Statičke karakteristike, od kojih su najvažnije anoda-mreža i anoda, uklanjaju se jednim konstantnim parametrom.
Karakteristike anodne mreže odražavaju ovisnost anodne struje o naponu na mreži pri određenom konstantnom anodnom naponu, odnosno I a = f (U c) s U a = const.
Takve karakteristike se uzimaju za nekoliko anodnih napona i dobiva se obitelj karakteristika anodne mreže, prikazane na donjoj slici:
1 - karakteristike anodne mreže triode; 2 - anodne karakteristike triode.
Trioda je troelektrodni električni vakuum uređaj, jedan od najraširenijih u elektroničkom inženjerstvu.
Tri njegove elektrode - anoda, katoda i rešetka smještene su unutar cilindra iz kojih se evakuira zrak. Zavojna kontrolna rešetka nalazi se između katode, koja se obično nalazi u središtu balona, i anode, koja je najčešće cilindrična ili kutijasta. Konvencionalna oznaka triode odražava njenu temeljnu strukturu.
S obzirom na dizajn triode, lako je razumjeti da, budući da se poprečni presjek nalazi mnogo bliže katodi od anode, učinak njenog potencijala na struju žarulje znatno premašuje učinak anodnog potencijala. Ovo objašnjava glavnu funkciju triode: upravljanje velikom strujom u anodnom krugu pomoću signala male snage (potencijala) koji se dovode u mrežni krug.
a - triodni uređaj; b - oznaka u dijagramima; c - dijagram povezivanja za uzimanje karakteristika
Gornja slika (c) prikazuje jednu od opcija za uključivanje triode. Napajanje E a, otpornik R a i dio anoda-katoda čine anodni krug, a napajanje E c, otpornik i dio mrežna katoda čine mrežni krug. U ovom krugu, promjenom položaja kliznog kontakta na otporniku R c, može se postaviti jedan ili drugi napon na mreži.
Kada se napon ne primjenjuje na mrežu (jednak nuli), to praktički ne utječe na rad svjetiljke i trioda djeluje, u biti, na isti način kao i prethodno razmatrana svjetiljka s dvije elektrode - dioda.
Ako je negativan napon i e na mreži, tada između nje i katode nastaje električno polje koje sprječava kretanje elektrona i ograničava anodnu struju. Moguće je postaviti takav negativan napon na mreži da će anodna struja potpuno prestati, budući da će svi elektroni biti odbijeni od mreže natrag na katodu. U ovom slučaju kažu da je lampa zaključana, a odgovarajući napon na mreži se zove potencijal zaključavanja.
Dioda- najjednostavnija elektrodna cijev s dvije elektrode. Njegove dvije elektrode su katoda (izravno ili neizravno zagrijavanje) i anoda (obično cilindrična). Glavno svojstvo dioda je jednostrana vodljivost, odnosno sposobnost prolaska struje samo u jednom smjeru.
Diodni sklopovi:
a - s izravno grijanom katodom; b - s neizravno zagrijanom katodom.
Katoda je spojena na izvor struje E n (za diode s katodom izravnog grijanja, E n je približno 1-2 V, za diode s neizravno grijanom katodom od 6,3 V), a anodni krug je spojen na struju izvor E a (obično su vrijednosti E a u rasponu od 80-300 V, ali za snažne svjetiljke dosežu nekoliko kilovolti). Karakteristično je da su u žaruljama s grijanom katodom krug žarne niti i anodni krug potpuno odvojeni, što stvara niz dizajnerskih prednosti.
Električna svjetiljka- najčešći elektrovakuum uređaj. Elektrode se postavljaju u staklenu, metalnu, kermetnu ili plastičnu žarulju svjetiljke iz koje se evakuira zrak.
Ovisno o namjeni i vrsti svjetiljke, može ih biti nekoliko, ali svaka svjetiljka ima dvije glavne elektrode:
- katoda- izvor elektrona;
- anoda- prijemnik elektrona.
Kretanje elektrona u vakuumu od jedne do druge elektrode određuje električnu struju svjetiljke.
Razlikovati katode izravnog i neizravnog zagrijavanja.
Direktno zagrijana katoda
Izravno grijana katoda je metalna nit 1 pričvršćena na držače 2. Ova nit rastegnuta je oprugama 3, koje su pričvršćene na traverze ugrađene u žarulju žarulje. Nit se zagrijava električnom strujom koja prolazi kroz nju (u pravilu konstantna).
Elektrovakuumski uređaji(elektronske cijevi, katodne cijevi, fotomultiplikatorske cijevi, fotoćelije itd.) zajedno s poluvodičkim čine osnovu suvremene elektroničke tehnologije.
Elektrovakuumski uređaji u svom radu koriste usmjereni tok elektrona u vakuumu, koji također nastaje kao rezultat fizikalnog fenomena emisije elektrona, koji se shvaća kao fenomen emisije elektrona metalom pod utjecajem topline, svjetlosti. ili drugih utjecaja.
Suština emisije elektrona je sljedeća. Kao što znate, elektroni u metalima mogu relativno lako napustiti svoje atome. Takvi elektroni nazivaju se slobodnim elektronima. Njihovo mjesto u atomima zauzimaju drugi slobodni elektroni, koji jednako lako mogu napustiti atome. Ako se na vodič ne dovede električni napon, slobodni elektroni se kreću kaotično, u vrlo različitim smjerovima i različitim brzinama. Slobodni elektroni mogu napustiti vodič, ali to sprječavaju dva razloga.
Najprije se iznad površine vodiča stvara sloj negativnih naboja koji stvaraju oni elektroni koji na trenutak napuste vodič i ponovno se vraćaju. Ovaj sloj postoji stalno, jer čak i ako se elektroni vrate u vodič, iznad njegove površine se pojavljuju novi itd. Ali budući da se određena količina elektrona nalazi izvan vodiča, onda sam vodič mora imati višak pozitivnih naboja koji formiraju oni atomi koji imaju izgubljeni elektroni... Pozitivni naboji koncentrirani su na unutarnjoj površini vodiča. Električni dvostruki sloj negativnih i pozitivnih naboja stvara kočno polje na površini vodiča. To znači da elektron, da bi napustio vodič, treba prevladati ovo polje, odnosno obaviti neki rad. Stoga elektron mora imati odgovarajuću energiju.
ELEKTRIČNI VAKUUMSKI UREĐAJI-uređaji, u kojima se prijenos struje provodi elektronima ili ionima koji se kreću između elektroda kroz visok ili plin unutar plinonepropusne ljuske.
E. P. Dijele se u dvije velike klase: elektronički uređaji i ionski uređaji.U elektroničkim uređajima prijenos električne energije. u međuelektrodnom prostoru uzrokovano je kretanjem slobodnih elektrona koje emitira katoda u visokom vakuumu. U plinskim (ionskim) uređajima u prijenosu električnih. naboj, uključeni su i elektroni i teški naboji. čestice – ioni nastali međudjelovanjem elektrona koji se kreću u el. polje s atomima plina koji ispunjavaju uređaj.
Jedna od značajki prolaska struje u E.P.-u je nelinearna ovisnost veličine struje koja teče kroz uređaj o vrijednosti primijenjene - nelinearne volt-amper karakteristike, rub za elektroničke uređaje u pl. slučajevi se mogu opisati eksponencijalnom funkcijom. Karakteristike uređaja za plinsko pražnjenje su različite vrste: rastući, padajući, diskontinuirani itd. Mn. vrste elektrona imaju jednostranu vodljivost – uvjeti za prolaz struje naglo se mijenjaju kada se promijeni polaritet primijenjenog napona.
Veličina struje koja prolazi kroz E. p. Može se kontrolirati u širokom rasponu - od "blokiranja" (nula) do najveće moguće vrijednosti za dati uređaj, praktički bez potrošnje energije.
Elektronski elektroni su praktički bez inercije, odnosno promjena struje koja teče kroz uređaj događa se gotovo trenutno kada se promijeni napon. To je određeno činjenicom da se elektroni kreću u električnom. polje u slobodnom prostoru (visoki vakuum), može postići brzinu blisku: pri prolasku kroz polje ubrzanja s potencijalnom razlikom od 100 kV, brzina elektrona je ~ (2/3) S... Pri takvim brzinama vrijeme leta elektrona između elektrodnog prostora je<=10 -10 -10 -9 с, что позволяет считать Э.
п. приборами мгновенного действия.
Većina elektroničkih komponenti su pretvarači informacija (signala), kako u pogledu vrste energije koja se pretvara, tako i u smislu parametara pretvorbe.
Prema vrsti energije koja se pretvara, E. p. dijele se u skupine: transformirajuće električne. električni signali s drugim parametrima; pretvaranje električnih. signali na optički (svjetlosni); optički - u električni; optički-in optički s drugim parametrima.
E. P. Može transformirati vrijednost (amplitudu) signala, ostvarujući pojačanje napona, struje, snage, svjetline optičkog. slike itd. u vrlo širokom rasponu promjena vrijednosti pretvorenog signala npr. po snazi - od frakcija W do desetaka MW. E. P. Može pretvarati signale u frekvenciju, generirati VF i mikrovalne oscilacije, detektirati, ispravljati izmjeničnu struju. struja (također u vrlo širokom rasponu - od nula do desetaka GHz). Broj E. p. Koristi se za prebacivanje (komutaciju) električnih. strujni krugovi velike snage i visokog napona koji koriste upravljačke signale male snage.
U E. p., Pretvaranje električnih. električni signali s drugim parametrima uključuju elektronske cijevi, mikrovalni elektronički uređaji ( klistroni, magnetroni, cijev s putujućim valovima, cijev s povratnim valovima), akumulacijske katodne cijevi, neki uređaji za plinsko pražnjenje (živi ventili, gasotroni, lučni tiratroni i). Uređaji koji pretvaraju električne. signale na optičke, primaju katodne cijevi (oscilografske, indikatorske, kineskopi), indikatore napona elektrona, žarulje sa žarnom niti, izvore svjetlosti s pražnjenjem u plinu, uključujući fluorescentne svjetiljke (vidi. )
... Pretvorba optičkih (svjetlosnih) signala u električne vrši se vakuumom fotoćelije odašiljajući TV. cijevi (disektori, super-ili-tikoni, vidikoni itd.). Optička pretvorba signala u optički s drugim parametrima događa se pomoću elektronsko-optički pretvarači, pojačivači svjetline, pojačivači rendgenske slike.
U E. p. Također uključuju stabilizatore struje (barete), stabilizatore napona plinskog pražnjenja (zener diode) i mehanotrone - uređaje koji pretvaraju mehaniku. parametara (promjena udaljenosti između elektroda, tlaka, ubrzanja, amplitude i frekvencije vibracija) u el. signale.
Lit .: Tyagunov G.A., Elektrovakuum i, M.-L., 1962.; Elektronički uređaji, ur. G.G. Šiškina, 4. izd., M., 1989.; Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S., Elektrovakuumski elektronički uređaji i uređaji s plinskim pražnjenjem. Priručnik, 2. izd., M., 1985.
A. A. Žigarev.
Elektrovakuumski uređaji.1. Elektrovakuum nazivaju se uređaji u kojima električnu vodljivost provode elektroni ili ioni koji se kreću između elektroda kroz vakuum ili plin. Elektrovakuumski uređaji se dijele na elektronički upravljane svjetiljke, elektronski snop i uređaji za ispuštanje plina.
Osnovni strukturni elementi svakog elektrovakuumskog uređaja su elektrode smještene unutar cilindra (plinonepropusna školjka). Elektroda elektrovakuumskog uređaja je vodič koji emitira (emituje) ili skuplja elektrone (ione) ili kontrolira njihovo kretanje od elektrode do elektrode pomoću električnog polja. Ovisno o namjeni, razlikuju se sljedeće elektrode elektrovakuumskog uređaja: katoda, anoda i kontrolna.
^ Katoda- je izvor elektrona u električnom vakuumskom uređaju.
Anoda- elektroda za ubrzanje - obično služi i kao izlazna elektroda i kao glavni kolektor (sakupljač) elektrona.
Menadžer naziva se elektroda dizajnirana za kontrolu glavnog toka elektrona. Ako su vrata mreža, često se nazivaju vratima. Elektrode se izrađuju u obliku niti, ravnih ploča, šupljih cilindara i spirala; učvršćuju se unutar cilindra na posebne držače - traverze i liskun ili keramičke izolatore. Krajevi držača su zalemljeni u staklenu podlogu cilindra.
Cilindri Elektrovakuumski uređaji su plinonepropusne školjke od stakla, metala ili keramike. U cilindrima elektronički upravljanih svjetiljki stvara se vakuum od 10 -8 ... 10 -4 Pa, au cilindrima uređaja s plinskim pražnjenjem - 10 -1 ... 10 4 Pa.
^
Prvi električni vakuum uređaj na svijetu
- žarulju sa žarnom niti izumio je 1873. ruski znanstvenik A.N. Lodygin. Godine 1883. američki izumitelj T.A. Edison je otkrio učinak jednosmjernog prolaska struje elektrona u vakuumu od zagrijane niti do metalne ploče, ako se na njih primijeni određena razlika potencijala, na primjer, spajanjem na galvansku ćeliju. Tako se pojavio prototip vakuumske cijevi. U to vrijeme takva svjetiljka nije mogla naći praktičnu primjenu, ali se nastavio rad na proučavanju njezinih svojstava i uvjeta za prolazak elektrona u vakuumu.
^
2. Fizički temelji rada elektronički upravljanih svjetiljki.
Elektronički upravljana lampa naziva se elektrovakuumski uređaj, čiji se rad temelji na upravljanju strujom, ograničenom prostornim nabojem, korištenjem potencijala elektroda. Ovisno o namjeni, elektronički upravljane žarulje dijele se na generatorske, modulacijske, regulacijske, pojačavajuće i ispravljačke. Po vrsti rada razlikuju se kontinuirane i impulsne svjetiljke, a po frekvencijskom rasponu - niskofrekventne, visokofrekventne i ultravisoke. Prema broju elektroda svjetiljke se dijele na diode, triode, tetrode, pentode, heksode, heptode, oktode, enoda i dekodiranje.
^ Elektronička emisija naziva se emisija elektrona s površine tvari u okolni prostor. U metalima od kojih su izrađene katode elektrovakuumskih uređaja slobodni elektroni su u stanju kaotičnog kontinuiranog toplinskog gibanja i imaju određenu kinetičku energiju koja ovisi o temperaturi katode.
Termoelektronički naziva se emisija elektrona samo zbog zagrijavanja katode (elektrode). Kao rezultat zagrijavanja metala, povećava se kinetička energija elektrona i njihova brzina. Načelo rada vrućih katoda, koje se široko koriste u elektronički upravljanim svjetiljkama, temelji se na fenomenu termoionske emisije.
^
3. Uređaji s elektronskim snopom.
Elektronski snop nazivaju se takvi elektrovakuumski uređaji koji koriste struju elektrona koncentriranu u uskom snopu - snop elektrona kontroliran i po intenzitetu i po položaju u prostoru. Jedan od najčešćih uređaja s katodnim zrakama je prijemna katodna cijev (CRT).
CRT pretvara električni signal u optičku sliku. Postoji nekoliko vrsta prijemnih CRT-ova: projekcijski, oscilografski, indikatorski, tiskarski, u boji, jednobojni, svjetlosni ventili i slikovne cijevi.
Moderni CRT-ovi koriste upravljanje mješovitim snopom. Za fokusiranje se koristi električno polje, a za skretanje snopa magnetsko polje.
^
CRT oznaka.
Prvi element oznake CRT-a je broj koji označava veličinu zaslona - njegov promjer ili dijagonalu (za CRT-ove s pravokutnim zaslonom). Drugi element - dva slova koja označavaju vrstu cijevi (na primjer, LO - oscilografski sa sustavom upravljanja elektrostatičkim snopom, LC - kineskopi s otklonom magnetske zrake). Nakon slova slijedi broj kojim se uspoređuju cijevi istog tipa s različitim parametrima. Na kraju oznake stavlja se slovo kojim se određuje boja sjaja ekrana (B - bijela, C - boja, I - zelena, A - plava itd.). Na primjer, 40LK6B je kineskop s veličinom zaslona od 40 cm dijagonalno, 6. opcija dizajna, koji ima bijelu boju sjaja zaslona. Obično strani proizvođači navode veličinu dijagonale CRT-a u inčima (1 inč je jednak 2,54 cm).
^
4. Uređaji za ispuštanje plina. Fizičke osnove rada uređaja s plinskim pražnjenjem.
Električno pražnjenje u plinovima (ili parama) naziva se skup pojava koje se u njima događaju pri prolasku električne struje. Elektrovakuumski uređaji, čije su električne karakteristike određene uglavnom ionizacijom namjerno unesenog plina ili pare, nazivaju se plinsko pražnjenje.
To uključuje, na primjer, ionske i živine ventile, tiratrone, ionske pražnječe, indikatore užarenog pražnjenja.
Za razliku od elektronički upravljanih svjetiljki, u ovim uređajima u stvaranju struje sudjeluju ne samo elektroni, već i nabijene čestice (atomi, molekule) plina ili para - ioni.
^ Uređaji za ispuštanje plina Sastoje se od plinonepropusnog cilindra (najčešće staklenog) napunjenog inertnim plinom, vodikom ili živinom parama i sustava metalnih elektroda. Tlak plina u cilindru, ovisno o vrsti uređaja, kreće se od 10 -1 do 10 3 Pa i ponekad doseže 10 4 Pa.
U nedostatku izloženosti izvorima ionizacije, plinovi se sastoje od neutralnih atoma i molekula, tako da praktički ne provode električnu struju. Struja kroz plin (kao i kroz bilo koji medij) teče samo ako se u tom mediju nalaze slobodne električno nabijene čestice - nosioci naboja. U plinu se mogu formirati ako se elektroni “otrgnu” od neutralnih atoma (ili molekula) zbog djelovanja nekog izvora energije. U tom slučaju nastaju nositelji naboja različitih predznaka: elektroni – negativni naboji i pozitivni ioni – atomi plina koji su izgubili elektrone – pozitivni naboji.
U stvarnim uvjetima, na svaki plin uvijek (čak i vrlo slabo) utječu temperatura okoline, prostor i radioaktivno zračenje industrijskih instalacija itd., pridonoseći stvaranju nabijenih čestica. Stoga u bilo kojem volumenu plina uvijek postoje elektroni i ioni koji mogu uzrokovati električno pražnjenje. U električnom pražnjenju razlikuju se tri procesa: pobuđivanje atoma, njihova ionizacija i rekombinacija nositelja naboja različitih predznaka.
Ekscitacija atoma je proces prijelaza jednog od njegovih vanjskih elektrona u orbitu koja je udaljenija od jezgre zbog energije dobivene kao rezultat sudara sa slobodnim elektronom. Ovo stanje atoma je nestabilno i ne traje dugo: od jedinica do desetaka nanosekundi. Tada se elektron vraća na svoju prethodnu orbitu, a atom zrači u svemir energiju dobivenu sudarom. Ova energija se oslobađa u obliku elektromagnetskog zračenja, često popraćenog vidljivim sjajem plina.
Ionizacija atoma je proces stvaranja iona i slobodnih elektrona iz električno neutralnih atoma.
Moderni električni vakuumski uređaji duguju svoj izgled američkom izumitelju Thomasu Edisonu. On je razvio prvu uspješnu metodu osvjetljenja, koristeći za to električnu žarulju.
Povijest stvaranja svjetiljke
Danas je teško povjerovati da električna energija nije postojala u svim povijesnim razdobljima. Prve žarulje sa žarnom niti pojavile su se tek krajem devetnaestog stoljeća. Edison je uspio razviti model žarulje, u kojoj su se nalazile niti ugljika, platine, bambusa. Upravo se ovaj znanstvenik s pravom naziva "ocem" modernog. Pojednostavio je krug žarulje, značajno smanjio troškove proizvodnje. Kao rezultat toga, na ulicama se pojavila ne plinska, već električna rasvjeta, a novi rasvjetni uređaji nazvani su Edisonovim svjetiljkama. Thomas je dugo radio na poboljšanju svog izuma, zbog čega je korištenje svijeća postalo neisplativo.
Princip rada
Koji uređaj imaju Edisonove žarulje sa žarnom niti? Svaki uređaj ima tijelo sa žarnom niti, staklenu žarulju, glavni kontakt, elektrode, postolje. Svaki od njih ima svoju funkcionalnu svrhu.
Bit rada ovog uređaja je sljedeća. Kada se užareno tijelo snažno zagrije strujom nabijenih čestica, električna energija se pretvara u svjetlosni oblik.
Da bi ljudsko oko percipiralo zračenje, potrebno je postići temperaturu od najmanje 580 stupnjeva.
Među metalima, volfram ima najveću točku taljenja, stoga je od njega izrađeno tijelo sa žarnom niti. Kako bi se smanjio volumen, žica je postavljena u obliku spirale.
Unatoč visokoj kemijskoj otpornosti volframa, za njegovu maksimalnu zaštitu od procesa korozije, tijelo grijanja se postavlja u zatvorenu staklenu posudu iz koje je prethodno ispumpan zrak. Umjesto toga, u tikvicu se upumpava inertni plin, koji sprječava da volframova žica uđe u oksidacijske reakcije. Najčešće se kao inertni plin koristi argon, ponekad se koristi dušik ili kripton.
Bit Edisonova izuma je da se isparavanje koje nastaje tijekom dugotrajnog zagrijavanja metala sprječava tlakom koji stvara inertni plin.
Značajke svjetiljke
Postoji dosta različitih svjetiljki dizajniranih za osvjetljavanje velike površine. Značajka Edisonovog izuma je mogućnost podešavanja snage ovog uređaja, uzimajući u obzir osvijetljeno područje.
Proizvođači nude različite vrste svjetiljki koje se razlikuju po vijeku trajanja, veličini, snazi. Zadržimo se na nekim vrstama ovih električnih uređaja.
Najčešće vakuumske cijevi su LON. U potpunosti zadovoljavaju higijenske zahtjeve, a njihov prosječni vijek trajanja je 1000 sati.
Među nedostacima svjetiljki opće namjene izdvajamo nisku.Otprilike 5 posto električne energije odlazi u svjetlo, ostatak se oslobađa u obliku topline.
Reflektori
Dovoljno su snažni da osvjetljavaju velike površine. Elektrovakuumski uređaji podijeljeni su u tri skupine:
- projekcija filma;
- svjetionik;
- Opća namjena.
Izvor svjetla reflektora razlikuje se po duljini tijela sa žarnom niti, ima kompaktnije dimenzije, što omogućuje povećanje ukupne svjetline, poboljšanje fokusiranja svjetlosnog toka.
Zrcalni vakuumski uređaji imaju reflektirajući aluminijski sloj, drugačiji dizajn žarulje.
Taj njegov dio, koji je namijenjen za prijenos svjetlosti, izrađen je od mat stakla. To vam omogućuje da svjetlost bude mekana, smanjite kontrastne sjene od raznih objekata. Takvi vakuumski uređaji koriste se za unutarnju rasvjetu.
Unutar halogene tikvice nalaze se spojevi broma ili joda. Zbog svoje sposobnosti da izdrže temperature do 3000 K, žarulje imaju vijek trajanja od oko 2000 sati. Ali ovaj izvor također ima svoje nedostatke, na primjer, halogena žarulja ima nizak električni otpor kada se hladi.
Glavne postavke
U Edison žarulji sa žarnom niti, volframova nit je raspoređena u različitim oblicima. Za stabilan rad takvog uređaja potreban je napon od 220 V. U prosjeku, njegov radni vijek je od 3000 do 3500 sati. S obzirom da je temperatura boje 2700 K, žarulja daje topli bijeli ili žuti spektar. Svjetiljke se trenutno nude u različitim veličinama (E27). Ako želite, možete pokupiti lampu u obliku ukosnice, riblje kosti, spirale u stropni luster ili zidnu rasvjetu.
Edisonov izum podijeljen je po broju volframovih niti u zasebne klase. Trošak rasvjetnog uređaja, njegova snaga i radni vijek izravno ovise o ovom pokazatelju.
Kako EVL radi
Termionska emisija sastoji se od emisije elektrona od strane zagrijanog tijela u vakuum ili inertni medij stvoren unutar tikvice. Za kontrolu protoka elektrona koristi se magnetsko ili električno polje.
Termionska emisija omogućuje praktičnu upotrebu pozitivnih svojstava protoka elektrona - generiranje, pojačavanje električnih vibracija različitih frekvencija.
Značajke radio cijevi
Elektrovakuumska dioda je osnova radiotehnike. Svjetiljka ima dvije elektrode (katoda i anoda), rešetku. Katoda osigurava emisiju, za to je sloj volframa obložen barijem ili torijem. Anoda je izrađena u obliku ploče od nikla, molibdena, grafita. Rešetka je separator između elektroda. Kada se radni medij zagrije, iz pokretnih čestica u vakuumu nastaje snažna električna struja. Elektrovakuumski uređaji ove vrste čine osnovu radiotehnike. U drugoj polovici prošlog stoljeća vakuumske cijevi su se koristile u raznim područjima tehničke, radioelektroničke industrije.
Bez njih je bilo nemoguće napraviti radio, televizor, specijalnu opremu, računala.
Prijave
S razvojem precizne instrumentacije, radio elektronike, ove su svjetiljke izgubile svoju važnost, prestale su se koristiti u velikim razmjerima.
Ali čak i u današnje vrijeme postoje takva industrijska područja u kojima je potreban EVL, jer je samo vakuumska lampa sposobna osigurati rad uređaja prema zadanim parametrima, u određenom okruženju.
EVL-i su od posebnog interesa za vojno-industrijski kompleks, jer se upravo vakuumske cijevi odlikuju povećanom otpornošću na elektromagnetske impulse.
Jedan vojni aparat može sadržavati do stotine EVL. Većina poluvodičkih materijala, REC ne može funkcionirati pod povećanim zračenjem, kao ni u uvjetima prirodnog vakuuma (u svemiru).
EVL doprinose poboljšanju pouzdanosti i trajnosti satelita i svemirskih raketa.
Zaključak
U elektrovakuumskim uređajima, koji omogućuju generiranje, pojačavanje, pretvaranje elektromagnetske energije, radni prostor je potpuno bez zraka, ograđen od atmosfere neprobojnom ljuskom.
Otkriće termoionske emisije dovelo je do stvaranja jednostavne svjetiljke s dvije elektrode nazvane vakuum dioda.
Kada je spojen na električni krug, unutar uređaja se pojavljuje struja. Kada se promijeni polaritet napona, on nestaje, i bez obzira na to koliko se katoda zagrijava. Uz održavanje konstantne vrijednosti temperature zagrijane katode, bilo je moguće uspostaviti izravnu vezu između napona anode i jakosti struje. Dobiveni rezultati primijenjeni su u razvoju elektroničkih vakuumskih uređaja.
Na primjer, trioda je elektronska cijev koja ima tri elektrode: anodu, termoionsku katodu i kontrolnu mrežu.
Upravo su triode postale prvi uređaji za pojačavanje električnih signala početkom prošlog stoljeća. Trenutno su triode zamijenjene poluvodičkim tranzistorima. Vakuumske triode koriste se samo u onim područjima gdje je potrebno pretvoriti snažne signale s malom količinom aktivnih komponenti, a težina i dimenzije se mogu zanemariti.
Snažne radio cijevi usporedive su s tranzistorima u smislu učinkovitosti i pouzdanosti, ali njihov vijek trajanja je mnogo kraći. U triodama male snage većina topline ide na potrošenu kaskadnu snagu, ponekad njezina vrijednost doseže 50%.
Tetrode su elektronička svjetiljka s dvije mreže, koja je dizajnirana za povećanje snage i napona električnih signala. Ovi uređaji imaju veći dobitak od trioda. Takve značajke dizajna omogućuju korištenje tetroda za pojačanje niskih frekvencija u televizorima, prijemnicima i drugoj radijskoj opremi.
Potrošači aktivno koriste žarulje sa žarnom niti, u kojima je tijelo sa žarnom niti volframova zavojnica ili žica. Ovi uređaji imaju snagu od 25 do 100 W, njihov vijek trajanja je 2500-3000 sati. Proizvođači nude svjetiljke s različitom bazom, oblikom, veličinom, tako da možete odabrati opciju svjetiljke, uzimajući u obzir karakteristike rasvjetnog uređaja, područje prostorije.
Stvaranje elektroničkih cijevi omogućilo je stvaranje radiokomunikacijskih i radiodifuznih sustava. Razvoj i proizvodnja uređaja s elektronskim snopom pridonijeli su nastanku i razvoju televizije. U 20-50-im godinama. prošlog stoljeća nastala kao samostalna grana vakuumske elektronike i industrije. Sredinom prošlog stoljeća nastala je prva generacija računala na bazi vakuumskih elektroničkih uređaja.
Kvalitativno nova faza u razvoju vakuumske elektronike započela je razvojem frekvencijskog područja iznad 500 MHz. Kako se frekvencija povećava, a valna duljina zračenja smanjuje, povećava se sposobnost koncentriranja elektromagnetskog zračenja u uski snop. Korištenje visoko usmjerenih snopova radijskog raspona osigurava smanjenje međusobne interferencije radara koji istovremeno rade, povećava domet radijskih sustava i omogućuje postizanje visoke točnosti u određivanju koordinata objekata. Razvijeni su principi dinamičkog upravljanja protokom elektrona. Pojavili su se uređaji novih klasa - klistroni, magnetroni, cijevi putujućih valova (TWT) i drugi, temeljeni na interakciji elektrona s elektromagnetskim poljima. Mikrovalni elektromagnetski valovi imaju veliki informativni kapacitet. U radiokomunikacijskim sustavima to omogućuje povećanje broja telefonskih i telegrafskih komunikacijskih kanala. U svemirskim komunikacijama posebno je važan mehanizam prolaska elektromagnetskog zračenja kroz ionizirane slojeve atmosfere. Ovi slojevi atmosfere su najpropusniji za mikrovalno zračenje. Sve je to omogućilo formiranje mikrovalne elektronike kao samostalnog smjera u vakuumskoj elektronici.
Ovisno o principu rada, namjeni, uređaji i uređaji vakuumske elektronike dijele se na vakuumske cijevi, mikrovalne uređaje, uređaje s elektronskim snopom, fotoelektroničke i rendgenske uređaje.
Klasifikacija vakuumskih elektroničkih uređaja prikazana je na Sl. 2.1.
2.1. Elektronske cijevi
Vakuumske cijevi su vakuumski uređaji s termoionskom katodom i elektrostatičkom kontrolom protoka elektrona, koji se koriste za detekciju, generiranje i pretvorbu električnih signala. Za kontrolu protoka elektrona koristi se različit broj elektroda. Elektrode koje su propusne za snop elektrona nazivaju se rešetkama. Diode, triode, tetrode, pentode itd. razlikuju se po broju elektroda.
Elektroničke cijevi namijenjene za detekciju (ispravljanje), pretvorbu frekvencije i pojačanje električnih signala, uglavnom na frekvencijama do 300 MHz, kao i za generiranje električnih oscilacija male snage u raznim prijemnim, pojačavačkim i mjernim radiotehničkim uređajima obično su nazvane žarulje za prijem-pojačavanje (PUL) ...
Povijesno gledano, prva PUL bila je električna vakuumska dioda, koju je izumio engleski znanstvenik J.A. Fleming 1905. Godine 1907. američki inženjer Lee de Forest stvorio je triodu, u kojoj su uz pomoć kontrolne mreže prvi put elektrostatički kontrolirani slobodni elektroni. Nakon triode, konstruirane su tetroda i zračna tetroda, pentoda. Zatim su se pojavile višenamjenske PUL-ove (heksode, heptode, oktode, pentagride), kao i kombinirane svjetiljke (dvostruke triode, diode - pentode, triode - heptode itd.).
Strukturno, PUL je balon u koji je postavljen sustav elektroda, spojenih kontaktnim zavarivanjem na vakuumsko nepropusne terminale uređaja. Brtvljenje svjetiljke postiže se ili električnim zavarivanjem za PUL u metalnom cilindru, ili zavarivanjem plinsko-plazma gorionicima za staklene cilindre. Suvremeni PUL omogućuju izvođenje linearnih i nelinearnih transformacija električnih oscilacija s frekvencijama reda 10 1o Hz.
Dioda je vakuumski uređaj s dvije elektrode s anodom i katodom. Dioda provodi struju u jednom smjeru – od katode do anode i služi za pretvaranje izmjenične struje u istosmjernu (kenotron).
Elektroni koje emitira katoda stvaraju prostorni naboj između katode i anode. S pozitivnim potencijalom na anodi negativnu potencijalnu barijeru prostornog naboja prevladavaju brži elektroni, koji stvaraju 42
anodna struja u vanjskom krugu (slika 2.2, b, krivulja 1). Anodna struja određena je anodnim naponom U &, kao i emisionom strujom katode. Povećanjem anodnog napona pojavljuju se energetski elektroni koji prevladavaju negativni potencijal elektroničkog naboja (krivulja 2). U ovom slučaju, anodna struja je manja od struje emisije. U modu prostornog naboja, rast anodne struje pokorava se zakonu od tri sekunde: / a = kU & yi.
Daljnjim povećanjem anodnog napona u svim točkama međuelektrodnog prostora, potencijal postaje pozitivan u odnosu na katodu i svi elektroni koje katoda emitira dolaze do anode (slika 2.2, krivulja 3). Režim zasićenja se postavlja na različitim E / a i U Hac. Na sl. 2.2, data je obitelj anodnih karakteristika diode.
Glavni parametri diode su: nagib S = dlJdU ^ unutarnji otpor D = 1 / S. Jednostrana vodljivost diode omogućuje joj da se koristi za ispravljanje izmjenične struje, detekciju elektromagnetskih oscilacija i pretvaranje frekvencija.
Trioda je elektrovakuumski uređaj, vakuumska cijev s tri elektrode s kontrolnom rešetkom između anode i katode (slika 2.3). Promjenom potencijala mreže U c moguće je kontrolirati vrijednost anodne struje /a ili, što je isto, broj elektrona koji prolaze kroz mrežu od katode do anode. Prisutnost mreže omogućuje korištenje trioda za pojačanje i generiranje elektromagnetskih oscilacija. Razlikovati karakteristike anodne mreže / a = A £ 4) pri konstantnom anodnom naponu, mreži / c = LYu (slika 2.3, b) i karakteristikama anode / a = LYU PRI s konstantnim naponom mreže (slika 2.3, c ). Ove karakteristike se nazivaju statičkim.
Riža. 2.2. Dioda:
d - konvencionalna oznaka; Raspodjela 6-potencijala u katodi - anolni jaz
c - anodna karakteristika
Ako je opterećenje uključeno u anodni krug, onda kada se struja promijeni, napon će se istovremeno promijeniti. Ovaj način rada i parametri odgovaraju načinu dinamičkog opterećenja.
Anoda-mreža / a = D U at U a - const i mrežni ulaz / c ~ AUc) at i l = const strujno-naponske karakteristike prikazane su na slici 2.3, b. Izlazne karakteristike anode / a = / £ 4) pri U c = const za različite vrijednosti napona na mreži prikazane su na sl. 2.3, c.
Triode se uglavnom koriste za pretvaranje informacija, posebice za pojačavanje i generiranje električnih oscilacija. Nedostaci trioda uključuju relativno mali dobitak i veliki propusni kapacitet C ca, koji stvara povratnu vezu između izlaza i ulaza kruga žarulje, - Pod određenim uvjetima dolazi do samopobude i pogoršanja karakteristika. Uređaji kao što su tetrode i pentode, koji imaju dodatne rešetke za kontrolu parametara toka elektrona, uglavnom su bez ovih nedostataka.
Tetroda je elektrovakuumski uređaj, svjetiljka s četiri elektrode s drugom rešetkom zaslona C 2, koja omogućuje smanjenje propusnog kapaciteta. Kada tetroda radi u krugu za pojačavanje, na rešetku zaslona se primjenjuje konstantni pozitivni napon u odnosu na katodu i Ce ~ 0,5 £ / a - Elektroni koji prolaze kroz rešetku zaslona djelomično se presreću njome, tvoreći struju 1 C b U ovom slučaju, propusni kapacitet svjetiljke može se smanjiti za dva reda veličine i povećati statički dobitak (slika 2.4, b).
Pri niskim naponima na Q mreži primjetan je opadajući dio karakteristike, povezan s izbacivanjem sekundarnih elektrona s anode - dinatronski efekt. Padajući dio smanjuje područje varijacije C / a, a krug se samopobuđuje. Za uklanjanje din-
Riža. 2.4. tetroda:
a - konvencionalna oznaka, b - karakteristika anode pri različitim naponima na mreži C,
prijestolnog efekta uvodi se još jedna mreža - antidinatronic C 3. Nalazi se između rešetke i anode i nalazi se na katodnom potencijalu ili malom pozitivnom potencijalu.
Ako stvorite tok elektrona u obliku vrpce, blago divergentne zrake, tada se zbog povećanja gustoće prostornog naboja u blizini anode stvara mala potencijalna barijera. On je taj koji odražava sekundarne elektrone koje emitira anoda, što omogućuje da se u strukturu ne uvede treća antidinatronska mreža. Ovakav dizajn tetrode naziva se tetroda snopa. U izlaznim stupnjevima radioprijenosnih uređaja, tetrode snopa se široko koriste za generiranje RF oscilacija (1 GHz).
Tetrode uključuju nuvistor - minijaturnu metal-keramičku prijamno-pojačavajuću svjetiljku s cilindričnim konzolnim fiksnim sustavom elektroda. Ovaj dizajn osigurava povećanu snagu vibracija i otpornost na toplinu.
Pentoda je svjetiljka s pet elektroda (slika 2.5). Zahvaljujući zaštitnoj mreži C3 u prostoru između anode i zaštitne rešetke stvara se polje koje sprječava ulazak sekundarnih elektrona u C 2 mrežu (slika 2.5, a). Time se sprječava prodor elektrona s anode na rešetku zaslona. Pad u anodnoj karakteristici, karakterističan za tetrode, eliminira se na pentodi (slika 2.5, b).
Pentode se dijele na primopredajnik i generator, koji imaju pozitivan napon na C3 mreži. U dvostrukim kontrolnim pentodama, mreža C 3 je druga kontrolna mreža na koju se primjenjuje negativni potencijal. U tom slučaju nastaje prostorni naboj između C 2 i C 3 mreža i
virtualna katoda. U ovoj regiji potencijal je nula, elektroni se usporavaju, stvarajući svojevrsnu katodu. Nedostaci pentoda uključuju veliki kapacitet između treće mreže i anode. Time se ograničava gornja granica frekvencijskog raspona pojačanih elektromagnetskih valova.
Kako bi se otklonio ovaj nedostatak, uvodi se još jedna mreža. Ovaj dizajn se naziva heksoda.
Hexod je elektrovakuumski uređaj; elektronička svjetiljka sa šest elektroda djeluje kao miješalica frekvencije. Napon signala se obično primjenjuje na prvu upravljačku mrežu. Izmjenični napon na drugoj upravljačkoj mreži mijenja raspodjelu struje u svjetiljci. U ovom slučaju, nagib karakteristike anodne struje na prvoj mreži mijenja se s frekvencijom lokalnog oscilatora, napon na njemu mijenja se s frekvencijom dolaznog signala.
Kao rezultat toga, anodna struja je kombinacija oscilacija, posebno oscilacija srednje frekvencije f np 0 M = = / g - / s, gdje je / g frekvencija lokalnog oscilatora; f c - frekvencija signala. Heksodi se također koriste za pojačanje visokofrekventnih signala. U radiotehničkim krugovima obično se koriste kombinirane svjetiljke tipa triode-heksode.
Heptoda je vakuumska cijev sa sedam elektroda koja služi kao pretvarač frekvencije, a također i kao lampa za miješanje. Lokalni oscilatorski krug uključen je u krug prve upravljačke mreže, povratna zavojnica uključena je u krug druge mreže, treća i peta mreža služe za oklop, jer u heksodi jedna zaštitna mreža nije dovoljna. Četvrta mreža se također koristi za kontrolu protoka i napaja se signalnim naponom.
Ponekad se heptoda smatra triodom plus tetrodom. Svjetiljka s dva regulatora, dva štita i rešetkom bez zavoja naziva se petagrid (od latinskog pente - pet, grid - mreža).
Oktoda - vakuumska cijev s osam elektroda ima šest
mreže i predviđen je za rad u frekventnim pretvaračima radio prijemnika. To je u biti poboljšana heptoda. Šesta mreža je antidinatronska, što omogućuje povećanje amplitude izlaznih signala. Oktode nisu dobile veliku distribuciju.
Izrađene su elektroničke cijevi s devet i deset elektroda (dekodiranja). Međutim, nisu našli nikakvu praktičnu primjenu. Najrasprostranjenije su dvostruke diode - triode, dvostruke triode, triode - pentode.
Napominjemo da sa stajališta analize sustava svi razmatrani dizajni odgovaraju predloženom modelu uređaja vakuumske elektronike. ^ J
Dizajn svjetiljki. Vakuumske cijevi dizajnirane za pretvaranje energije istosmjernog ili izmjeničnog izvora u visokofrekventnu energiju do 10 GHz nazivaju se oscilatorske svjetiljke. Postoje različiti dizajni generatorskih svjetiljki. U minijaturnim i subminijaturnim svjetiljkama dimenzije su odlučujući parametar. Jedna takva svjetiljka je lampa štap. Značajka njegovog dizajna je prisutnost izravno grijane katode, kao i dizajn rešetki u obliku metalnih šipki smještenih paralelno s katodom.
Prijemne i pojačavajuće žarulje (PUL) su elektroničke žarulje namijenjene detekciji, pretvorbi frekvencije i pojačavanju električnih signala na frekvencijama do 300 MHz, kao i za generiranje električnih oscilacija.
PUL se koristi kao upravljački elementi generatora ili pojačala u radijskim odašiljačima za radiodifuziju, televiziju, radar, u akceleratorima čestica i medicinskoj elektronici. Razlikovati male snage (do 25 W), srednje
snage (do 1 kW), snažne (do 200 kW) i supersnažne (preko 200 kW) žarulje. Mogu raditi u HF (do 30 MHz), VHF (do 300 MHz) ili mikrovalnim (do 10 GHz) rasponima valnih duljina.
Oscilirajuće i modulirajuće svjetiljke velike snage su od posebnog interesa. Snažni elektronički uređaji dizajnirani su da oduzimaju energiju anodi. Ovisno o načinu izvlačenja viška toplinske energije iz anode, razlikuju se radijacijski, zračni, vodeni i evaporativni odvodi topline.
Kako bi se povećala rasipanje topline, površina anode se povećava uz pomoć rebrastog radijatora, a lampa se postavlja u zatvoreni volumen kroz koji se ventilatorom na silu tjera zrak pročišćen od prašine, prljavštine i uljnih para. .
U svjetiljkama s vodenim i evaporativnim hlađenjem, anoda s dijelom balona stavlja se u zatvorenu zatvorenu posudu kroz koju se propušta voda pod pritiskom (2 ... 3) 10 5 Pa.
U žaruljama hlađenim isparavanjem, anoda se hladi izdvajanjem topline isparavanja.
Snažne svjetiljke izrađene su sklopive za mogućnost popravka i zamjene pojedinih dijelova. Ovi uređaji zahtijevaju posebno održavanje tijekom rada. Na sl. 2.6 prikazuje različite vrste kermet lampi proizvedenih u tvornici Svetlana.
Između anode i mreže ponekad se postavljaju zasloni koji poboljšavaju zaštitu anode i stoga smanjuju kapacitet mreže i anode (slika 2.7).
2.2. Mikrovalne pećnice
mikrovalne elektronske lampe. U frekvencijskom području većem od 100 MHz, na rad elektronskih cijevi značajno utječu inercija elektrona, međuelektrodni kapaciteti i induktivnosti I/O. Da bi se smanjila inercija, ravne elektrode izrađene su s međuelektrodnim razmakom od 0,1 ... 0,3 mm, elektrodni vodovi u obliku debelih vodiča, mrežni i katodni vodovi su kontakti u obliku prstena pritisnuti na kontakte rezonantnih koaksijalnih uređaja, anodni vod je klin velikog promjera (sl. 2.8).
Za ravnu diodu, vrijeme leta je t = - =
Važan faktor je kut leta 0, koji je jednak promjeni faze visokofrekventnog napona na elektrodama za vrijeme t prolaska elektrona kroz međuelektrodnu udaljenost d. Jednadžba za određivanje kuta leta ima oblik 0 = 18 / rf /> / Z / o, gdje je / frekvencija, MHz; d, cm;
(/ o je napon na anodi, V.
Na niskim frekvencijama dioda je aktivni otpor R h, a na visokim frekvencijama složen otpor. Dizajn mikrovalnih vakuumskih cijevi trebao bi maksimalno zadovoljiti zahtjeve minimalnog vremena leta elektrona i minimalnih međuelektrodnih kapaciteta i induktiviteta izlaza. Razlikovati oscilatorske i modulatorske žarulje.
Mikrovalne žarulje su triode, tetrode snopa, pentode. Pentode i tetrode snopa koriste se za generiranje metarskih valova (preko 6 m). U impulsnom načinu rada, za radar se koriste pulsne oscilatorne cijevi. Modulatorske triode koriste se za modulaciju u radiotelefonskim odašiljačima i radiodifuznim pojačalima.
Klystrons [od grč. klyzi - udarati, kotrljati (valjati) i ... prijestolje] - vakuumski mikrovalni uređaji, čiji se rad temelji na modulaciji brzine. 2.8. Keramika-kermet - ELECTRONIC FLOW električna trioda s mikrovalnim poljima rezonantnih oscilatornih
sustava. Elektroni se skupljaju u snopove, a zatim se kinetička energija skupljenih elektrona pretvara u mikrovalnu energiju. Klystroni su dizajnirani za generiranje i pojačavanje elektromagnetskih valova.
Prema načinu pretvaranja energije izvora energije u energiju mikrovalnih oscilacija, klistroni se klasificiraju kao uređaji tipa O ili uređaji s dinamičkom kontrolom toka elektrona. Ovi uređaji koriste mehanizam za modulaciju brzine. Načelo grupiranja elektrona u skupine leži u osnovi fizike klistrona. Na sl. 1.16, b prikazuje dijagram grupiranja elektrona u prostoru rezonatora. Elektroni za koje je omjer Usin zadovoljen? > 0, primaju dodatno ubrzanje, a elektroni sa SLsin s /< 0 замедляются. Электроны
1, 2, 3 se istovremeno vraćaju u rezonator i tvore hrpu elektrona (vidi sliku 1.15, b).
Posebno treba napomenuti da su takozvane dinamičke nehomogenosti nositelji informacijskog signala u uređajima ovog tipa. U ovom slučaju to su gomile elektrona. Formiranje snopova elektrona narušava i Coulombove sile i konačno vrijeme leta elektrona između rezonatorskih rešetki.
Na sl. 2.9 prikazuje konstrukciju klistrona. Elektronska zraka koju formira elektronski top 1 ubrzava se poljem elektrode 2 i prodire u uski razmak A između stijenki ulaznog toroidnog rezonatora (elektronskog skupljača) 4 i kreće se u drift cijevi 6.
U drift cijevi nema električnih polja i u njoj se modulacija brzine protoka pretvara u modulaciju gustoće. Tada tok iz snopova elektrona ulazi u izlazni rezonator 5.
Drugi rezonator se koristi za odabir energije visoke frekvencije iz toka elektrona. Frekvencija dolaska snopova elektrona u drugi rezonator jednaka je frekvenciji ulaznog signala. Struja se inducira na unutarnjoj površini stijenki drugog (izlaznog) rezonatora. Električna energija koja se pojavljuje između rezonatorskih mreža
polje usporava elektrone. Kinetička energija elektrona primljenih iz izvora ubrzanog napona pretvara se u energiju mikrovalnih oscilacija. Elektroni koji su prošli drugi razmak ulaze u kolektor i tamo se raspršuju u obliku topline.
Značajke klystrona u usporedbi s mikrovalnim žaruljama su:
nedostatak elektrostatičke kontrole elektroničkog protoka;
korištenje dinamičkog upravljanja temeljenog na modulaciji brzine i grupiranju elektrona;
korištenje principa indukcije struje u izlaznom zazoru B i odvajanje funkcija izlaznog zazora i kolektora elektrona;
korištenje šupljih rezonatora koji zadovoljavaju zahtjeve mikrovalnog raspona;
odvajanje katode od visokofrekventnog kruga i pozicioniranje razmaka za ubrzanje ispred visokofrekventnog upravljačkog razmaka.
Klystron (pojačalo) se može pretvoriti u oscilator uvođenjem pozitivne povratne sprege između izlaznog i ulaznog rezonatora.
Povećanje pojačanja klistrona moguće je zbog kaskadne veze ili stvaranja struktura s više šupljina s periodičnim elektrostatičkim fokusiranjem snopa elektrona. Reflektivni klistron ima jedan rezonator polja, koji je dva puta probijen elektronom
potok. Rezonator ima ulogu skupa elektrona tijekom prvog prolaska elektrona kroz prazninu i ulogu izlaznog kruga tijekom drugog prolaska praznine.
Da bi klistron generirao mikrovalne oscilacije, snopovi elektrona moraju proći kroz prazninu tijekom obrnutog kretanja u onim trenucima kada u njemu postoji usporavajuće visokofrekventno električno polje. U tu svrhu istovremeno se podešavaju P e", napon na elektrodi za ubrzanje i napon na reflektoru (slika 2.10).
na katodu. Kada se koristi reflektirajući klistron kao pojačalo, struja u snopu postaje manja od početne, a brzinski modulirani snop elektrona u reflektiranom toku pretvara se u moduliranu zraku u smislu gustoće. U tom slučaju u rezonatoru se pobuđuje pojačani signal.
Glavna svrha reflektirajućih klistrona je stvaranje mikrovalnih oscilacija male snage. Njihova prednost je u jednostavnosti dizajna, lakoći podešavanja i dobrim karakteristikama modulacije. Važna prednost je njegova visoka mehanička čvrstoća i pouzdanost.
Razlikovati reflektirajuće klistrone s vanjskim i unutarnjim rezonatorima. Klystroni s integralnim podešavanjem frekvencije postali su široko rasprostranjeni, čije je stvaranje postalo moguće zahvaljujući razvijenoj tehnologiji proizvodnje kliznih električnih kontakata u vakuumu. Raspon podešavanja je 10 ... 15%, a učinkovitost je preko 40%.
