Elektronpistol

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 23 februari 2021; kontroller kräver 2 redigeringar .

En elektronpistol , en elektronsökarljus [1]  är en anordning som producerar en stråle av elektroner med en given kinetisk energi och en given konfiguration. Används oftast i kineskop och andra katodstrålerör , mikrovågsapparater (till exempel vandringsvåglampor ), såväl som i olika apparater såsom elektronmikroskop och partikelacceleratorer .

Driften av en elektronpistol är endast möjlig i ett djupt vakuum , så att elektronstrålen inte sprids när den kolliderar med atmosfäriska gasmolekyler.

Enhet

Elektronkanonen består av en katod, en kontrollelektrod (modulator), en accelerationselektrod och en eller flera anoder. I närvaro av två eller flera anoder tilldelas termen fokuseringselektrod den första anoden .

Katod

Katoden skapar en ström av elektroner som emanerar från dess uppvärmda yta på grund av termionisk emission . Det finns också elektronkanoner med en fältemission ( kall ) katod.

Enligt uppvärmningsmetoden delas katoder in i katoder för direkt och indirekt uppvärmning.

Indirekt uppvärmd katod

Elektronpistoler som används i katodstrålerör använder en indirekt uppvärmd oxidkatod. Det ger tillräckligt med utsläpp vid en relativt låg temperatur på 780–820°C. Vid denna temperatur har katoden tillräcklig hållbarhet, och en liten mängd kraft krävs för att värma den. Katoden och värmaren bildar en katoduppvärmningsenhet (CPU).

KPU är en ihålig hylsa med platt botten. Ett oxidskikt appliceras på den yttre ytan av botten av hylsan, och inuti hylsan finns en värmare i form av en spiral av tråd med hög resistivitet. Värmarkretsen är elektriskt isolerad från katoden.

Oxidskiktet är en fast lösning kristaller av oxider av alkaliska jordartsmetaller - barium , kalcium och strontium ( BaO , CaO, SrO ) eller lantanborid , sällan toriumoxid tillsätts till blandningen av oxider (oxid-toriaterad katod, är inte längre används i modern elektrovakuumteknik). Det bildas slutligen i processen för termisk vakuumbearbetning av CRT. I processen att pumpa ut, när den erforderliga vakuumnivån uppnås, värms katoden upp med hjälp av en extern induktor , och sedan på vanligt sätt, med hjälp av en värmare som arbetar i forcerat läge. Som ett resultat sker kemiska reaktioner i de initiala ämnena som deponeras på katodytan och gaser frigörs. Denna process kallas katodaktivering och träning. I sin tur leder en felaktig temperaturregim under drift (försörjning av värmaren med ökad eller minskad spänning), såväl som vakuumförsämring, till destruktiva mekaniska och kemiska processer i katodens oxidskikt, vilket accelererar felet i elektronkanonen pga. till förlusten av emission (oförmågan att få erforderlig katodström). Den maximala katodström som en elektronkanon som används i kineskop måste ge är i storleksordningen 200-300 μA.

Direkt uppvärmd katod

En direktuppvärmd katod är en metalltråd gjord av metall med hög elektrisk resistivitet, som i sig är en källa till termionisk emission. Den har en lägre hållbarhet jämfört med den indirekt uppvärmda katoden. En direktuppvärmd katod förbrukar mindre ström, därför användes den i små TV-kinescopes med självförsörjande batterier eller en bils nätverk ombord. Hittar även användning i elektronkanoner med helljusström.

Modulator

Modulatorn är ett cylindriskt glas som täcker katoden. I mitten av dess botten finns ett kalibrerat hål, som kallas bärarmembranet. Med dess hjälp börjar bildandet av den önskade tjockleken på elektronstrålen. Modulatorn är placerad närmast katoden än alla andra elektroder (avståndet mellan katodens oxidyta och modulatorhålet är 0,08–0,20 ± 0,01 mm), så dess potential påverkar elektronstråleströmmen mest signifikant, därav dess namn.

Syftet med och driften av modulatorn liknar syftet och driften av styrgallret i ett vakuumrör . Elektronstråleströmmens beroende av modulatorpotentialen kallas elektronkanonens moduleringskarakteristik. På modulatorn måste det vid varje tidpunkt finnas en negativ potential i förhållande till katoden. Dess konstanta komponent ställer in den konstanta strömkomponenten för elektronkanonen och följaktligen ljusstyrkan på CRT-skärmen. Om det absoluta värdet av den negativa potentialen på modulatorn överstiger blockeringsspänningen kommer elektronstråleströmmen att vara noll.

Moduleringsspänningen (till exempel videosignalens spänning) bör ändra potentialskillnaden mellan katoden och modulatorn. I moderna TV-apparater och monitorer finns det en potential nära noll på modulatorerna (modulatorerna är antingen direkt anslutna till enhetens gemensamma ledning eller släckande vertikala och horisontella skanningspulser med negativ polaritet appliceras på dem), och den positiva polaritetsvideosignalspänning tagen från videoförstärkaren tillförs katoden. Bildens kontrast beror på dess räckvidd (tiotals volt), och ljusstyrkan beror på den konstanta komponenten.

