektriskā lauka spēku ietekmē tiek nobīdīts pa labi. Ja uz horizontālajām plāksnēm 1 tiek pielikts spriegums, tad stars nobīdīsies vertikālā virzienā.

Tabulas apakšējā daļā parādīta metode staru kūļa vadīšanai, izmantojot magnētisko lauku, ko rada divas savstarpēji perpendikulāras spoles (katra spole ir sadalīta divās daļās), kuru asīm ir vertikālais un horizontālais virziens. Tabulā parādīts gadījums, kad horizontālajā spolē nav strāvas un vertikālā spole nodrošina staru kūļa nobīdi tikai horizontālā virzienā.

Horizontālās spoles magnētiskais lauks izraisa staru nobīdi vertikālā virzienā. Abu spoļu magnētisko lauku apvienotā darbība nodrošina, ka stars pārvietojas pa visu ekrānu.

Televizoros tiek izmantotas magnētiskās caurules.

Kā darbojas katodstaru lampa?

Katodstaru lampas ir elektriskās vakuumierīces, kurās veidojas maza šķērsgriezuma elektronu stars, un elektronu staru var novirzīt vēlamajā virzienā un, atsitoties pret luminiscējošu ekrānu, izraisīt tā mirdzēšanu (5.24. att.). Katodstaru lampa ir elektronu optiskais pārveidotājs, kas pārveido elektrisko signālu tam atbilstošajā attēlā impulsu svārstību veidā, kas tiek reproducēts uz lampas ekrāna. Elektronu stars tiek veidots elektronu prožektorā (vai elektronu lielgabalā), kas sastāv no katoda un fokusēšanas elektrodiem. Pirmais fokusēšanas elektrods, ko sauc arī par modulators, darbojas kā negatīvs nobīdes režģis, kas virza elektronus pret caurules asi. Režģa novirzes sprieguma maiņa ietekmē elektronu skaitu un līdz ar to arī ekrānā iegūtā attēla spilgtumu. Aiz modulatora (pret ekrānu) ir šādi elektrodi, kuru uzdevums ir fokusēt un paātrināt elektronus. Tie darbojas pēc elektronisko lēcu principa. Tiek saukti fokusējoši-paātrinoši elektrodi anodi un tiem tiek pielikts pozitīvs spriegums. Atkarībā no caurules veida anoda spriegumi svārstās no vairākiem simtiem voltu līdz vairākiem desmitiem kilovoltu.

Rīsi. 5.24. Katodstaru lampas shematisks attēlojums:

1 - katods; 2 - anods I: 3 - anods II; 4 - horizontālās novirzes plāksnes; 5 - elektronu stars; 6 - ekrāns; 7 - vertikālās novirzes plāksnes; 8 - modulators

Dažās lampās staru kūlis tiek fokusēts, izmantojot magnētisko lauku, izmantojot spoles, kas atrodas ārpus lampas, nevis elektrodus, kas atrodas caurules iekšpusē, kas rada fokusēšanas elektrisko lauku. Sijas novirzīšanu veic arī ar divām metodēm: izmantojot elektrisko vai magnētisko lauku. Pirmajā gadījumā caurulē ievieto novirzes plāksnes, otrajā - novirzes spoles tiek montētas ārpus caurules. Lai novirzītu gan horizontālā, gan vertikālā virzienā, tiek izmantotas vertikālās vai horizontālās staru novirzes plāksnes (vai spoles).

Caurules ekrāns no iekšpuses ir pārklāts ar materiālu - fosforu, kas elektronu bombardēšanas ietekmē mirdz. Fosfori atšķiras ar dažādām mirdzēšanas krāsām un dažādiem spīdēšanas laikiem pēc ierosmes pārtraukšanas, ko sauc pēcspīdēšanas laiks. Parasti tas svārstās no sekundes daļas līdz vairākām stundām atkarībā no caurules mērķa.

Darba mērķi

1. vispārīgas zināšanas par elektronisko osciloskopu konstrukciju un darbības principu,
2. osciloskopa jutības noteikšana,
3. Dažu mērījumu veikšana maiņstrāvas ķēdē, izmantojot osciloskopu.

Vispārīga informācija par elektroniskā osciloskopa konstrukciju un darbību

Izmantojot osciloskopa katodstaru lampas katodu, tiek izveidota elektronu plūsma, kas caurulē tiek veidota šaurā, pret ekrānu vērstā starā. Uz lampas ekrāna fokusēts elektronu stars trieciena punktā rada gaismas plankumu, kura spilgtums ir atkarīgs no stara enerģijas (ekrāns ir pārklāts ar īpašu luminiscējošu kompozīciju, kas elektronu stara ietekmē mirdz). Elektronu stars ir praktiski bezinerces, tāpēc gaismas punktu var gandrīz uzreiz pārvietot jebkurā virzienā pa ekrānu, ja elektronu staram tiek pielietots elektriskais lauks. Lauks tiek izveidots, izmantojot divus plakanu paralēlu plākšņu pārus, ko sauc par deflektora plāksnēm. Zemā staru kūļa inerce ļauj novērot strauji mainīgus procesus ar frekvenci 10 9 Hz vai vairāk.

