Электронно лучевая трубка кратко 10 класс
Обновлено: 04.07.2024
Электронно-лучевая трубка — прибор с одним или несколькими управляемыми электронными пучками. Если электронный пучок попадает на тела, то они нагреваются, что используется для электронного плавления и сварки материалов в вакууме и обеспечивает их сверхвысокую чистоту.
Некоторые вещества под действием электронных пучков светятся, что используется в телевидении, радиолокации, осциллографах и т. п.
Простейшими являются трубки, которые используются в электронных осциллографах. Строение такой трубки показано на рис.7.11. Трубка является вакуумным баллоном, одна из стенок покрыта веществом, светящимся под действием электронов (экран). В узком месте трубки находится источник быстрых электронов — электронная пушка (рис. 7.12).
Осциллограф (греч. — колебаюсь и пишу) — прибор для наблюдения или записи в графической форме быстроизменяющихся электрических или преобразованных в электрические физических величин, например колебаний.
Между катодом и анодами образуются электрические поля со специальными формами линий напряженности. Эти поля ускоряют движение электронов и фокусируют в электрический пучок, который образует на экране небольшое светящееся пятно.
На управляющие пластины подаются переменные напряжения разной формы, которые перемещают пучок в горизонтальном и вертикальном направлениях. Светящееся пятно на экране при этом рисует необходимые графики.
Управлять электронными пучками можно и с помощью магнитных полей (трубки в телевизорах — кинескопы), электронного плавления и т. п.
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.
Рис. 1. Катодные лучи.
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.
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.
Рис. 3. Цветной кинескоп.
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.
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.
Рис. 1. Катодные лучи.
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.
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.
Рис. 3. Цветной кинескоп.
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.
На этом уроке, мы узнаем, что такое электронные пучки, а также познакомимся с устройством прибора, который называется электронно-лучевой трубкой.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Электронные пучки. Электронно-лучевая трубка"
Напомним, что не так давно мы изучили электрический ток в вакууме и познакомились с таким прибором, как вакуумный диод. В вакуумном диоде есть два электрода: катод и анод. В результате нагревания катода, вокруг него образуется электронное облако, и мы наблюдаем явление термоэлектронной эмиссии. Как мы помним, если подключить анод к положительному полюсу источника, а катод — к отрицательному, то мы получим электрический ток. Как вы понимаете, если в аноде сделать отверстие, то часть электронов, ускоренных электрическим полем, будут пролетать в это отверстие.
Длина потока электронов, пролетающих в это отверстие, будет значительно больше, чем толщина этого потока. Именно такой поток электронов называется электронным пучком. Итак, электронный пучок — это поток электронов, длина которого гораздо больше, чем толщина.
Устройство, создающее электронные пучки называется электронной пушкой. То есть, электронная пушка — это устройство для получения электронных пучков с заданной кинетической энергией и заданной конфигурацией.
Количество электронов можно контролировать, поместив третий электрод между катодом и анодом, и изменяя его потенциал.
Рассмотрим свойства электронных пучков. Конечно же, электронный пучок обладает определенной энергией, поэтому, попадание электронного пучка на то или иное вещество вызывает нагревание. Это свойство широко используется для сварки чистых материалов (например, полупроводников). В определенных случаях, попадание примесей в данное вещество недопустимо, поэтому сварка осуществляется с помощью электронных пучков.
Еще одно свойство электронных пучков — это то, что при их торможении на металлах образуется рентгеновское излучение. Данное явление впервые было открыто Вильгельмом Рентгеном в 1895 году. Работая в лаборатории, Рентген по некоторым наблюдениям обнаружил, что из катодной трубки исходит неизвестное излучение, способное проникать через непрозрачные материалы. Сегодня почти все слышали о рентгеновском излучении, и, как вы знаете, это излучение широко используется в медицине.
Помимо перечисленных свойств, следует отметить, что некоторые вещества начинают светиться при попадании на них электронных пучков. Такие вещества называются люминофорами. Наконец, нельзя не отметить, что электронные пучки, конечно же, отклоняются под действием электрических и магнитных полей. Проходя между двумя разноименно заряженными пластинами, электроны начинают отталкиваться от отрицательно заряженной пластины и притягиваться к положительно заряженной пластине.
Это приводит к отклонению всего электронного пучка. Аналогично, пролетая над южным магнитным полюсом, электроны отклоняются вправо, а пролетая над северным — отклоняются влево. Наиболее ярким примером этого свойства, являются полярные сияния. Солнце постоянно испускает потоки различных частиц (в том числе и электронные пучки) которые отклоняются магнитным полем Земли. Это приводит к тому, что все эти частицы скапливаются у полюсов, вызывая свечение газов в верхних слоях атмосферы.
Большинство из свойств электронных пучков используется для создания электронно-лучевой трубки.
Электронно-лучевая трубка используется в кинескопных телевизорах, а также в работе осциллографа — прибора для регистрации тех или иных сигналов в электрических цепях.
Электронно-лучевая трубка представляет собой вакуумный баллон. Широкая стенка этого баллона служит экраном. В узком конце трубки располагается электронная пушка.
Нагретый катод испускает электроны, число которых регулируется управляющим электродом. В целях безопасности, катод окружен теплозащитным слоем. Также, в электронной пушке присутствуют два анода.
Между первым анодом и катодом создается высокое напряжение, в результате чего электроны достигают довольно большой скорости под действием сильного электрического поля. Второй анод служит для фокусировки электронного пучка, то есть для уменьшения площади поперечного сечения этого пучка. Далее располагаются две пары пластин, с помощью которых можно задавать направление электронных пучков. Пара пластин, расположенных вертикально позволяет отклонить пучок вправо или влево (в зависимости от того, на какой пластине будет располагаться положительный потенциал). Аналогично, с помощью пары пластин, расположенных горизонтально, можно отклонять пучок вверх или вниз (опять же, в зависимости от того, на какой пластине будет положительный потенциал). Подобным способом можно направлять электронные пучки, используя магнитные поля. На экран наносятся люминофоры, которые реагируют на попадание электронных пучков. В электронно-лучевой трубке для цветных телевизоров содержится три электронных пушки, а экран представляет собой мозаичную структуру трех типов люминофоров, каждый из которых светится либо красным, либо зеленым, либо синим цветом.
То есть, направляя электронные пучки определенным образом, можно возбуждать люминофоры в тех или иных точках экрана, заставляя их светится. Конечно, для человеческого глаза изображение возникает мгновенно, поскольку электроны двигаются с огромной скоростью.
Читайте также: