катодный трубка — это… Что такое катодный трубка?

катодный трубка

cathode-ray tube

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

• катодный ток
• катодный узел

Смотреть что такое «катодный трубка» в других словарях:

• Катодный луч — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете …   Википедия

• катодный осциллограф — осциллографическая трубка; отрасл. катодная трубка; катодный осциллограф; брауновская трубка Электроннографический электровакуумный одно , двух или многолучевой прибор, предназначенный для наблюдения или регистрации осциллограмм …   Политехнический терминологический толковый словарь

• осциллографическая трубка

  — осциллографическая трубка; отрасл. катодная трубка; катодный осциллограф; брауновская трубка Электроннографический электровакуумный одно , двух или многолучевой прибор, предназначенный для наблюдения или регистрации осциллограмм …   Политехнический терминологический толковый словарь

• катодная трубка — осциллографическая трубка; отрасл. катодная трубка; катодный осциллограф; брауновская трубка Электроннографический электровакуумный одно , двух или многолучевой прибор, предназначенный для наблюдения или регистрации осциллограмм …   Политехнический терминологический толковый словарь

• брауновская трубка — осциллографическая трубка; отрасл. катодная трубка; катодный осциллограф; брауновская трубка Электроннографический электровакуумный одно , двух или многолучевой прибор, предназначенный для наблюдения или регистрации осциллограмм …   Политехнический терминологический толковый словарь

• Индикаторная электронно-лучевая трубка — Индикаторная электронно лучевая трубка  предназначена для отображения знакографической, телевизионной и радиолокационной информации в различных устройствах и приборах. В индикаторных ЭЛТ применяется электромагнитное отклонение электронного… …   Википедия

• Электрометаллургия* — изучает способы получения чистых металлов или их сплавов при помощи электрического тока. Электрохимические методы извлечения металлов из руд и солей были разработаны еще в первой половине девятнадцатого столетия Беккерелем (1835), Сан Клер… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• Электрометаллургия — изучает способы получения чистых металлов или их сплавов при помощи электрического тока. Электрохимические методы извлечения металлов из руд и солей были разработаны еще в первой половине девятнадцатого столетия Беккерелем (1835), Сан Клер… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

• ТЛЕЮЩИЙ РАЗРЯД — один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Происходит при низкой темп ре катода, отличается сравнительно малой плотностью тока на катоде ( …   Физическая энциклопедия

• КАТОДНЫЕ ЛУЧИ — КАТОДНЫЕ ЛУЧИ, прямолинейный пучок электронов (см.), исходящий иа катода и возникающий при пропускании тока высокого напряжения через металлич. электроды, помещенные в чрезвычай s R но разреженный Щ [= == V газ. Катодные V J лучи возникают ЦП… …   Большая медицинская энциклопедия

• Электролюминесценция* — Люминесценцией (см.) называется всякое свечением (излучение телами видимых лучей света), не вызванное сильным повышением температуры и происходящее при температуре светящегося тела, значительно более низкой, чем та наименьшая температура (около… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Катодная трубка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Катодная трубка

Cтраница 3

Скорость их в катодных трубках составляет примерно половину от скорости света.  [31]

Блок-схема для регистрации с катодной трубки на механическую развертку приведена на фиг.  [32]

Твердый гидроксид натрия в катодной трубке обеспечивает изоляцию ее стенок от катодных шин.  [33]

Катодолюминесценция минералов возбуждается в катодной трубке

обычно с холодными электродами. Конструкции катодных трубок или, как их называют иногда, катодных ячеек могут быть самые разнообразные, в зависимости от тех конкретных целей, для которых они предназначаются.  [35]

Отличительным признаком возбуждения в катодных трубках служит повышенная мощность. Люминофор возбуждается очень узким электронным лучом, который с большой скоростью движется по экрану. При большом токе луча и малом его поперечнике плотность возбуждения естественно очень высока. Это дает на экране мгновенную яркость пятна порядка нескольких десятков килостильб и выше.  [36]

В зависимости от конкретных задач

катодные трубки изготовляют самых разнообразных размеров. Иногда они так малы, что помещаются на предметный столик микроскопа; в других случаях их размеры позволяют исследовать образцы до 10 — 15 см в диаметре.  [37]

Отклонение луча наблюдается на экране катодной трубки. Отклонение по одной оси пропорционально измеряемой величине, а в перпендикулярном направлении является функцией времени или другого параметра. Осциллограф состоит из катодной трубки, развертывающего генератора ( для электрической развертки времени), усилителя, устройства для питания, синхронизатора ( для регистрации однократных процессов), фотографического устройства.  [38]

Другим примером может служить применение катодной трубки в качестве индикатора вместо обычного показывающего прибора. Такой метод удобен в том случае, если не требуется высокая точность, но в цепи возможны случайные перегрузки, которые могут повредить механическую систему. Другим преимуществом является весьма большое входное сопротивление такого измерительного прибора. Такая система применена в приборе Мюллард для контроля радиоламп. Прибор сконструирован таким образом, что положение пятна на определенном участке экрана свидетельствует о пригодности лампы; если же лампа обладает значительным дефектом, пятно исчезает с экрана, что не вызывает повреждения прибора.  [39]

Максимальная скорость движения электронов в катодной трубке равна 0 04 скорости света.  [40]

Рентген впервые обнаружил, что в обыкновенной катодной трубке бомбардировка быстрыми электронами анода приводит к излучению большой проницающей силы. В современной трубке ( рис. 8) электроны получаются обычно накаливанием вольфрамовой спирали А электрическим током. Фокусированный цилиндром В поток электронов устремляется к аноду С. Разность потенциалов между В и С задается около 40 — 50 тыс. вольт. При ударе электронов о материал анода последним излучаются Х — лучи, или лучи Рентгена, задерживаемые лишь весьма плотными средами, например, свинцом.  [42]

В первых, являющихся по существу катодными трубками, лучи Рентгена возбуждаются катодными лучами, исходящими от катода ( А1) и падающими на металлический ( W, Pt) анод — антикатод. Эти трубки бывают различных систем. На рисунке 10 а изображена классическая рентгеновская трубка. Ее недостаток — невозможность менять антикатод и, следовательно, частоту колебаний лучей — устранен в разборных металлических трубках Хаддинга, позволяющих заменять один антикатод другим. В электронных трубках с очень высоким вакуумом лучи Рентгена возбуждаются термоэлектронами, образующимися при накаливании электрическим током вольфрамовой спирали и бомбардирующими анод.  [44]

Например, кремний, содержащийся в никелевых катодных трубках, постепенно образует промежуточный запарный слой на границе карна и оксидного слоя.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

Трубки катодные — Справочник химика 21

    Впервые экспериментально сложность структуры атома была показана при изучении катодных лучей, которые образуются в разреженной запаянной стеклянной трубке (катодная трубка) при пропускании постоянного тока высокого напряжения. 