Accelerationselektrod

Accelerationselektroden är en ihålig cylinder placerad på elektronkanonens axel. En positiv potential på flera hundra volt appliceras på den, den ligger mellan modulatorn och fokuseringselektroden och utför flera funktioner:

  • informerar elektronerna om den initiala hastigheten i elektronkanonen;
  • en ytterligare elektrostatisk lins bildas mellan accelerationselektroden och anoden , vilket minskar stråldivergensvinkeln innan den går in i huvudlinsen, som bildas av anoderna;
  • skärmar katodutrymmet från anodfältet (fungerar som ett skärmnät i en elektronlampa), som ett resultat av vilket anodspänningsfluktuationerna inte påverkar strålströmmen och inte leder till fluktuationer i ljusstyrkan på CRT-skärmen;

I färgkineskop, genom att justera accelerationsspänningen, uppnås den maximala möjliga identiteten för moduleringsegenskaperna för de tre elektronkanonerna, vilket är nödvändigt för att säkerställa vitbalansen .

Anoder

Anodernas design liknar accelerationselektrodens. Den andra anodens cylinder har ett utgående membran. Den passerar elektroner vars bana har en liten avvikelse från elektronkanonens axel. Höga positiva potentialer som appliceras på anoderna ger elektronerna som passerar genom dem den nödvändiga hastigheten. I en elektrostatisk strålfokuserande CRT bildar fokuseringselektroden och anoden den elektrostatiska huvudlinsen , som fokuserar elektronstrålen på skärmen. Brännvidden för detta objektiv beror på deras geometri, avståndet mellan dem och förhållandet mellan deras potentialer. Den justeras genom att ändra potentialen vid fokuseringselektroden för att få en så skarp bild som möjligt. Potentialen för fokuseringselektroden i färgkineskop är cirka 6-8 kV, svartvita kineskop och oscilloskoprör är cirka 1 kV. Potentialen för den andra anoden av färgkineskop är 25-30 kV, svartvitt - 8-16 kV, oscilloskoprör - 1-2 kV.

Helljusströmelektronkanoner

Med en accelerationselektrod nära katoden

I vissa fall, när det krävs att ta bort stora strömmar från katoden, används en annan princip för att konstruera den nära katoddelen av pistolen. En accelerationselektrod med en positiv potential på flera volt är placerad framför katoden, och sedan finns det en kontrollelektrod med en högre potential. Som ett resultat används elektroner som emitteras från hela den aktiva ytan av katoden, och inte bara från det centrala området mittemot modulatormembranet, som i en konventionell pistol, för att bilda strålen. Strålströmmen styrs genom att ändra den positiva potentialen vid styrelektroden, som spelar rollen som en modulator. I detta fall överstiger inte en ström som flyter i styrelektrodkretsen 100 μA.

Med magnetisk strålfokusering

En elektronpistol med magnetisk strålfokusering består av en katod, en modulator, en accelerationselektrod och en anod; det finns ingen fokuseringselektrod. Den huvudsakliga fokuseringslinsen skapas av magnetfältet hos en axiellt symmetrisk spole, som sätts på halsen på CRT. Noggrann fokusering av elektronstrålen utförs genom att justera fokuseringsspolens likström. En sådan pistol ger en högre strålström jämfört med en pistol med elektrostatisk fokusering. Detta beror på det faktum att dess anod inte har ett membran, och hela katodströmmen används för att bilda strålen, och inte en del av den, som i pistoler med elektrostatisk fokusering (0,1–0,5).

En annan fördel med magnetisk fokusering är den mindre storleken på den elektroniska punkten på skärmen. Detta beror på den stora diametern på fokusspolen jämfört med diametern på elektroderna på den elektrostatiska linsen. Ju större förhållandet är mellan diametern hos elektronlinsen (spolen eller elektroden) och diametern på strålen som passerar genom linsen, desto högre blir fokuseringskvaliteten.

Litteratur

  • Alyamovsky IV Elektronstrålar och elektronkanoner. - M . : Sovjetisk radio, 1966. - 231 s.
  • Taranenko, V.P. Elektronpistoler. - Kiev: Teknik, 1964. - 180 sid.
  • Molokovskiy SI, Sushkov AD Intensiva elektron- och jonstrålar. - M. : Energoatomizdat, 1991. - 304 sid. — ISBN 5-283-03973-0 .
  • Vukolov N. I., Gerbin A. I., Kotovshchikov G. S. Mottagande katodstrålerör: en handbok. - M . : Radio och kommunikation, 1993.

Länkar

Anteckningar

  1. ↑ GOST 17791-82 Elektronstråleenheter. Termer och definitioner" föreskriver användningen av termen "elektronisk projektor"; användning av motsvarande "elektronpistol" är inte tillåten.
 elektronstråleanordningar
Sändare Crookes rör
Främja
komma ihåg
Elektron mikroskop
Övrig
Huvuddelar
Begrepp
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk