электронно-лучевые приборы. «Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы» по ЛБ. Электроннолучевые и фотоэлектронные приборы
 Скачать 401 Kb.
|
|
Цель работы: ознакомление с устройством, параметрами и характеристиками осциллографической электронно-лучевой трубки. Описание работы Принцип работы и описание конструкции электронно-лучевых трубок. Осциллографическая электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) представляет собой прибор, позволяющий исследовать взаимную зависимость между теми или иными физическими величинами, преобразованными в электрический сигнал. Очень часто, например, исследуется зависимость какой-либо физической величины, которой соответствует некоторое напряжение сигнала, исот времени t. Для этого необходимо на одну из пар отклоняющих пластин подать напряжение (обычно на горизонтально отклоняющие), линейно возрастающее со временем: up =k·t, так называемое пилообразное напряжение форма которого приведена на рисунке 1. При этом в течение времени tp – времени развертки – напряжение сравнительно медленно возрастает со временем, а светящаяся трасса электронного луча на экране представляет собой прямую линию - линию развертки.  Рисунок 1 - Форма пилообразного напряжения развертки За время спада напряжения ирдо начального значения – время обратного хода t0 <<tp – пучок быстро возвращается в начальную точку линии развертки, и процесс повторяется. Если при этом на вторую пару пластин (обычно вертикально-отклоняющие) подать исследуемое, например синусоидальное напряжение Uc, то трасса электронного пучка за время развертки, очевидно, воспроизведет на экране зависимость Ucот t. Так как информация получается на экране благодаря отклонению электронного пучка, то осциллографические ЭЛТ могут быть названы трубками с модуляцией пучка по отклонению. Поскольку исследуемый сигнал, подаваемый на отклоняющую систему, может быть очень слабым, желательно, чтобы отклоняющая система потребляла минимальную энергию. Кроме того, отклонение должно быть безинерционным. Эти требования приводят к тому, что в осциллографических трубках применяются, как правило, электростатические пушки и отклоняющие системы. Кроме того, при осциллографировании, как правило, нет необходимости в получении больших размеров изображения на экране и, следовательно, в больших экранах и углах отклонения, что также допускает применение электростатического отклонения. На рисунке 2 показано устройство ЭЛТ с электростатической фокусировкой и электростатическим отклонением.  Рисунок 2 - Устройство ЭЛТ с электростатической фокусировкой Электронный прожектор служит для создания тонкого электронного пучка. Он состоит из катода, модулятора, фокусирующего и ускоряющего анодов. В трубке используется оксидный подогреваемый катод К. Катод помещен внутри цилиндра М, который называется управляющим электродом, или модулятором, так как при помощи его управляют яркостью пятна на экране: на модулятор подается небольшой отрицательный потенциал. Затем располагается первый анод A1 в виде цилиндрического электрода с двумя или тремя диафрагмами и второй анод А2 также цилиндрической формы с ограничивающей диафрагмой. Электроды К-М-А образуют первую линзу, выполняющую роль линзы предварительной фокусировки. Электроды A1 - A2 образуют вторую, главную фокусирующую линзу. Напряжение запирания на модуляторе является важным параметром прожектора. Его величина определяется анодным напряжением системы UMo= µ·Ua. (1) Для отклонения электронного пучка, прошедшего сквозь анод, недалеко от анода располагают перпендикулярно друг к другу две пары отклоняющих пластин X и Y. Если к одной из этих пар пластин (например, Y) подвести некоторую разность потенциалов, то электронный пучок отклонится в сторону положительной пластины в направлении оси Y на величину  , (2)где а - длина пластины, U - разность потенциалов между пластинами, d - расстояние между пластинами. Отклонение величин – смещение пятна в плоскости экрана к величине отклоняющего напряжения является важным параметром трубки и называется чувствительностью трубки.  , (3)где L = а/2 + l – расстояние от центра пластин до плоскости экрана. Чувствительность измеряется в мм/В. В современных ЭЛТ с электростатическим отклонением чувствительность имеет величину от 0,2 до 0,5 мм/В. Одной из основных характеристик ЭЛТ является рабочая характеристика (модуляционная кривая), представляющая собой зависимость анодного тока от потенциала на модуляторе Ja = f(Um) при постоянных значениях напряжения на втором аноде (Ua2 = const). Типичный вид зависимости приведен на рисунке 3.  Рисунок 3 - Модуляционная кривая При получении этой зависимости напряжения первого анода соответствует значению, при котором получается наилучшая фокусировка. Ход работы Изучению подлежит ЭЛТ. Электрические параметры и цоколевка приводятся в паспорте на ЭЛТ. Ознакомление с лабораторной установкой. Включить тумблер "сеть". Включить блок питания ЭЛТ. При сфокусированном луче определить чувствительность к отклонению К при фиксированном напряжении второго анода Ua2 = 2000В. Чувствительность к отклонению определять для X и Y. Для измерения отклонения луча на экране использовать линейку или миллиметровую шкалу. Данные эксперимента занести в таблицу 1. Таблица 1 – данные эксперимента