[c.71]

    Ионы в газовой фазе. Разрядные трубки, катодные лучи, опыт Милли-кена, отношение заряда электрона к его массе ejm и заряд электрона е. Масс-спектрометрия. [c.13]

    Реакцию ведут в толстостенном стакане 1 емкостью 1 л (диаметром около 11,5 см и высотой около 14 сж), который служит электролизером (рис. 173). Стакан помещают в баню с холодной водой. Дно стакана (диаметром около 9,5 см) должно быть покрыто слоем ртути, которая служит катодом. Внутри стакана помещают пористый цилиндр из обожженной глины 2, служащий диафрагмой (диаметром 5 сж и высотой 9 см), дно которого должно почти касаться поверхности ртути. Внутри цилиндра помещают анод 5 из свинцовой пластинки со свинцовым стержнем 4 для подвоза тока (примечание 1). Ток подводят к ртутному катоду при помощи толстой медной проволоки 5 (диаметром 1 жж), погруженной в ртуть на глубину 3 жж и хорошо изолированной над ее поверхностью тонкой резиновой трубкой катодная жидкость не должна соприкасаться с медной  [c.520]

    Поставить переключатель контрольного прибора линейного усилителя в положение анодное напряжение . При этом на трубке катодного осциллографа должны наблюдаться импульсы. [c.160]

    Припаивают паяльником платиновую проволоку с пластинкой к стержню из металлического олова (длина стержня около 5 см я толщина 0,3—0,5 см). Вставляют в резиновую пробку плексигласовую трубку с мембраной и оловянный стержень. Платиновую пластинку — катод вводят в трубку. Наливают в стакан концентрированной соляной кислоты и закрывают его пробкой, в которой укреплена трубка. Наливают в трубку (катодное пространство) 8 М раствор НС1, содержащий отмечают время. [c.238]

    Наконец, явления газового разряда при низких давлениях особенно интенсивно сопровождаются распылением электродов разрядной трубки (катодное распыление). Опыт показывает, что при катодном распылении происходит усиленное поглощение газа распыляемым металлом. [c.59]

    Сравнение толщины пленок, находившихся в навернутом состоянии на трубках, катодно поляризовавшихся при разных плотностях тока, с пленками на аналогичных трубках, но испытывавшихся без наложения тока показало, что у полиамидных пленок никакого набухания под действием тока не наблюдалось. По сравнению с пленками, не испытывавшимися в почве, наблюдается некоторая тенденция к уменьшению толщины. Тоже наблюдается и с пленками из поливинилхлорида. [c.204]

    Прн понижении давления газа в трубке катодное темное пространство и примыкающая к нему область отрицательного свечения расширяются, а свечение становится более бледным. Прн давлении 0,01 мм рт. ст. и ниже всякое свечение газа внутри трубки прекращается. [c.8]

    При возникновении нагрузки в образце прогибается мембрана емкостного датчика 6. Это вызывает электрический сигнал, который усиливается в усилителе постоянного тока и производит вертикальное смещение луча на экране трубки катодного осциллографа. Одновременно с подачей тока в катушку производится пуск ждущей временной развертки, осуществляющей горизонтальное смещение луча. В результате на экране осциллографа получается зависимость механического усилия в образце от времени. [c.160]

    В 1897г. Дж. Дж. Томсон сконструировал трубку для исследования катодных лучей, которая схематически изображена на рис. 4.4. В такой трубке катодные лучи пропускаются сквозь электрическое и магнитное поля и на флуоресцентном экране наблюдается отклонение лучей в этих полях. Точно такое же явление мы наблюдаем на экране телевизора. Количественная оценка воздействия электрического и магнитного полей на пучок электронов позволила Томсону установить [c.58]

    В отделении электролиза установлено 504 диафрагменных электролизера, каждый из которых является отдельным, непрерывно рабртающим аппаратом. Все электролизеры расположены рядами (два ряда составляют группу), ряды объединены в четыре серии по 126 электролизеров (в каждой серии четыре группы по 28 электролизеров и одна—14 электролизеров). Водород из катодного, а хлор из анодного пространства от каждого электролизера отсасывается под вакуумом 20—70 Па и собирается в групповые коллекторы, проходящие вдоль рядов электролизеров (рис. УП-6). Групповые газовые коллекторы объединены в магистральные водородные и хлорные коллекторы. Каждый электролизер соединен с групповыми (газовыми) коллекторами полихлорвиниловыми трубками (катодное пространство с водородным коллектором) и фаолитовыми трубками (анодное пространство с хлорными коллекторами) без арматуры. [c.237]

    Длина положительного столба зависит от расстояния между электродами. При сближении электродов катодные части разряда не меняются, а положительный столб сжимается и при определенном расстоянии между электродами совсем исчез тет. При изменении положения катода по отношению к оси трубки катодные части разряда перемещаются вместе с ним, положительный столб остается на мссте и заполняет весь оставшийся объем до анода. Отсюда следует, что движение заряженных частиц в катодных частях разряда имеет направленный характер, а в положительном столбе оно беспорядочно поэтому стенки оказывают существенное влияние только па положительный сто, Г), а не на катодные части разряда. [c.38]

    Было найдено, что за пределы стеклянной трубки катодные лучи не выходят и что наиболее характерным их свойством является способность отклоняться от прямолинейного пути в магнитном и электрическом полях. Эта способность указывает на то, что катодные лучи представляют собой ноток очень быстро движу-1Щ1ХСЯ отрицательно заряженных частиц, получивших (в 1891 г.) название электронов и обозначаемых буквой е. Весьма тщательно проведенные измерения отклонений катодного луча в электрическом и магнитном поле позволили определить для электронов отношение заряда е к массе т , которое оказалось равным 5,273 х X101 . величина почти в 2000 раз больше отношения заряда к массе самого маленького иона — иона водорода, которая равна 96500 к г. После того как была определена наименьшая порция электрического заряда (как отрицательного, так и положительного), Нашли, что электрон имеет заряд 1,60-10 к. [c.29]

    Оригинальная конструкция катода применялась в электролизере типа Циба—Монтей . Катод представляет собой каркас из четырех стальных проволок диаметром 5 мм, обтянутый проволочной сеткой. В верхней части катод переходил в отводную трубку. Катодный элемент диаметром 25 мм и высотой 900 мм обтягивали асбестовой тканью, которая служила диафрагмой, асбестовый мешок снизу закрывался. Схема такого катода изображена на рис. 51, ж. В процессе работы электролизера внутри него образовывалась эмульсия пузырьков водорода в католите, и катодный элемент работал как мамут-на- [c.147]

---

Рентгеновская трубка — устройство, назначение и принцип действия

Существуют разные конструкции рентгеновских трубок, но почти все они имеют типовую электронную схему. В классическом исполнении трубка представляет собой стеклянную колбу определённой формы, в которую впаяны металлические электроды: катод и анод.

Катодом служит вольфрамовая спираль, подключённая к накальной цепи источника тока и заключённая в фокусирующее устройство, которое и формирует поток электронов.

Анод выполняется из меди и делается достаточно массивным для обеспечения хорошего теплообмена. Та часть анода, которая обращена к катоду, имеет косой срез под острым углом 45° – 70°. В центре скошенного среза закрепляется вольфрамовая мишень с фокусным пятном анода, на которой происходит генерация рентгеновского излучения.

Процесс генерации рентгеновского излучения.

При включении тока накала спираль катода разогревается, при этом вокруг неё образуется облако свободных электронов; чем больше напряжение, тем выше температура нагрева, тем плотнее облако.

При подаче на электроды трубки высокого напряжения — порядка десятков и сотен киловольт — проявляется свойство разноимённых зарядов притягиваться друг к другу. В результате отрицательно заряженные электроны с большой скоростью устремляются к положительному аноду. Чем выше анодное напряжение, тем больше скорость электронного пучка.

Достигнув фокусного пятна, электроны резко тормозятся на нём, и их кинетическая энергия преобразуется в «лучи торможения», что и является рентгеновским излучением. На данное явление впервые обратил внимание немецкий учёный В. К. Рентген в результате эксперимента.

Изобретение рентгена датируется 8 ноября 1895 года, когда В. К. Рентген, проводя опыты с катодной трубкой, случайно обнаружил таинственные лучи, которые он назвал X-лучами. В том же году им была создана первая в мире газовая трубка ионного типа. Впоследствии трубки, генерирующие X-лучи, и сами лучи назвали в честь учёного — рентгеновскими.

Типы рентгеновских трубок

К настоящему времени разработано большое количество видов рентгеновских трубок в соответствии с условиями их эксплуатации. Они различаются:

• по типу получения электронной эмиссии — с подогреваемым или холодным катодом;
• по типу излучения — непрерывное или импульсное;
• по способу охлаждения анода — воздушное, масляное, водяное;
• по типу анода — вращающийся или неподвижный;
• по конструкции баллона — стеклянные или металлокерамические;
• по размерам фокусного пятна и другим параметрам.

Применение

Рентгеновские трубки широко применяются:

Трубка, доведенная до совершенства

В 1873 году английские ученые Дж. Мей и У. Смит открыли светочувствительность химического элемента селена — изменение его сопротивления под действием света. В результате изучения этого явления вскоре в различных странах были предложены многочисленные проекты «видения на расстоянии при помощи электричества», в которых свойства селена использовались для светоэлектрического преобразования.

Для создания телевидения нужно было найти способ передачи изображений, основанный на применении развертки изображения и использования инерционности зрительного восприятия.

Первые одноканальные системы передачи, основанные на этих принципах, в 1877–1878 годах независимо друг от друга предложили французский инженер М. Санлек, португальский физик А. де Пайва и русский студент, впоследствии известный физик и биолог П. И. Бахметьев.

В последующие годы было предложено еще много проектов телевизионных систем, основанных на использовании светочувствительности селена и применении различных оптико-механических устройств. Передающее устройство в большинстве этих систем представляло собой сочетание селенового светоэлектрического преобразователя и механизма для развертки изображения.

Пауль Юлиус Готлиб Нипков — немецкий техник и изобретатель. Изобретённый им диск, получивший название диск Нипкова, послужил основой для появления механического телевидения в 1920-x годах

Wikipedia

Важным шагом в деле практического решения проблемы телевидения стало изобретение в 1884 году немецким техником П. Нипковом простого оптико-механического устройства для построчной развертки и воспроизведения телевизионных изображений.

Однако из-за технических трудностей количество новых проектов телевизионных систем к концу XIX века значительно уменьшилось. Тем не менее недостаточно глубокий подход к проблеме телевидения сменился исследованиями, направленными как на усовершенствование конструктивных элементов оптико-механических систем, так и на поиски новых путей решения задач.

В таком состоянии находилось телевидение, когда эта проблема привлекла внимание Бориса Розинга. Начало его практических исследований в области передачи изображений, которую он называл электрической телескопией, относится к 1897 году.

Свои опыты Розинг начал с проверки возможности использования в системе передачи изображений на расстояние фотохимических явлений, в частности действия света на элемент с серебряными электродами, покрытыми светочувствительным слоем. Он, очевидно, надеялся обойтись без каких-либо механических устройств.

Телевизионный приёмник с диском Нипкова в Стокгольмском техническом музее

Wikipedia

 

Преобразование без инерции

Открытие внешнего фотоэффекта, изобретение электронно-лучевой трубки, изобретение радио оказали решающее влияние на развитие телевидения.

Именно электронно-лучевая трубка стала впоследствии тем звеном телевизионной системы, которое коренным образом изменило направление развития телевидения.

Прототипом электронно-лучевой трубки можно считать газоразрядную трубку известного английского физика У. Крукса, впервые наблюдавшего изображение объекта в катодных лучах (теневое изображение креста на торцевой стенке трубки). Он также обнаружил фосфоресценцию некоторых кристаллов под действием катодных лучей.

В 1897 году немецкий физик, профессор Страсбургского университета Карл Ф. Браун, использовав имевшиеся данные о свойствах катодных лучей, сконструировал первую катодную, или электронно-лучевую, трубку, которую он предполагал использовать в качестве индикаторного прибора при исследовании электромагнитных колебаний. Особенностью трубки Брауна является применение флуоресцирующего экрана для наблюдения следа движения электронного пучка при отклонении его магнитным полем катушки.

Трубку Брауна вскоре стали применять для демонстрационных и измерительных целей и лабораторных исследований быстропротекающих электрических явлений. До 1906 года электронно-лучевая трубка применялась только в осциллографах.

А еще в конце XIX века Александр Попов изобрел радио. В этот период были созданы приемно-усилительная и электровакуумная техника, сделавшие возможным претворение в жизнь проектов систем электронного телевидения.

К этому времени были уже известны предложенные в разных странах, в том числе в России, многочисленные проекты телевизионных систем, основу которых составляли более или менее сложные механические устройства для разложения (развертки) изображения на элементы и селеновое фотосопротивление, выполнявшее роль светоэлектрического преобразователя. Но ни одна из этих систем механического телевидения не была реализована на практике. Проблема телевидения привлекла Розинга своей сложностью и новизной, а также перспективами, которые открывало ее решение. Несколько лет он затратил на эксперименты с механическими и электрохимическими системами передачи изображений. В примитивных оптико-механических устройствах он увидел принципиальные недостатки механического телевидения.

Теоретические и экспериментальные исследования проблемы телевидения в целом привели его к следующему убеждению: «Попытки построения электрических телескопов на основах простой механики материальных тел, которая дает в обычных условиях столь простые и, казалось бы, вполне осуществимые решения вопросов, должны неизбежно кончаться неудачами». Практическая телевизионная система должна, по его мнению, строиться на «замене инертных материальных механизмов безынертными в обыденном смысле этого слова устройствами».

Электронно-лучевая трубка Брауна, изобретенная в 1897 году

crtsite.com

В поисках таких безынерционных устройств Розинг обратился к новейшим на рубеже XIX и XX веков научным открытиям и достижениям в области физики. В электрометрической лаборатории Технологического института Розинг пользовался осциллографом с электронно-лучевой трубкой Брауна и изучил ее свойства. Наблюдая, как электронный луч вычерчивает на экране трубки сложные светящиеся фигуры, он решил, что электронно-лучевая трубка может быть использована в качестве безынерционного устройства для воспроизведения изображений в телевизионной системе.

Позднее он писал: «Катодный пучок есть именно то идеальное безынертное перо, которому самой природой уготовано место в аппарате получения (то есть приемнике изображения. — “Стимул”) в электрическом телескопе».

В 1902 году Борис Розинг решил на практике проверить свою идею. Он применил простую осциллографическую трубку в приемном устройстве системы передачи изображений. Сигналы на трубку поступали от передающего устройства в виде электролитической ванны с четырьмя электродами, соединенными с отклоняющими катушками трубки. Роль светового луча выполнял металлический стержень, перемещаемый по слою электролита в ванне. Движение электронного пучка по экрану трубки повторяло все движения металлического стержня, и светящееся пятно на экране вычерчивало вензеля, буквы и другие фигуры. Но такую систему еще нельзя было считать телевизионной, так как она не была пригодной для передачи и воспроизведения движущихся изображений с различной яркостью отдельных элементов, то есть полутоновых изображений.

И Розинг нашел способ модуляции интенсивности электронного пучка трубки — изменения количества электронов, попадающих на экран, в соответствии с изменением яркости элементов передаваемого изображения. Этим он превратил осциллографическую трубку в телевизионную — прообраз современного кинескопа. Так было создано безынерционное приемное устройство телевизионной системы.

Теперь нужно было найти способ безынерционного преобразования передаваемого изображения в электрические сигналы. Зная, что селеновое фотосопротивление непригодно для этой цели из-за большой инерционности, Розинг занялся исследованием фотоэлектрических свойств других веществ. Следствием этого стало решение применить в передающем устройстве щелочной фотоэлемент с внешним фотоэффектом (см. схему).

Так шаг за шагом он создавал свою систему электрической передачи изображений, настойчиво экспериментируя и проверяя практически каждое ее звено. И только после того, как вся схема и все ее элементы были тщательно продуманы, он подал заявку на привилегию на изобретение «Способа электрической передачи изображений» (Привилегия № 18076, заявлена 25 июля 1907 года). Произошло это через десять лет после начала его первых опытов.

Развертка изображения телевизионной системы Розинга в передатчике осуществлялась при помощи двух зеркальных барабанов А и В, оси вращения которых располагались взаимно перпендикулярно. При вращении зеркал свет от всех точек передаваемого объекта М N поочередно проходил через линзу L и попадал в расположенный на оси этой линзы щелочной фотоэлемент С. Вертикальный барабан предназначен для развертки по строкам, а горизонтальный — для развертки по кадрам. За один оборот горизонтального барабана вертикальный барабан совершал 50 оборотов. В приемном устройстве приходящие от фотоэлемента сигналы изображения подводились к отклоняющим пластинам конденсатора G, между которыми проходит электронный пучок. Создаваемое этими сигналами электрическое поле конденсатора отклонит электронный пучок к центру отверстия диафрагмы. Попадающие на экран трубки электроны вызовут изменение яркости его свечения в соответствующих точках, благодаря чему и должно воспроизводиться видимое изображение передаваемого предмета

 

Первая телевизионная передача

 Девятого мая 1911 года Розинг осуществил первую передачу изображения на расстояние. Передавалось изображение решетки, состоящей из четырех полос, помещенной перед объективом передатчика. Это была первая в мире телевизионная передача: ни один из предшественников Розинга не мог показать свою систему в действии и передать хотя бы самое простое изображение. Она знаменательна не только как первая в истории мировой науки и техники телевизионная передача, но и как самый первый шаг на пути практического применения электронного телевидения.

Если учесть состояние техники электронных приборов того времени и отсутствие усилителей слабых фототоков, то следует признать, что получение на экране электронно-лучевой трубки даже простых изображений, передаваемых на небольшое расстояние, стало величайшим научно-техническим достижением.

Русское техническое общество, отмечая заслуги Бориса Львовича Розинга в области электрической телескопии, в 1912 году наградило его золотой медалью и премией Общества К. Ф. Сименса. Но полученные результаты не удовлетворяли Розинга. Он отдавал себе отчет в том, что эти результаты только подтверждали правильность принципов построения системы, но не могли считаться приемлемыми с практической точки зрения, и продолжал совершенствовать свою систему, применив вместо газонаполненной трубки с холодным катодом вакуумную трубку с накаливаемым катодом и магнитной фокусировкой электронного пучка. В 1912–1914 годах Розинг провел теоретическое и экспериментальное исследование фокусировки электронного пучка продольным магнитным полем и вывел расчетную формулу, связывающую фокусное расстояние «магнитной линзы» с числом ампер-витков катушки.

Это можно рассматривать как первое практическое применение принципов электронной оптики в телевидении. Другим нововведением было получение отклоняющих токов и напряжений за счет периодического заряда и разряда емкости линии. Попутно он разработал совместно с преподавателем Женского политехнического института М. В. Ивановым технологию изготовления калиевых фотоэлементов и впервые в России организовал их производство в лабораторных масштабах. Следует отметить, что работой Розинга не заинтересовались ни правительственные учреждения, ни военное ведомство. Поэтому ученому пришлось проводить свои эксперименты, не получая никакой поддержки.

После первых успешных опытов передачи изображений Борис Львович продолжает кропотливую работу по усовершенствованию своей системы.

Но начавшаяся в 1914 году Первая мировая война изменила характер работы Розинга, как и многих других ученых. Ему пришлось переключиться на выполнение заданий военного ведомства. Тем не менее эти новые работы были продолжением всех предшествующих исследований и основывались на уже достигнутых результатах. В 1915–1916 годах он разрабатывает систему светоэлектрической сигнализации на больших расстояниях, также основанную на использовании явления возникновения колебаний в цепи фотоэлемента.

 

После революции

Зимой 1918 года Розинг переехал в Екатеринодар (Краснодар). Там он принимал участие в организации Северо-Кавказского политехнического института и был избран проректором по учебной части и профессором физики. Но в сентябре 1919-го этот институт был объединен с другим и реорганизован в Кубанский политехнический институт. Борис Львович был в этом институте профессором кафедры теоретических основ электротехники, а кроме того, профессором физики в Кубанском педагогическом институте. Позднее он организовал Северо-Кавказский техникум и до 1921 года руководил в нем учебными занятиями как председатель совета техникума.

В конце 1924 года он возвратился в Технологический институт, в котором до Октябрьской революции проработал двадцать пять лет. Правление института утвердило его в должности преподавателя, а затем доцента по курсу электрометрии. Оказавшись снова в Петрограде, Борис Львович возвращается к работе над своей главной и любимой темой.

К началу 1920-х годов телевидение еще не существовало как самостоятельная отрасль техники. Но во время войны развилась и нашла практическое применение радиотехника, приобрела важное значение радиосвязь, что, в свою очередь, вызвало рост радиопромышленности. В радиоаппаратуре практически использовались методы усиления слабых электрических сигналов при помощи электронных ламп. Были усовершенствованы и превращены в чувствительные приборы фотоэлементы с внешним фотоэффектом.

Ламповый усилитель устранял основное препятствие на пути реализации телевидения — невозможность усиления слабых сигналов изображения, а техника радиосвязи позволяла использовать в качестве канала для передачи этих сигналов не проводные линии, а радио. Во многих странах получило распространение массовое радиовещание. Все это способствовало возобновлению интереса к телевидению. Розинг при первой возможности возвращается к своей работе над телевидением. Такая возможность открылась для него в 1924 году, когда он был приглашен работать в качестве старшего научного сотрудника в Ленинградскую экспериментальную электротехническую лабораторию научно-технического отдела ВСНХ. Здесь в распоряжение Розинга были предоставлены лаборатория, оборудованная необходимой аппаратурой, и штат сотрудников. В ЛЭЭЛ Розинг воссоздал свою систему и внес ряд усовершенствований в передающее и приемное устройства. Была разработана новая оптическая система для «получения неискаженного в отношении яркости, отчетливости и увеличения изображения».

Условия для работы у Владимира Зворыкина, бывшего ученик Розинга были гораздо лучше

omagazine.online

Опыты, проведенные Розингом в ЛЭЭЛ в 1924–1928 годах, показали полную работоспособность его телевизионной системы и правильность принципов, на которых она строилась. В лабораторных условиях можно было передавать простые изображения с четкостью 48 строк. Изображения на экране трубки получались вполне точные и настолько яркие, что их можно было фотографировать.

Критически оценивая свои работы в области телевидения и достигнутые результаты, Розинг в 1928 году писал: «Но, конечно, все это еще очень далеко от устройства такого простого и легкого прибора, которым всякий мог бы пользоваться в любое время, как мы пользуемся теперь обыкновенным телефоном или радиоприемником».

В 1931 году Розинга арестовали и сослали на Север. Ученый проходил по «делу академиков». Вся его вина заключалась в том, что он вложил в кассу взаимопомощи деньги для одного из своих бывших коллег, который нищенствовал и побирался. Органы безопасности установили, что в прошлом тот был белогвардейским офицером. Под репрессии попали почти все, кто поддержал нуждающегося профессора. В этом увидели финансовую поддержку контрреволюционного элемента. В Котласе и Архангельске ему удавалось читать для рабочих лекции по физике, писать научно-популярные статьи в местные газеты и даже проводить научные эксперименты, используя лабораторию Лесотехнического института. Здесь Розинг смог усовершенствовать свои приборы для ориентировки слепых и для фоточтения. 20 апреля 1933 года, находясь в ссылке в Архангельске, Борис Львович Розинг внезапно скончался от мозгового кровоизлияния.

В том же 1931 году, когда Розинг был арестован и сослан, в лаборатории телевидения Всесоюзного электротехнического института Семен Катаев начал разработку приемных телевизионных трубок с магнитной фокусировкой, обладавших серьезными преимуществами по сравнению с газонаполненными трубками и даже вакуумными трубками с электростатической фокусировкой. Применявшиеся для приема телевизионных передач электронно-лучевые трубки могли обеспечить воспроизведение изображений с высокой четкостью. Создание передающей телевизионной трубки оказалось более сложной задачей, но и она была быстро решена. Передающую телевизионную трубку, в которой оказалось возможным практически использовать эффект накопления электрических зарядов, в 1931 году практически одновременно изобрели Семен Катаев в СССР и Владимир Зворыкин, бывший ученик Розинга, — в США.

Рентгеновская трубка с катодом на базе фотоэлектронного умножителя —

Желтая линия – это форма напряжения на источнике света — лазерном диоде, зеленая кривая (верхняя) – это форма регистрируемого сигнала с ФРТ, полученного сцинтилляционным методом. Длительность светового импульса 200 нс. Длительность нарастания и спада регистрируемого сигнала 30-50 нс[2].

4.Области применения

Идея создания рентгеновской трубки с катодом на базе фотоэлектронного умножителя поступила от ЗАО «Комита». Перед ними стояла цель усовершенствования рентгенофлюорисцентных анализаторов Х-Арт, Х-Арт М. В рентгеноструктурном и рентгеноспектральном анализе используется характеристическое РИ (рис.2 область А), кроме того, используются системы фильтрации для уменьшения спектральной ширины линий характеристического излучения РТ. Интенсивность используемого РИ должна быть максимально стабильной, ведь в рентгеноструктурном анализе при расчете используется интенсивность излучения отразившегося от образца, важно понимать интенсивность изменилась при взаимодействии РИ с образцом, либо изменилось излучение на выходе из РТ. Преимуществом ФРТ является стабильность РИ, при ее использовании интенсивность излучения в процессе эксплуатации не будет изменяться, таким образом значительно уменьшится количество необходимых калибровок РТ. Препятствием к использованию ФРТ в данной области является размер фокусного пятна. Используемые для дифракции РТ с накальным катодом представляют собой микрофокусные источники РИ от 50 до сотен мкм.

Основным преимуществом ФРТ является ее быстродействие. ФРТ способна создавть импульсы РИ с длительностью до 200 нс. Это дает возможность использовать ее при исследовании быстропротекающих процессов. Так в настоящий момент проходит иследование с использованием ФРТ для оценки поперечных размеров пучков электронов в ускорителе заряженных частиц. В медицинской сфере ФРТ может быть задействована в компьютерных тамографах для исследования живых организмов. Для получения четких изображений органов, которые находятся в постоянном движении  из-за дыхания или сердцебиения, необходима запись изображений с определенной частотой (стробирование объекта рентгеновскими лучами). Ведутся медицинские исследования по записи рентгеновских снимков не в постоянном режиме, а в импульсном режиме освещения объекта РИ. В случае успешных результатов возможно появятся новые методы записи рентгенограмм, в которых понадобится импульсный источник РИ.

В обычном компьютерном томографе источник РИ устанавливается на вращающуюся сканирующь часть – гентри. Есть идея создания рентгеновского томографа, в котором по окружности сканирующей части будет установлено 24 ФРТ. ФРТ, находясь в неподвижном состоянии, будут последовательно создавать РИ определенной длительности. В этом случае отпадет необходимость вращения сканирующей части томографа. Такая система позволит упростить сложную механическую конструкцию компьютерного томографа.

Другим потенциальным применением рентгеновской трубки с фотокатодом может стать использование данного источника РИ в системах рентгеновской связи. ФРТ имеет высокое быстродействие, является стабильным источником РИ, может осуществить как амплитудную, так и частотную модуляцию РИ. Управление генерцией ФРТ осуществляется оптическим сигналом с низким временем отклика(рис. 6). В настоящее время только начинаются работы по созданию и исследованию передачи сообщений в рентгеновском диапазоне частот.

5.Вывод

Рентгеновская трубка с катодом на базе фотоэлектронного умножителя имеет главное преимущество – она способна создавать модулированное РИ с длительностью импульсов до 200 нс. Она уступает аналогам с накальным катодом по мощности РИ, а также по эффективному размеру фокусного пятна[3]. Нужно искать новые способы использования ФРТ, где в первую очередь есть необходимость использования импульсных источников рентгеновского излучения. Для применения, где используется просвечивание объекта рентгеновским излучением необходимо изменить конструкцию, которая сможет выдержать анодное напряжение  до 150-200 кВ. Также  стоит произвести работы по увеличению величины среднего анодного тока ФРТ и уменьшения эффективных размеров фокусного пятна ФРТ. Практически нет аналагов данной конструкции РТ с достигнутой мощностью излучения. Есть японский вариант трубки с фотокатодом, в которой отсутствует динодная система, но мощность излучения такой РТ на несколько порядков меньше нашей. Помимо технических характеристик РТ существует и другая сложность внедрения нашей ФРТ – сложность эксплуатации данной трубки.  Для демонстрации возможностей либо испытания в лабораторных условиях лучше подойдет готовое устройство, а не отдельный компонент, которым является ФРТ. Тем не менее, наши ФРТ используются в  Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова на кафедре электронных приборов и устройств для исследований по передаче голосовых сообщений в рентгеновском диапазоне частот. В Объединенном институте ядерных исследований проходят испытания с использованием наших ФРТ для оценки поперечных размеров пучков электронов в ускорителе заряженных частиц.

6.Список литературы

1. Хараджа Ф. Н. и др. Общий курс рентгенотехники //физика. – 1966. – Т. 53. – №. 03. – С. 4.
2. Материалы АО «ЦНИИ «Электрон»
3. Потрахов Н. Н., Мазуров А. И., Васильев А. Ю. Микрофокусная рентгенография в медицинской диагностике //Променева діагностика, променева терапія. – 2011. – №. 3-4. – С. 124-128.

Gelsonlab HSPE-131 Классическая железнодорожная кривая трубка, Катодная трубка, движущаяся слюдяная турбина вдоль трека, трубка с механическим эффектом

 

Оригинальный катодный луч развлекательное устройство. Мы гарантируем, что представление вечного эксперимента кроков настолько очаровательно, что вы не сможете оставить темную комнату в течение нескольких часов… по желанию.

Смотрите, как катодные лучи толкают турбину по треку! Наша интерпретация железной трубы Crookes перемещает колесо слюды через радиометрический эффект от катодных лучей. Как только катодные лучи контактируют с одним из вен турбины, лучи нагревают высокоточную слюду поверхность и усиливают ее вдоль дорожки. Он работает как солнечный радиометр, но с электричеством… так же, как и классическая радиометрическая трубка.