Multibeam Amplifying Klystrons (MJIK), razvijeni 1960-ih. imaju 2-3 puta niži napon napajanja, 3-4 puta manju masu uređaja, povećani 2-5 puta radni frekvencijski pojas u odnosu na uređaje s jednim snopom. Snažni klistroni s više zraka imaju od 6 do 36 zraka i rade na višim vibracijama.
Klistroni za pojačanje s više zraka široko se koriste u modernim sustavima elektroničke opreme. Osnova su za odašiljače modernih naprednih zračnih, morskih i zemaljskih kompleksa. Razvijen je širok raspon domaćih klistrona (slika 2.11).
Lampe s putujućim valom su elektrovakuumski uređaji s dugotrajnom sinkronom interakcijom snopa elektrona sa usporenim elektromagnetskim valom. Elektromagnetsko polje sustava za usporavanje je zbroj beskonačnog skupa prostornih harmonika. Ako se fazna brzina podudara sa smjerom grupne brzine elektromagnetskog vala, tada su takvi harmonici izravni. Ako je fazna brzina suprotna grupnoj, tada govorimo o inverznim harmonicima.
Za dugotrajnu interakciju elektrona s elektromagnetskim poljem potrebno je ispuniti uvjet faznog podudaranja, pri kojem se brzina elektrona u struji Vrp poklapa s faznom BRZINOM UV UV VALA.
Dugotrajna interakcija elektrona s putujućim elektromagnetskim valom koji se širi u nerezonantnom oscilatornom sustavu je u osnovi rada pojačala i generatora TWT-a.
U tom slučaju se ubrzani elektroni grupiraju i energija usporenih elektrona se prenosi u ultravisokofrekventno polje.
Razlikovati svjetiljke s prednjim valom, ili TWT, i žarulje s povratnim valom (BWT).
U TWT, smjer gibanja elektrona poklapa se sa smjerom gibanja energije duž sustava za usporavanje. U tim uređajima tok elektrona je u interakciji s izravnim sporim valom ili s pozitivnim prostornim harmonikom (slika 2.12).
Uređaji koji koriste interakciju snopa elektrona s povratnim valovima ili negativnim prostornim harmonicima nazivaju se BWO. U svjetiljkama s obrnutim valom tok elektrona se kreće prema protoku energije. Na sl. 2.12, c prikazuje TWT tipa O u koaksijalnoj armaturi - Elektroni koje emituje katoda ubrzani su naponom Uo, što osigurava potrebni uvjet za sinkronizam između elektrona i vala usporen na brzinu od v = 0,1 s , gdje je c brzina svjetlosti. Kretanje energije duž sustava za usporavanje događa se u smjeru kretanja elektrona. Fokusiranje snopa elektrona provodi se pomoću konstantnog magnetskog polja koje stvara solenoid. Elektronski snopovi formiraju 54
dok se kreću duž osi svjetiljke i induciraju struju u spirali, a također stvaraju kočiono visokofrekventno polje. To je inhibitorno polje koje osigurava odabir energije iz snopa elektrona i pojačanje ulaznog signala.
Glavna prednost TWT-a je širok pojas pojačanih frekvencija. Uz pojačavajuće TWT-ove, razvijeni su TWT-ovi za pretvaranje. U svjetiljkama ovog tipa, tok elektrona se najprije modulira u brzini signalom frekvencije Q i ulazi u prostor interakcije sustava za usporavanje. Oscilacije mikrovalnog raspona frekvencije * 10Q dovode se kroz ulazni uređaj. Interakcija snopa elektrona moduliranog dvjema frekvencijama s poljem putujućeg vala dovodi do stvaranja složene periodične strukture snopova elektrona. Oni pobuđuju oscilacije u sustavu usporavanja s frekvencijama ω i ω ± mQ, gdje je m cijeli broj. Obično su parametri sustava usporavanja optimizirani za rad na frekvenciji od co + Q. Ovisno o načinu rada, TWT-ovi se dijele na impulsne, kontinuirane i kvazi-kontinuirane radnje. Prema razini izlazne snage razlikuju se TWT male (1 ... 10 W), srednje (10 ... 100 W) i velike snage.
Prvi TWT-ovi stvoreni su za radarske, radio-obavještajne i radijske protumjere. Posljednjih godina TWT s više snopa koriste se za komunikacijske sustave, uključujući svemirske komunikacije. Stvoreno
ali novi smjer je multi-beam TWT, koji omogućuje realizaciju multi-mode prijenosnih sustava u smislu izlazne snage. Razvijeni su TWT lanci koji omogućuju kontrolu snage od stotina vata do desetaka kilovata, visoku učinkovitost i široki pojas. Stvoreni su impulsni TWT-ovi s milimetarskim valovima izlazne snage od 20 W u rasponu od 3 mm i 2 kW u rasponu od 8 mm.
Lampe s povratnim valovima ponekad se nazivaju i karcinotroni. Njihov se rad temelji na fizičkom fenomenu dugotrajne interakcije toka elektrona i povratnog vala elektromagnetskog polja. BWT shema je prikazana na Sl. 2.13.
Elektroni koje emituje katoda ubrzavaju se naponom tako da je uvjet sinkronizma zadovoljen. U ovom slučaju, brzina elektrona i fazna brzina inverznog harmonika u BWO se poklapaju u smjeru, a tok energije je usmjeren u suprotnom smjeru od kolektora elektrona do elektronskog topa. Stoga se izlazna energija nalazi na kraju topa sustava za usporavanje. Sve izravne harmonike apsorbira usklađeno opterećenje.
Kinetička energija snopa elektrona pretvara se u energiju elektromagnetskog polja čiji se intenzitet u valovodnom sustavu povećava od kolektora do katode. Pojačani elektromagnetski valovi koji se šire prema snopu elektrona međusobno djeluju s snopom elektrona sa sve jačim učinkom. Protok elektrona je i izvor energije i poveznica koja daje pozitivnu povratnu informaciju u svjetiljci. Oscilacije u BWT nastaju zbog prisutnosti interne povratne sprege raspoređene duž duljine svjetiljke. Ova veza je posljedica nadolazećeg gibanja energije i valova u usporavajućem sustavu BWT-a i osigurava
mogućnost glatkog podešavanja frekvencije generiranja pri promjeni napona ubrzanja.
Svjetiljke kao što su TWT i LOV dijele se u dvije glavne skupine. U uređaje tipa O spadaju svjetiljke s uzdužnim magnetskim poljem, koje služi samo u svrhu fokusiranja pravolinijskog snopa elektrona. Uređaji tipa M uključuju sve mikrovalne uređaje kod kojih je konstantno magnetsko polje poprečno.
U ovom slučaju elektroni se kreću u ukrštenim električnim i magnetskim poljima. U BWO tipa M, tok elektrona predaje dio svoje potencijalne energije elektromagnetskom valu. Protok elektrona nastaje u uređajima ovog tipa u križanim elektromagnetskim valovima. Izlazna snaga je unutra
0,1 ... 1,0 kW s elektroničkim podešavanjem frekvencije. BWO rade u frekvencijskom rasponu 0,5 ... 18,0 GHz, izlazna snaga je unutar 0,1 ... 1,0 kW s elektroničkim podešavanjem frekvencije do 30%, učinkovitost je unutar 5 ... 50%.
Magnetroni (od latinskog magnetis - magnet) su koaksijalne cilindrične diode u magnetskom polju usmjerenom duž svoje osi. Magnetron spada u klasu generatorskih vakuumskih mikrovalnih uređaja, kod kojih se stvaranje toka elektrona i njegova interakcija s mikrovalnim elektromagnetskim poljem događa u prostoru interakcije, gdje se križaju električno i magnetsko polje. Opći izgled magnetrona prikazan je na sl. 2.14.
Broj rezonatora u diodi tipa magnetron je uvijek paran.
U prostoru između katode i anode događaju se procesi koji su karakteristični za svaki mikrovalni uređaj. Kontrola protoka elektrona, formiranje snopova elektrona i oslobađanje energije u visokofrekventno električno polje – svi se ti procesi odvijaju u jednom prostoru.
Zbog raspršenja polja pojedinih rezonatora, njihove su oscilacije međusobno kruto spregnute, a sustav
Riža. 2.15. Cikloidne putanje elektrona u ravnom magnetronu (a) i formiranje snopova elektrona (žbica) u prostoru interakcije cilindričnog magnetrona (b)
tema svih rezonatora je jedan oscilatorni sustav.
Visokofrekventne oscilacije u prostoru interakcije magnetrona imaju oblik stajaćeg vala (slika 2.15, b). Takvi se valovi mogu protumačiti kao zbroj dvaju putujućih vala koji se šire u suprotnim smjerovima.
To se postiže odabirom vrijednosti anodnog napona i jakosti magnetskog polja. Elektroni se kondenziraju u grozdove nalik na žbice. Unutar žbica, putanje elektrona su složene (vidi sliku 2.15, b).
Kinetička energija elektrona dok se kreću u žbicama određena je brzinom elektrona dok se kreću duž cikloidne putanje. Maksimalna je na vrhu cikloide, gdje je brzina definirana kao v max = 2E / B.
Mehanizam prijenosa energije elektrona u visokofrekventno polje sastoji se u smanjenju energije elektrona, koja je maksimalna na katodi i blizu nule na anodi. Transformacija energije elektrona u energiju mikrovalnog polja nastavlja se od trenutka njihove emisije s katode do trenutka kada dođu do anode. Imajte na umu da se neki od elektrona vraćaju na katodu kao rezultat složenih putanja i doprinose povećanju emisije zbog učinka sekundarne emisije elektrona. Uvjeti sinkronizma su ispunjeni pri optimalnom omjeru između anodnog napona i vrijednosti magnetskog polja.
Kod uređaja tipa M opaža se fenomen stražnjeg bombardiranja katode. Ponekad se u tim uređajima umjesto termoionskih katoda koriste sekundarne emisione katode za koje nije potreban grijač. To povećava vijek trajanja i pouzdanost uređaja. 58
Ein V, ■ ■
Ovisno o načinu rada razlikuju se pulsni i kontinuirani magnetroni. Po dizajnu, magnetroni mogu biti podesivi po frekvenciji ili podešeni na određenu frekvenciju. Neke vrste magnetrona prikazane su na Sl. 2.16. Ovdje su neke vrste magnetrona.
Mitron je magnetron čija frekvencija generiranih oscilacija varira u širokom rasponu i proporcionalna je anodnom naponu.
Amplitron (platinotron) je moćno pojačalo povratnih valova magnetronskog tipa sa zatvorenim protokom elektrona.
Dematron je magnetronsko pojačalo izravnog valnog tipa s distribuiranom emisijom.
Injektron je impulsna modulatorska lampa s tri elektrode u kojoj se magnetronski top koristi za formiranje elektronske zrake i kontrolu struje.
Carmatron je uređaj za povratni val magnetronskog tipa u kojem se koristi interakcija zatvorenog snopa elektrona s koordiniranim sustavom usporavanja.
Ciklotronski rezonancijski maser spada u električne vakuumske mikrovalne uređaje. Njegov se rad temelji na procesu interakcije struje elektrona koja se kreće u stalnom magnetskom polju duž spiralnih putanja s visokofrekventnim poljima rezonatora ili valovoda na frekvenciji bliskoj ili višekratnoj frekvenciji ciklotrona elektrona. Ovi uređaji su slični kvantnim uređajima. U njima se pojačavanje elektromagnetskih valova provodi induciranim zračenjem. Ovi uređaji čine zasebnu klasu mikrovalnih uređaja. Prvi uređaj u ovoj klasi bio je žirotron – generator milimetarskih valova postignute snage od stotine kilovata. Razvijena je cijela klasa uređaja za pojačanje: giroklistron, gyrotvistron, gyro-TWT.
2.3. Uređaji s elektronskim snopom
Uređaji s elektronskim snopom nazivaju se klasa elektrovakuumskih uređaja dizajniranih za pretvaranje informacija, u kojima se u tu svrhu koristi struja elektrona u obliku snopa ili snopa zraka.
Četiri su glavne vrste uređaja s elektronskim snopom: signalno - svjetlosno; svjetlo je signal; signal - signal; svjetlost je svjetlost.
Uređaji od signala do svjetla su uređaji s elektronskim snopom koji pretvaraju električne signale u svjetlosne slike.
U skladu s predloženim modelom elektrovakuumskog uređaja, snop elektrona koji generira upravljački uređaj pretvara se u svjetlosni signal kao rezultat detekcije.
Osciloskopska cijev je uređaj s elektroničkim snopom dizajniran za prikaz i bilježenje u grafičkom obliku tijeka brzih procesa. Primjer dijagrama cijevi osciloskopa prikazan je na slici 1.11, a 2.17 je pojednostavljeni krug osciloskopa katodnih zraka koji se temelji na njemu. Sweep generator G generira impulse zadane frekvencije tipa "pila" koji se dovode kroz pojačivač horizontalnog otklona Y x na horizontalne otklonske ploče Za * proučavanje pojedinačnih ili neperiodično ponavljajućih procesa, generator mora formirati pojedinačne impulse - Signal koji se proučava dovodi se kroz pojačalo Y y na ploče * Dodavanje ovih pomaka duž osi x i y dovodi do crtanja.
oscilogram fizičkog procesa. Za kalibraciju vremenske baze, MB generator vremenske oznake ugrađen je u osciloskop, koji generira periodične signale određenog trajanja. Ti signali prolaze kroz pojačalo Yr do modulirajuće elektrode cijevi, koja tvori oznake. Uz njihovu pomoć, postaje moguće odrediti trajanje procesa koji se proučava, kao i njegove pojedinačne pojedinosti.
Glavne karakteristike cijevi osciloskopa su pojas snimljenih frekvencija, osjetljivost sustava za skretanje i brzina snimanja signala bez njegovog izobličenja. Oscilografski uređaji s elektronskim snopom za memorisanje omogućuju pamćenje pojedinačnih i kontinuiranih procesa. Brzina snimanja signala je u rasponu do 10 km/s, a mogu se satima pohranjivati i ponovno vizualizirati na ekranu. Stvorene su širokopojasne i osciloskopske mikrovalne cijevi koje omogućuju snimanje signala u frekvencijskom području do 10 GHz. Za to su, umjesto otklonskih ploča, počeli koristiti sustave za otklanjanje signala tipa putujućeg vala.
Kineskop (od grč. Kinesis - kretanje i skopeo - pogled) je uređaj s elektronskim snopom dizajniran za primanje električnih signala i njihovo pretvaranje u svjetlosnu sliku, na primjer, televizija. Razlikovati jednobojne i CRT-ove u boji.
Rad kineskopa temelji se na fenomenu pretvorbe energije snopa elektrona u svjetlosni signal kao rezultat katodoluminiscencije. Razmotrite dizajn kineskopa na temelju predloženog modela elektrovakuumskog uređaja.
Elektronski snop kontrolira se kako uz pomoć elektrostatičkih sustava za otklanjanje tako i uz pomoć dva para odbojnih magnetskih svitaka postavljenih na vrat cijevi (slika 2.18, a). Konvencionalno označavanje slikovnih cijevi prilično je komplicirano. Na sl. 2.18, b prikazuje takvu oznaku za kineskop s tri snopa domaće proizvodnje. Svjetlina sjaja u određenoj točki na ekranu određena je trenutnim intenzitetom snopa kojim upravlja primljeni televizijski signal. Električna vodljivost fosfora je dovoljno niska. Elektroni taloženi na zaslon ga nabijaju negativnim nabojem, a protok elektronske zrake na zaslon može prestati. Međutim, fosfor ima visok koeficijent sekundarne emisije elektrona. Ovaj fenomen se koristi za odvod naboja pokrivanjem unutarnje strane zaslona vodljivim slojem i povezivanjem s anodom.
U televiziji u boji naširoko se koriste maskirani kineskopi, čiji zaslon čine uske trake fosfora crvene (K), zelene (3) i plave (C) boje luminiscencije. Ova vrsta maske naziva se maska s prorezom (slika 2.19, a) - Tri elektronska projektora formiraju tri koja se konvergiraju na ekranu
elektronske zrake, od kojih svaka pobuđuje sjaj fosfora samo jedne boje. Kod prorezne maske reflektori se nalaze u jednoj ravnini, a kada se koristi maska s okruglim rupama - duž vrhova jednakostraničnog trokuta (slika 2.19, b). Ovaj tip se također naziva rasporedom nalik delti u jednoj ravnini.
Percepcija cjelokupne palete boja osigurana je na fiziološkoj razini - dodavanjem zračenja tri fosfora odjednom na mrežnicu. Intenzitet njihove pobude proporcionalan je video signalu.
Zaslon (od engleskog display - pokazati) - uređaj za vizualni prikaz informacija, obično na ekranu uređaja s elektronskim snopom.
Informacije na zaslonu dolaze izravno s računala, ili ih operater unosi s tipkovnice upravljačke ploče.
Zaslon uključuje upravljačku ploču s tipkovnicom i mikrokontroler za komunikaciju s računalom.
Uređaj tipa svjetlosnog signala uglavnom se koristi za pretvaranje slike u niz električnih impulsa kako bi se prenijeli na daljinu.
Ikonoskop (od grčkog eikon - slika i skopeo - pogled) je prvi od ove vrste uređaja. Njegov princip rada temelji se na nakupljanju električnog naboja na mozaičnoj fotoosjetljivoj meti zbog procesa vanjskog fotoelektričnog efekta.
Fotoosjetljiva meta ikonoskopa je dielektrična podloga na koju se nanosi fotoosjetljivi sloj. Na drugu stranu podloge nanosi se metalni sloj, koji je signalna ploča (Sl.2.20)
Riža. 2.20. Dijagram ikonoskopa:
/ - katoda (elektronički reflektor); 2 - odbojni sustav; 3 - leća; 4 - kolektor foto- i otklonskih elektrona; 5- mozaik signalna ploča; 6 - video signal; 7 - foto meta;
Projicirana slika stvara potencijalni reljef na mozaiku zbog foto efekta, koji odgovara raspodjeli osvjetljenja objekta. Elektronska zraka skenira površinu i puni sve elemente mozaičkog zaslona u skladu s prethodno nakupljenim nabojem. Struja u krugu signalne ploče postaje modulirana akumuliranim nabojima.
Ikonoskop je dalje razvijen u superikonoskopu. U njemu je fotoosjetljivi mozaik zamijenjen čvrstom fotokatodom i čvrstom metom (osjetljivost je za red veličine veća), koji su odvojeni u prostoru. Do nakupljanja naboja i stvaranja potencijalnog reljefa dolazi zbog sekundarne emisije elektrona kada se meta bombardira fotoelektronima u procesu prijenosa elektroničke slike.
Uređaji s akumuliranim punjenjem.
Vidikon (od lat. Video - vidim i grč. Eikon - slika) je televizijski uređaj za prijenos elektronskih zraka s akumulacijom naboja, čije se djelovanje temelji na unutarnjem fotoelektričnom efektu.
Slika koju je potrebno prenijeti na televizijskom kanalu fokusira se na metu vidikona pomoću leće (slika 2.21). Meta je tanki poluvodički sloj nanijet na prozirnu vodljivu podlogu - signalnu ploču (slika 2.21, b). Svaki element pokriven snopom može se predstaviti kao kontura kapacitivnosti i otpora ovisnog o svjetlosti između površine ozračene elektronskom zrakom i signalne ploče.
Proces formiranja slike odvija se u obliku paketa naboja. Elementarni kapaciteti ciljnih elemenata se prazni kroz lokalne otpore. Imajte na umu da što je veća lokalna rasvjeta, otpor postaje manji - 64
Pražnjenje odgovarajućeg područja i odgovarajućeg kapaciteta se prazni jače nego u manje osvijetljenim područjima. Stvara se takozvano rasterećenje naboja.
Tijekom sljedećeg ciklusa skeniranja elektronskim snopom kondenzatori se ponovno pune. Struja punjenja ovisi o stupnju pražnjenja kondenzatora. Tako se na ploči formira video signal U c.
Kasnije su se pojavili vidikoni, čija je posebnost bila sastav mete, koji je uvelike odredio karakteristike vidikona.
Prvi takvi vidikoni imali su antimon trisulfidnu metu SbS3. S vremenom su se pojavile sorte vidikona.
Plumbicon je vidikon, čija je meta sloj olovnog oksida PbO nanesenog na prozirni film kositrov dioksida SnO2, koji služi kao signalna ploča. Karakterizira ga visoka osjetljivost na svjetlost i niska inercija.
Kadmikon je vidikon čija je meta izrađena na bazi kadmij selenida CdSe.
Satikon je vidikon s amorfnom metom na bazi Se - As - Te.
Newvicon je vidikon s metom na bazi spoja ZnS - Cd - Te.
Halnikon je vidikon baziran na heterospoju kadmij selenida CaSe.
Kremnikon - uređaji temeljeni na mozaiku /> - i-spojevi u siliciju. Supercremnicon koristi elektrone visoke energije, koji se ubrzavaju do 10 kV.
Rebicon je vidikon s obrnutim snopom elektrona, u kojem se električni signal uklanja iz kolektora koji prima modulirani tok sekundarnih elektrona, pojačan sekundarnim elektronskim multiplikatorom.
Secon je uređaj za odašiljanje elektronskih zraka (vrsta vidikona) s metom, čije se djelovanje temelji na fenomenu sekundarne vodljivosti elektrona. Secones odlikuju visoka osjetljivost, niska inercija i male ukupne dimenzije, jednostavnost i pouzdanost.
Ortikon je uređaj za odašiljanje elektronskih zraka s akumulacijom naboja na mozaičnoj fotoosjetljivoj meti i očitavanjem slike snopom sporih elektrona. Naziv je dobio zbog ortogonalne incidencije skenirajuće elektronske zrake na metu. Rad ortikona temelji se na fizičkom fenomenu vanjskog fotoelektričnog efekta.
Superortikon. - visokoosjetljivi odašiljački televizijski uređaj s akumulacijom naboja, prijenosom slike s fotokatode na dvostranu metu, s čitanjem slike s mete sporim elektronima i naknadnim pojačavanjem video signala pomoću sekundarnog množitelja elektrona. Superortikoni su učinkoviti u gotovo potpunom mraku (kada je osvjetljenje autokatode 1 10 ~ 7 ... 10 -8 lx). Nedostaci: velike ukupne dimenzije, velika težina i napajanje i napajanje.
Isocon je uređaj klase superorticon, koji ima sustav odvajanja stražnjeg snopa, metu koja omogućuje prolazak raspršenih elektrona.
Contrastcon - ortikon s posebnim poboljšanjem kontrasta prenesene slike.
Za uporabu u televiziji u boji koriste se ili tri vidikona s odgovarajućim filterima u boji ili jedan vidikon s posebnim ciljnim dizajnom. U metu
ugrađene strukture filtera koje osiguravaju kodiranje i odvajanje signala koji odgovaraju trima primarnim bojama.
Uređaji bez nakupljanja punjenja.
Disektori (od lat. Dissector - secirati) - uređaj za odašiljanje elektronskih zraka bez nakupljanja naboja, koji služi za pretvaranje optičke slike u slijed električnih signala (slika 2.22). Rad uređaja temelji se na vanjskom fotoelektričnom efektu. Odsutnost principa akumulacije naboja povećava brzinu disektora, mogućnost njihove uporabe u brzim procesima. Domaća industrija razvila je široku paletu uređaja za odašiljanje elektronskih zraka.
Uređaji za signal u signal su pretvarači elektronskih snopa električnih signala koji omogućuju pretvaranje niza ulaznih električnih signala u modificirani slijed izlaznih električnih signala. Strukturno, ovi se uređaji temelje na oscilografskoj katodnoj cijevi. Umjesto emitivne jedinice koristi se funkcionalna matrica s promjenjivom elektroničkom transparentnošću preko ozračenog područja.
Struja koja prolazi kroz ovu matricu modulira se određenom funkcijom dviju varijabli, a zatim se pojačava kolektorom. Možete odmah dobiti željene vrijednosti potrebne linearne ili kutne korekcije, odvoda, pomaka. Točnost izračuna je manja od 1%, vrijeme izračuna je mikrosekunde.
Signalni - signalni uređaji omogućuju pretvaranje analognog signala u diskretni, pohranjivanje signala s naknadnom reprodukcijom, pretvaranje televizijskih signala prema različitim standardima itd.
U memorijskim uređajima, snop elektrona modulira se ulaznim električnim signalom tijekom skeniranja mete, koja je dielektrični sloj na metalnoj površini. Elektronska zraka stvara potencijalni reljef na površini dielektrika. Očitavanje se provodi istim ili različitim snopom elektrona. Konvertori za pohranu omogućuju višestruku reprodukciju jednom snimljenih informacija.
Pretvarači za pohranu uključuju grafekon, litokon, potencioskop i druge pretvarače. Bogata funkcionalnost elektronske zrake naširoko je korištena u uređajima ovog tipa.
Posljednjih godina elektronički signal-signal uređaji su zamijenjeni mikro- i fotoelektroničkim uređajima.
Uređaji tipa svjetlo - svjetlo - dizajnirani su za transformaciju slike iz jednog područja spektra u drugo, kao i za pojačavanje svjetline slike i vizualizaciju slabo svjetlećih objekata koji su nedostupni izravnom promatranju okom.
Uređaji ove vrste uključuju elektrooptičke pretvarače (EOC). Rad pojačivača slike temelji se na principu pretvaranja optičkog zračenja u elektroničko zračenje, njegovog pojačanja i obrnutog pretvaranja elektroničke slike u optičku (vidi sliku 2.22). Pojačanje osiguravaju procesi ubrzanja elektrona jakim električnim poljem. U tom slučaju, oku nevidljiva slika se pretvara u optički spektar. Pojačanje optičkog zračenja može doseći nekoliko redova veličine. Stvaranjem višekomornih cijevi za pojačavanje slike može se postići pojačanje do 10 7 puta. To omogućuje snimanje svakog događaja fotoemisije. Kao fotokatode koriste se polialkalne prevlake antimon-cezij ili kisik-cezij. Rezolucija N, koju karakterizira oštrina slike, ograničena je aberacijama elektrooptičkog sustava. Obično N * 25 redaka / mm. Cijevi za pojačavanje slike naširoko se koriste u IR tehnologiji, spektroskopiji, medicini, nuklearnoj fizici itd.
Nedavno se za poboljšanje slike koriste mikrokanalne ploče koje se odlikuju visokim koeficijentom sekundarne emisije elektrona.
2.4. Fotoelektronski uređaji
Fotoelektronički uređaji su elektrovakuumski uređaji koji pretvaraju elektromagnetske signale u optičkom rasponu u električne signale. Vakuumski fotoelektronički uređaji prvenstveno uključuju fotoćelije i fotomultiplikatore, u kojima se koristi vanjski fotoelektrični efekt.
Vakuumska fotoćelija sastoji se od fotokatode, anode i vakuumskog cilindra (slika 2.23). Fotoosjetljivi sloj se nanosi ili izravno na stakleni balon (slika 2.23, b, d), ili na površinu posebne podloge postavljene unutar balona (slika 2.23, c). Svjetlosni tok F ulazi u fotokatodu i potiče emisiju fotoelektrona, uslijed čega se stvara protok slobodnog elektrona između fotokatode i anode.
Najrasprostranjenije su vakuumske fotoćelije s antimon-cezijevim, multialkalnim ili kisik-srebro-cezijevim fotokatodama (slika 2.23, d). Korištenje fotoćelija punjenih plinom ograničeno je njihovom nestabilnošću i nelinearnošću njihovih svjetlosnih karakteristika.
Fotomultiplikacijska cijev (PMT) dizajnirana je za pojačavanje slabih fotostruja. Njegov se rad temelji na učinku sekundarne emisije elektrona. Cijev fotomultiplikatora sastoji se od fotokatode, kaskade dinoda koje osiguravaju umnožavanje elektrona zbog sekundarne elektronske emisije, anode i dodatnih elektroda smještenih u vakuumskom cilindru (slika 2.24).
Svjetlosni tok stimulira emisiju fotoelektrona iz fotokatode. Elektronsko-optički sustav ulazne komore usmjerava emitirane elektrone u dinodni sustav za umnožavanje elektrona. Protok sekundarnih elektrona pomnožen sa svakom dinodom ulazi u anodu.
Dizajn fotomultiplikatora je vrlo raznolik, ali princip je isti: umnožavanje elektrona događa se u sustavu
diskretne dinode. Oni su u obliku korita, kutijasti, toroidni ili lamelasti, linearnog ili kružnog rasporeda. Fotostruja se može povećati do 108 puta zbog efekta sekundarne emisije elektrona.
Prema svojoj funkcionalnoj namjeni, PMT-ovi tvore dvije velike skupine: mjerači za iznimno male konstantne ili sporo promjenjive svjetlosne tokove; snimači kratkotrajnih slabih svjetlosnih tokova.
PMT se naširoko koristi za detekciju slabog zračenja do pojedinačnih kvanta, kao i u različitoj optičkoj opremi. PMT dizajni su razvijeni za rad u različitim područjima spektra elektromagnetskog zračenja.
Jednokanalni elektronski fotomultiplikator je kontinuirana dinoda ili kanal, na čije se krajeve primjenjuje napon od približno 1 ... 3 kV. Na unutarnjoj strani površine kanala formira se aktivni sloj koji ima sekundarnu emisiju elektrona i raspoređeni električni otpor. Gibanje sekundarnih elektrona događa se pod djelovanjem aksijalnog električnog polja. Dobitak u takvom fotomultiplikatoru doseže vrijednosti reda 10.
Sekundarni množitelj elektrona (WPM) je vakuumski elektronički uređaj dizajniran za umnožavanje sekundarnih elektrona. Vjetroturbine bez ljuske nazivaju se otvorenim i koriste se u prirodnom vakuumskom prostoru. Vjetroturbine s ljuskom ili zatvorenim tipom naširoko se koriste u raznim istraživačkim i industrijskim uređajima.
1. Što su vakuumske cijevi?
2. Koje parametre triode poznajete?
3 q T 0 je takav klistron i koje funkcije obavlja? Opiši konstrukciju klistrona.
4. Što je lampa putujućih valova i kako je uređena?
5. Što je cijev unatrag i kako radi?
6. Što su uređaji tipa M i po čemu se razlikuju od uređaja tipa O?
7. Što je magnetron? Opišite dizajn magnetrona.
8. Koje vrste elektronskih snopa uređaja poznajete?
9. Što je slikovna cijev i kako radi?
10. Što je ikonoskop i kako radi?
11. Što je vidikon i koje vrste vidikona poznaješ?
12. Što je pojačivač slike i kako radi?
13. Što je fotomultiplikator i koji su fizikalni fenomeni u osnovi njezina rada?