Ņemot vērā esošos osciloskopus, kuru dizains un mērķis ir dažādi, var redzēt, ka to funkcionālā diagramma ir aptuveni vienāda. Galvenajiem un obligātajiem mezgliem jābūt:

Katodstaru lampa pētāmā procesa vizuālai novērošanai;

Barošanas avoti, lai iegūtu nepieciešamo spriegumu, kas tiek piegādāts cauruļu elektrodiem;

Ierīce spilgtuma regulēšanai, fokusēšanai un staru kūļa nobīdei;

Skenēšanas ģenerators elektronu stara (un attiecīgi gaismas punkta) pārvietošanai pa caurules ekrānu ar noteiktu ātrumu;

Pastiprinātāji (un vājinātāji), ko izmanto, lai pastiprinātu vai vājinātu pārbaudāmā signāla spriegumu, ja ar to nepietiek, lai manāmi novirzītu staru uz caurules ekrāna vai, gluži pretēji, tas ir pārāk augsts.

Katodstaru lampas ierīce

Vispirms apskatīsim katodstaru lampas ierīci (36.1. att.). Parasti tā ir stikla kolba 3, kas evakuēta augstā vakuumā. Tā šaurajā daļā atrodas uzkarsēts katods 4, no kura termoizstarošanas rezultātā izdalās elektroni.. Cilindrisku elektrodu sistēma 5, 6, 7 fokusē elektronus šaurā starā 12 un kontrolē tā intensitāti. Tam seko divi novirzes plākšņu 8 un 9 pāri (horizontāli un vertikāli) un, visbeidzot, ekrāns 10 - spuldzes 3 apakšdaļa, kas pārklāta ar luminiscējošu sastāvu, kā rezultātā kļūst redzama elektronu stara pēda.

Katodā ietilpst volframa kvēldiegs - sildītājs 2, kas atrodas šaurā caurulē, kura gals (lai samazinātu elektronu darba funkciju) ir pārklāts ar bārija vai stroncija oksīda slāni un faktiski ir elektronu plūsmas avots.

Elektronu veidošanas process šaurā starā, izmantojot elektrostatiskos laukus, daudzējādā ziņā ir līdzīgs optisko lēcu iedarbībai uz gaismas staru. Tāpēc elektrodu sistēmu 5,6,7 sauc par elektrooptisko ierīci.

Elektrods 5 (modulators) slēgta cilindra formā ar šauru caurumu atrodas zem neliela negatīva potenciāla attiecībā pret katodu un veic funkcijas, kas līdzīgas elektronu caurules vadības režģim. Mainot modulējošā vai vadības elektroda negatīvā sprieguma lielumu, jūs varat mainīt elektronu skaitu, kas iet caur tā caurumu. Tāpēc, izmantojot modulējošu elektrodu, jūs varat kontrolēt stara spilgtumu ekrānā. Potenciometrs, kas kontrolē modulatora negatīvā sprieguma daudzumu, tiek parādīts osciloskopa priekšējā panelī ar uzrakstu “spilgtums”.

Divu koaksiālo cilindru 6 un 7 sistēma, ko sauc par pirmo un otro anodu, kalpo staru kūļa paātrināšanai un fokusēšanai. Elektrostatiskais lauks spraugā starp pirmo un otro anodu ir vērsts tā, ka tas novirza elektronu atšķirīgās trajektorijas atkal pret cilindra asi, līdzīgi kā optiskā sistēma no divām lēcām iedarbojas uz atšķirīgu gaismas staru kūli. Šajā gadījumā katods 4 un modulators 5 veido pirmo elektronu lēcu, un cita elektronu lēca atbilst pirmajam un otrajam anodam.

Rezultātā elektronu stars tiek fokusēts punktā, kuram jāatrodas ekrāna plaknē, kas ir iespējams ar atbilstošu potenciālu starpības izvēli starp pirmo un otro anodu. Potenciometra poga, kas regulē šo spriegumu, atrodas uz osciloskopa priekšējā paneļa ar uzrakstu “fokuss”.

Elektronu staram atsitoties pret ekrānu, uz tā veidojas asi izteikts gaismas punkts (atbilst stara šķērsgriezumam), kura spilgtums ir atkarīgs no elektronu skaita un ātruma starā. Lielākā daļa Stara enerģija, bombardējot ekrānu, pārvēršas siltumenerģijā. Lai izvairītos no izdegšanas cauri luminiscējošajam pārklājumam, ar stacionāru elektronu staru nav pieļaujams liels spilgtums. Siju novirza, izmantojot divus plakanu paralēlu plākšņu 8 un 9 pārus, kas atrodas taisnā leņķī viena pret otru.

Ja uz viena pāra plāksnēm ir potenciālu atšķirība, vienmērīgs elektriskais lauks starp tām novirza elektronu stara trajektoriju atkarībā no šī lauka lieluma un zīmes. Aprēķini liecina, ka staru kūļa novirzes apjoms uz caurules ekrāna D(milimetros), kas attiecas uz plāksnes spriegumu U D un spriegums pie otrā anoda Ua 2(voltos) šādi.