Яркие фосфоры производят Блестящие Зеленые и оранжевые тона, когда они возбуждаются электронами.

Особенности:

• Ручная конструкция из выдувного стекла-индивидуальный внешний вид может отличаться из-за высокого качества, уникальной конструкции.
• Ультра Точная стеклянная дорожка и слюда турбины с уникальной фосфорной схемой.
• Вечная черная пластиковая витрина.
• Легко сжимается, снимает стресс с Ушков, идеально подходит для зажимов типа «крокодил».
• Катодные лучи могут быть произведены из любого полюса из-за симметричного дизайна.

Эксплуатация классической железнодорожной трубы:

• Подключение приводит к высоковольтному источнику питания через зажимы типа «крокодил». Наша Классическая индукционная катушка или классическая Ruhmkorff катушка отлично работает!
• Положение уровня трубки на подставке для обеспечения свободного движения турбины.
• Для достижения наилучших результатов, postiion Операционная труба atlease 3 фута от активной индуктивной катушки или магнита. Прецизионная турбина очень чувствительна и может привлекаться к магнитным полям.
• Трубка очень хрупкая из-за стеклянной конструкции.

Фон и история железнодорожных труб:

В тех случаях, когда г-н. Вильям Крикс начал экспериментировать с передачей электричества через сосуды низкого давления, или вакуумные трубки .. Электричество, электроны, частицы и излучение были обнаружены и даже менее понятны. Он изготовил световую мельницу или радиометр, который все видели в научных классах. После экспериментов с электричеством, Крикс в конце концов поместил свою световую мельницу в катодную лучевую трубку и неправильно мысленно движение было произведено светом или электронным давлением в обоих его нововведениях.

Научно-отличная J.J. Томпсон (инструктор рутерфорда) рассчитал, что, если электроны будут перемещать колесо, он будет двигаться гораздо медленнее, чем он, по всей видимости, делает. С достижениями в термодинамике мы сейчас называем этот феноменальный радиометрический эффект. Хотя Crookes не был полностью прав, он может быть приписан разработке катодного лучевого устройства более развлекательный, чем один Разработанный чисто для развлечений .. телевидение.

Электронно-лучевая трубка | Оксфордский университет, факультет физики

Электронно-лучевая трубка была научным курьезом, обнаруженным в конце 19-го ^-го -го века, и опорой технологии отображения в конце 20-го ^-го годов. Теперь мы знаем, что таинственные «катодные лучи» на самом деле являются электронами, и мы можем использовать магниты, чтобы изменить их путь.

Аппарат

Для этого эксперимента, очевидно, требуется электронно-лучевая трубка, заполненная газом, который светится при ударе электронов.Идеальный ЭЛТ заключен в катушку Гельмгольца, позволяющую применять переменное магнитное поле. В отсутствие катушек Гельмгольца достаточно сильного неодимового магнита, чтобы отклонить электронный пучок.

В дополнение к электронно-лучевой трубке вам, вероятно, понадобится чувствительная камера, чтобы показать аудитории результаты этого эксперимента. Пучки электронов слишком тусклые, чтобы что-либо, кроме очень маленькой аудитории, было видно напрямую, и это тоже проблема для видеооборудования! Вероятно, понадобится камера с ночным режимом или ручным управлением усилением (или ISO) и выдержкой.

Если у вас нет электронно-лучевой трубки, старый телевизор с ЭЛТ или компьютерный монитор и сильный магнит обеспечат более качественную версию этой демонстрации.

Демонстрации

Электронно-лучевая трубка

1. Приглушите свет и включите камеру, если вы ее используете.
2. Увеличьте энергию электронного луча, пока газ внутри шара не станет отчетливо светиться.
3. Если на вашем ЭЛТ нет катушек Гельмгольца, просто помахайте неодимовым магнитом рядом с ЭЛТ, чтобы показать изгиб луча.Возможно, вам придется делать это довольно медленно, если камера настроена на низкую частоту кадров, чтобы повысить ее чувствительность в условиях низкой освещенности.
4. Если на вашем ЭЛТ есть катушки Гельмгольца, увеличивайте ток в них, пока луч не изгибается.
5. Изогнув траекторию луча, увеличьте энергию дальше и покажите, что кривизна уменьшается с увеличением энергии электронов.
6. Приложите более сильное магнитное поле, чтобы продемонстрировать, что кривизну снова можно увеличить за счет увеличения напряженности магнитного поля.

ЭЛТ-телевизор / монитор + магнит

1. Получите изображение на экране телевизора или компьютера. Если это экран компьютера, просто подключите его к ноутбуку. Что касается телевизора, многие видеокамеры и цифровые фотоаппараты будут иметь S-video, компонентное или композитное соединение; Старые видеокамеры могут иметь их напрямую, но новые видеокамеры или цифровые камеры могут иметь специальный кабель, который подключается к мини-USB или аналогичному разъему на камере и выводится на несколько типов разъемов для вставки в телевизор.Относительно неподвижное яркое изображение или видео позволяет легче различить эффект, который мы собираемся наблюдать.
2. Поднесите сильный магнит к экрану телевизора. Изображение будет искажено, и появятся широкие цветные полосы.
3. Если искажение и цвета остаются после того, как магнит оторвался от телевизора, его выключение и повторное включение должны привести к размагничиванию телевизора, что решит проблему — на это указывает характерный лязг, который часто сопровождает включение ЭЛТ. . Иногда, часто после многократных циклов, телевизор не размагничивается.В этом случае выключите его, оставьте на короткое время и снова включите.

Статистика естественного движения населения

скорость электрона, ускоренного на 1 В:
600 км / с

Прочность поворотных магнитов LHC:
8,36 T

Как это работает

Ключевым моментом здесь является то, что магнитные поля искривляют траекторию движущейся заряженной частицы, и мы можем использовать этот эффект для управления лучом. Особенно важно для Accelerate! , вам нужно большее магнитное поле, чтобы изогнуть более быстро движущуюся частицу.

В электронно-лучевой трубке электроны выбрасываются из катода и ускоряются под действием напряжения со скоростью около 600 км / с на каждый вольт, через который они ускоряются. Некоторые из этих быстро движущихся электронов врезаются в газ внутри трубки, заставляя его светиться, что позволяет нам видеть путь луча. Затем катушки Гельмгольца можно использовать для приложения измеримого магнитного поля, пропуская через них известный ток.

Схематическое изображение ЭЛТ-телевизора в разрезе.
Загрузить это изображение »

Магнитное поле вызывает силу, действующую на электроны, перпендикулярную как направлению их движения, так и магнитному полю. Это заставляет заряженную частицу в магнитном поле двигаться по круговой траектории. Чем быстрее движется частица, тем больше круг, очерченный для данного поля, или, наоборот, тем большее поле необходимо для данного радиуса кривизны луча. Определение этой количественной точки невозможно без контроля как энергии частицы, так и магнитного поля, поэтому об этом нужно будет указать, если в вашей демонстрации нет и того, и другого.

В случае телевизора с электронно-лучевой трубкой траектория электронов искажается из-за того, что магнит приближается к экрану. Изображение на экране зависит от электронов, точно попадающих в люминофор на задней стороне экрана, который при ударе излучает свет разных цветов. Таким образом, электроны вынуждены приземлиться в неправильном месте, вызывая искажение изображения и психоделических цветов.

