Образовака🌡️ Физика10 классОсновы электродинамики

Электронно-лучевая трубка

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 104.

Важнейшим прибором для отображения информации является дисплей. Основой его является либо электронно-лучевая трубка, либо специальная светящаяся матрица. Познакомимся кратко с устройством электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Принцип работы ЭЛТ.

В конце XIXв, при исследовании проводимости разреженных газов, были открыты катодные лучи. Их испускал в вакууме нагретый катод. Эти лучи невидимы, однако, они могут вызывать свечение веществ-люминофоров, попадая на них.

При дальнейших исследованиях строения вещества был открыт электрон, а катодные лучи были отождествлены с потоком электронов. Если электроны собрать в узкий пучок, то, направив его на поверхность, покрытую люминофором (на экран), можно получить свечение небольшого пятнышка – точки.

Точка может менять яркость, в зависимости от энергии и количества электронов. А изменяя направление электронного пучка, можно перемещать светящуюся точку в любое место экрана. Поскольку электроны в пучке движутся с большой скоростью ($10^6-10^7$м/с), такое перемещение можно осуществлять также очень быстро, быстрее инерции человеческого зрения.

На этом и основывается принцип действия ЭЛТ. Для формирования любого изображения оно должно состоять из строк, а электронный пучок должен пробегать все эти строки последовательно, с большой частотой, «обновляя» картинку несколько десятков раз в секунду. Наблюдателю при этом будет казаться, что на экране не одна точка, а полное изображение. При обновлении изображения его можно последовательно менять – появляется возможность изображения движущихся объектов.

Устройство ЭЛТ

Таким образом, для формирования изображения необходимо создавать узкий пучок электронов, направлять его на экран, покрытый люминофором, и иметь возможность менять его интенсивность и направление. Для управления электронными пучками электронно-лучевая трубка(ЭЛТ) содержит следующие компоненты.

Рис. 2. Устройство электронно-лучевой трубки.

Колба ЭЛТ – это главный конструктивный элемент, создающий вакуум, и служащий для крепления всех деталей. Представляет собой трубку, расширяющуюся на одном конце. Боковая поверхность широкой части покрыта изнутри люминофором. С другой стороны этой трубки размещены конструктивные элементы, создающие электронный пучок – электронная пушка.

Электроны внутри пушки генерируются катодом – цилиндром, покрытым веществом, легко испускающим электроны при нагревании. Внутри катода для этого имеется нагревательная спираль.

Затем электроны проходят сквозь узкое отверстие управляющего электрода. На нем имеется некоторый отрицательный потенциал, которым можно ограничивать количество электронов в пучке, меняя его интенсивность (модулировать его).

После выхода из управляющего электрода, поток электронов увлекается положительным полем анода. Анодов в ЭЛТ обычно два. Оба они изготовлены в виде цилиндров, внутри которых имеются отверстия для пролета электронов. Такое устройство позволяет на первом аноде собрать электроны в узкий пучок (сфокусировать его), а второй использовать для окончательного их разгона.

Последний элемент ЭЛТ – отклоняющая система. Она расположена между электронной пушкой и экраном, и предназначена для изменения направления электронного пучка. Отклоняющая система может быть электростатической (две пары пластин, обычно используется в осциллографах) или электромагнитной (две пары катушек индуктивности, обычно используется в телевизорах). В соответствии с законами электродинамики, изучаемыми в 10 классе, с помощью поля, создаваемого отклоняющей системой, можно направлять сформированный электронный пучок в необходимую точку экрана. Сигналы, управляющие модуляцией электронного пучка и его отклонением, формируются специальными электрическими схемами.

ЭЛТ может содержать несколько электронных пушек, и генерировать несколько лучей. Это позволяет в осциллографах исследовать одновременно несколько сигналов, а в телевизорах – управлять одновременно тремя разными цветами изображения.

Что мы узнали?

Электронно-лучевая трубка(ЭЛТ) – это устройство, предназначенное для построения изображения на экране с помощью пучка электронов. Она состоит из трубки, расширенной на одном конце, где располагается экран, и электронной пушки в другом конце, где формируется электронный пучок. Посередине имеется отклоняющая система, управляющая направлением пучка.