Рассчитать чувствительность к отклонению для ЭЛТ для X и Y. Исследовать влияние регулировки яркости на фокусировку луча, сняв зависимость диаметра пятна δ на экране от напряжения Um при фиксированных Ua2= 2000В и Ua1 = 500В. Снять модуляционную характеристику Ja = f(Um) для двух значений напряжения на втором аноде Ua2 = 2000В и 1500В. Данные эксперимента занести в таблицу 2. Таблица 2 – Данные эксперимента
По данным таблицы построить полученные зависимости. Содержание отчета Цель работы. Блок-схема установки. Таблицы результатов всех отчетов и измерений. Выводы. Контрольные вопросы Каковы основные элементы осциллографической трубки и их назначение? Как устроен электронный прожектор? От чего зависит яркость свечения пятна на экране? От чего зависит четкость (фокусировка) луча? Что такое чувствительность по отклонению и от чего она зависит? Для чего нужно проводящее покрытие внутренних стенок трубки? Как отводится электрический заряд с экрана трубки? Для чего отклоняющим пластинам придают изогнутую форму? Для чего трубка имеет две пары пластин? Для какой пары пластин чувствительность больше и почему? Почему осциллографические трубки конструируются обычно с электростатической фокусировкой и электростатическим отклонением? Список используемых источников 1. Щука, А. А. Наноэлектроника .— М.: Бином, 2012 .— 342 с. 2. Киреев В, Столяров А. Технологии микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы .— М.: Техносфера, 2006 .— 191 с. 3. Гусев, А. И. Наноматериалы. Наноструктуры. Нанотехнологии. М.: ФИЗМАЛИТ, 2007.415 с. 4. Щука А.А., Электроника [Электр. ресурс] Часть 2. Микроэлектроника: учебник для академ.бакалавр.- М.: Юрайт, 2016 – 326 с. ЭБС «Юрайт». 5. Жигарев А.А., Шамаева Г.Г. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы. М.: Высшая школа. 1982. Лабораторная работа № 3 Фотоэлектронный умножитель Цель работы: ознакомиться с устройством и физическими основами действиями однокаскадного ФЭУ, изучить его характеристики и параметры. Содержание работы В работе исследуются общие и вольт-амперные характеристики однокаскадного ФЭУ, световые характеристики фотокатода и ФЭУ. Определяются интегральные катодные и анодные чувствительности ФЭУ и чувствительность по напряжению в рабочем режиме. Исследуется влияние нагрузки в анодной цепи на характеристики ФЭУ. Рассчитывается коэффициент усиления ФЭУ от энергии первичных электронов. Электрическая схема измерений Общую характеристику однокаскадного ФЭУ можно снять с помощью схемы. Эта схема используется для измерения световых характеристик. Питание ФЭУ осуществляется через ступенчатый и плавные регуляторы от источника стабилизированного напряжения. В цепь анода может быть включено сопротивление нагрузки. При изучении статистических характеристик это сопротивление необходимо зашунтировать. Анодные характеристики ФЭУ снимаются с помощью схемы. Исследуемый ФЭУ вставляется в панельку, укрепленной в светонепроницаемой камере. Снаружи камеры имеются клеммы для подключения ФЭУ к электрической схеме. Задание на выполнение работы и методические указания 1. Получить допуск на выполнение работы от преподавателя. 2. Собрать электрическую схему для снятия общих вольтамперных и световых характеристик ФЭУ и получить от преподавателя разрешение на начало эксперимента. Примечание: измерительные приборы должны быть включены на самые грубые пределы – 10 мА и 400 В. Ступенчатый регулятор общего напряжения должен быть положении “50 В”. 3. Включить тумблер “сеть” лабораторного стенда. Одновременно включается накал лампы осветителя. 4. Включить привод длины осветителя и установить осветитель на минимальном расстоянии (20см) от ФЭУ. Установить номинальные напряжения на ФЭУ. В течение 10-15 минут проследить за изменениями катодного и анодного токов. 5. Снять зависимости катодного и анодного токов от общего напряжения питания и при отношении эмиттер-катод и анод-эмиттер, равном отношению этих напряжений в номинальном режиме. Характеристики снять при трех значениях светового потока, установив  так, чтобы  .1. а)  ,  = f( )l = 20 см; Ф = 1,75 ·  Лм ; К.З. :  = const
б) l= 25 см;Ф = 1,75· Лм ; К.З.
в) l= 25 см;Ф = 1,75· Лм ; К.З.
2. Установить номинальные напряжения на электродах ФЭУ. Снять статические и рабочие световые характеристики катодного и анодного токов.  = 150 ВСтатические характеристики:
3. Анодные характеристики ФЭУ при шести напряжениях динод-катод, устанавливая  резистором  ,  резистором . = 50 В ; Ф = 1.75 · Лм; l = 20 см
l = 25 см; Ф = 7.78· 
l = 30 см; Ф = 7.78·
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||