Взлет, падение и современное использование технологии ЭЛТ

Несколько десятилетий назад практически все компьютерные мониторы, радары, телевизоры и осциллографы использовали электронно-лучевые трубки для визуального интерфейса пользователя.Сегодня, за исключением нескольких учебных моделей и замен для радарных установок, ЭЛТ не используются в качестве дисплеев. (ЭЛТ-материалы и технологические процессы все еще распространены в промышленности электронных ламп в целом, где они находят применение в таких продуктах, как лампы накаливания, люминесцентные и дуговые лампы большой мощности; микроволновые лампы, лампы бегущей волны и усилители высокой мощности, x- лучевые трубки и магнетроны для нагрева.)

Но стоит присмотреться к ЭЛТ, особенно в осциллографе. Катодные лучи были открыты в конце 19 века, примерно в то время, когда Джеймс Клерк Максвелл обнаружил, что свет представляет собой форму электромагнитного излучения.Катодные лучи, генерируемые внутри вакуумной трубки, отбрасывают тени на стеклянную стену, показывая, что они движутся по прямым линиям. В 1890 году было обнаружено, что катодные лучи могут отклоняться электростатическим полем, и Уильям Крукс продемонстрировал отклонение катодных лучей магнитными полями.

Трубка Крукса, разработанная в Англии в 1870-х годах, состояла из стеклянной оболочки, из которой частично удалялся воздух. Вакуум был необходим, чтобы электроны могли беспрепятственно перемещаться. Позже, когда был введен горячий катод, дополнительно потребовался вакуум, чтобы нить накаливания, нагревающая катод, не перегорела.(Первоначальная лампа Крукса была устройством с холодным катодом.) Многие исследователи исследовали, писали и читали лекции о свойствах этих катодных лучей. В 1897 г. Томпсон идентифицировал их как потоки отрицательных частиц, позже названных «электронами».

В трубке Крукса электроны генерировались ионизацией воздуха низкого давления, окружающего катод. Между катодом и анодом на дальнем конце трубки подавалось постоянное напряжение до 100 кВ. Результирующее поле ускоряет электрически заряженные ионы и электроны, присутствующие в остаточном газе.Эти заряженные частицы сталкивались с другими молекулами газа, освобождая больше электронов и превращая молекулы в положительные ионы, которые снова притягивались к катоду. При ударе высвобождались дополнительные электроны, объединяясь с пучком и усиливая его.

Луч, движущийся со скоростью примерно 20% от скорости света, и многие электроны пролетели мимо анода, ударяясь о торцевую стенку трубки. Они столкнулись с атомами в стекле, выбивая вращающиеся электроны в оболочки с более высокими энергиями.Падая назад, эти электроны испускали фотоны, свечение, видимое за стеклянной оболочкой. Затем исследователи нанесли люминофорное покрытие на внутреннюю часть стеклянной стены, улучшив видимость и создавая стойкость. После удара о стенку электроны вернулись к аноду, полетели обратно через присоединенный проводник, и источник питания вернулся на катод.

В 1895 году Вильгельм Рентген обнаружил рентгеновские лучи, исходящие из трубки Крукса, что сразу же указывало на их применение в медицине и диагностике.Примерно в 1904 году трубка Крукса превратилась в чисто электронную вакуумную трубку, в которой горячий катод, нагретый соседней низковольтной нитью накала, создавал поток электронов посредством термоэлектронной эмиссии. Без ионов газа этот луч был более управляемым, и в сочетании с люминофорным покрытием все, что оставалось для изготовления ЭЛТ для использования в осциллографе, — это внутренние отклоняющие пластины, а для телевизора — внешние отклоняющие катушки.

В телевизионных и компьютерных мониторах до появления технологии плоских экранов (в основном ЖК-дисплеев) внутренняя поверхность ЭЛТ-экрана с люминофорным покрытием сканировалась по фиксированному шаблону, известному как растр.В цветном телевидении изображение создается путем изменения интенсивности, соответствующей амплитуде видеосигнала, каждого из трех электронных лучей, которые соответствуют каждому из основных цветов. Это делает возможными тонкие цвета во всем визуальном спектре.

ЭЛТ с внешними отклоняющими катушками и фокусирующими катушками. Внутри катод окружает нагреватель, а управляющая сетка окружает оба. Вместо отклоняющих пластин, как в осциллографе, внешние отклоняющие катушки создают флуктуирующее магнитное поле, которое проникает через стеклянную оболочку, чтобы изгибать три луча, поэтому на экране образуется движущееся пятно. желаемый узор.Амплитуды трех видеосигналов заставляют три луча и результирующее пятно изменять цвет и интенсивность со скоростью, достаточной для предотвращения мерцания. Во время отката сигналы гаснут, чтобы исключить яркие возвратные линии. В телевизорах используются внешние магнитные отклоняющие катушки, а не внутренние отклоняющие пластины, потому что в телевизоре отклоняющие пластины будут препятствовать лучу из-за большого угла отклонения луча.

В осциллографе электростатическое отклонение обеспечивается силой Лоренца, которая действует на любую заряженную частицу в электромагнитном поле.Электростатическая сила действует в рамках исключительно электростатического, а не магнитного поля, а также может отклонять пучок электронов. Электростатическое поле оказывает на частицы силу, поперечную направлению движения, которая пропорциональна напряженности поля и заряду частицы. В осциллографе сигнал подается на вертикальные отклоняющие пластины. Сила Лоренца зависит от мгновенной амплитуды сигнала. К горизонтальным отклоняющим пластинам применяется единая временная база.Результатом на экране является визуальное отображение формы сигнала с привязкой к декартовым координатам X и Y.

Маленький ЭЛТ с внутренними отклоняющими пластинами. Металлические штыри для электрических соединений проходят сквозь стеклянную оболочку сзади. Для просмотра быстрых событий на аналоговом осциллографе ЭЛТ содержал люминофор с длительным послесвечением. В современных цифровых хранилищах постоянство осуществляется в электронном виде и может настраиваться пользователем. Для быстро повторяющихся событий в ЭЛТ подходит люминофор с коротким постоянством.Для отображения быстрых, неповторяющихся событий на ЭЛТ осциллографа перед экраном устанавливается микроканальная пластина. Вторичная эмиссия значительно увеличивает количество электронов, попадающих на слой люминофора, улучшая читаемость.

Там, где длительное послесвечение было недостаточным для отображения быстрых, неповторяющихся сигналов, были разработаны два типа ЭЛТ с памятью прямого обзора: люминофорные лампы-мишени и передающие трубки. Оба типа содержали обычные пишущие электронные пушки и наводочные пушки.

При некоторых обстоятельствах сигналы, излучаемые электронными пушками, схемами сканирования и соответствующей проводкой ЭЛТ, могут быть захвачены дистанционно и использованы для восстановления изображения ЭЛТ с использованием так называемого излучения Ван Экка. Здесь используется специальное оборудование для улавливания бокового электромагнитного излучения от оборудования, обычно в целях шпионажа.

В 1985 году Вим ван Эк (Wim van Eck) описал это явление и успешно перехватил реальную систему на расстоянии сотен метров, используя оборудование стоимостью всего 15 долларов плюс телевизор.Теперь безопасные правительственные учреждения принимают меры для предотвращения такого рода подслушивания.

ЭЛТ могут стать опасными при падении. Поскольку был откачан относительно большой объем воздуха, возникший в результате взрыв является интенсивным. Вы могли подумать, что осколки стекла полетят внутрь, но на самом деле они вылетают с другой стороны и представляют серьезную опасность для всех, кто находится поблизости.

Кроме того, в ЭЛТ используется высокое напряжение для отклонения и ускорения электронного луча. Прикосновение к открытым клеммам и даже к изолированным проводам может привести к летальному исходу.Даже при отключении питания и отключении от внешнего источника питания ЭЛТ сохраняют опасное напряжение в течение различных интервалов в зависимости от постоянных времени параллельно соединенных схем. Электролитические конденсаторы известны тем, что сохраняют заряд, а также существует проблема распределенной емкости. Сама электронно-лучевая трубка может содержать накопленное напряжение, особенно когда ее снимают со шкафа и шасси, и ничто не сбрасывает его.

Правила Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в 21 CFR 1020.1 применимы к излучению ЭЛТ. Они ограничивают воздействие излучения ЭЛТ до 0,5 мР / ч на расстоянии двух дюймов. Большинство ЭЛТ соответствуют требованиям. Из-за токсинов, содержащихся в старых ЭЛТ, включая кадмий и свинец, Агентство по охране окружающей среды, начиная с 2001 года, потребовало отправлять старые ЭЛТ на предприятия по переработке электронных отходов, а не на свалки или сжигание.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) — Science Facts

Определение катодно-лучевой трубки

Электронно-лучевая трубка или ЭЛТ — это устройство, которое создает катодные лучи в вакуумной трубке и ускоряет их с помощью магнитного и электрического поля, чтобы попасть на флуоресцентный экран для формирования изображений.

Катодно-лучевая трубка

История катодно-лучевой трубки

Выдающийся физик Иоганн Хитторф в 1869 году открыл катодные лучи в трубках Крукса. Трубки Крукса частично представляют собой вакуумные трубки с двумя электродами, поддерживающими высокую разность потенциалов, для отвода катодных лучей от отрицательно заряженного электрода, катода. Артур Шустер и Уильям Крукс доказали, что катодные лучи отклоняются электрическим и магнитным полями соответственно. В 1897 году английский физик Дж. Дж. Эксперименты Томсона с катодными лучами привели к открытию электрона, первой обнаруженной субатомной частицы.

Самая ранняя версия электронно-лучевой трубки, Braun Tube, была изобретена в 1897 году немецким физиком Фердинандом Брауном. Для работы использовался холодный катод. Он использовал слюдяной экран с люминесцентным покрытием и диафрагму, чтобы получить видимую точку. Катодный луч отклонялся только магнитным полем, в отличие от газоразрядной трубки, использованной ранее в том же году Дж. Дж. Дж. Дж. Thomson, который использовал только электростатическое отклонение с помощью двух внутренних пластин. Брауну также приписывают изобретение осциллографа с электронно-лучевой трубкой, также известного как электрометр Брауна.

В 1907 году электронно-лучевая трубка была впервые использована на телевидении, когда русский ученый Борис Розинг пропустил через нее видеосигнал для получения геометрических фигур на экране. Раньше электронно-лучевые трубки использовали холодные катоды. Однако горячий катод появился после того, как его разработал Джон Б. Джонсон и Гарри Вайнер Вайнхарт из Western Electric. Этот тип катода состоит из тонкой нити накала, нагретой до очень высокой температуры за счет пропускания через нее электрического тока. Он использует термоэлектронную эмиссию в электронных лампах для высвобождения электронов из мишени.

Первое коммерческое производство телевизоров с электронно-лучевой трубкой датируется 1934 годом компанией Telefunken в Германии. Это искривило путь для крупномасштабного производства и использования телевизоров с ЭЛТ до недавнего развития жидкокристаллических дисплеев, светоизлучающих диодов и плазменных телевизоров.

Описание катодно-лучевой трубки

ЭЛТ состоит из трех частей.

Электронная пушка

Эта деталь создает поток электронов, движущихся с очень высокой скоростью, за счет процесса термоэлектронной эмиссии.Тонкая нить накала нагревается при пропускании через нее переменного тока. Он используется для нагрева катода, обычно сделанного из металлического цезия, который выделяет поток электронов при нагревании до температуры около 1750 ⁰ F. Анод, который является положительно заряженным электродом, расположен на небольшом расстоянии и поддерживается. при высоком напряжении, которое заставляет катодные лучи приобретать значительно большие ускорения, когда они движутся к нему.

Поток электронов проходит через небольшое отверстие в аноде и попадает в центральную часть трубки.Существует сетка или серия сеток, поддерживающих переменный потенциал, которые контролируют интенсивность электронного луча, достигающего анода. Таким образом, также ограничивается яркость конечного изображения, формируемого на экране. Монохромный ЭЛТ имеет одну электронную пушку, тогда как цветной ЭЛТ имеет три электронных пушки для основных цветов, красного, зеленого и синего, которые перекрываются между собой для получения цветных изображений.

Схема катодно-лучевой трубки

Отклоняющая система

Электронный поток, выйдя из анода, имеет тенденцию распространяться в форме конуса.Но его нужно сфокусировать, чтобы на экране образовалась резкая точка. Кроме того, его положение на экране должно быть любым. Это достигается за счет воздействия на луч магнитного и электрического полей, перпендикулярных друг другу. Затем прямая траектория луча отклоняется, и он попадает на экран в нужной точке. Следует иметь в виду, что анод дает ему значительное ускорение порядка долей скорости света. Это наделяет луч очень большим количеством энергии.

Флуоресцентный ЭЛТ-экран

Эта часть проецирует изображение для просмотра пользователем.На него наносят покрытие из сульфида цинка или фосфора, которое может вызывать флуоресценцию. Когда высокоэнергетический пучок электронов ударяет по нему, его кинетическая энергия преобразуется в световую энергию, образуя светящееся пятно на экране. Когда на отклоняющую систему подаются сложные сигналы, яркое пятно перемещается по экрану по горизонтали и вертикали, образуя то, что называется растром.

Растровое сканирование происходит так же, как если бы мы читали книгу. То есть слева направо, затем спуститесь, вернитесь влево и переместитесь вправо, чтобы закончить чтение строки.Это продолжается до тех пор, пока полноэкранное сканирование не завершится. Однако сканирование на ЭЛТ происходит так быстро, каждую секунду, что зритель не может проследить фактическое движение точки, но может видеть все изображение, созданное таким образом.

Видео о механизме электронно-лучевой трубки

Эксперимент с катодно-лучевой трубкой, Дж. Дж. Томсон

Научному сообществу уже было известно, что катодные лучи способны накапливать заряд, тем самым доказывая, что они являются носителями какого-то заряда.Но они не были уверены, можно ли отделить этот заряд от частиц, образующих лучи. Поэтому знаменитый английский физик Дж. Дж. Томсон разработал эксперимент, чтобы проверить точную природу.

Первый эксперимент Томсона на ЭЛТ

Томсон взял электронно-лучевую трубку и в том месте, где должен был падать электронный луч, поместил пару металлических цилиндров с прорезями на них. Пара, в свою очередь, была подключена к электрометру — устройству для улавливания и измерения электрических зарядов.Затем при работе ЭЛТ в отсутствие каких-либо электрических или магнитных полей пучок электронов проходил прямо к цилиндрам, проходил через правильно расположенные щели и заставлял электрометр регистрировать большое количество заряда. Пока результат был вполне ожидаемым.

На следующем этапе он поместил магнит рядом с траекторией катодных лучей, создавая магнитное поле. Как вы, возможно, знаете, электрическое поле и магнитное поле никогда не могут действовать по одной и той же линии.Следовательно, заряженные катодные лучи отклоняются со своего пути и пропускают прорези. Электрометр, следовательно, ничего не регистрирует. Таким образом, он пришел к выводу, что катодные лучи несут заряды вместе с собой, куда бы они ни направлялись, и невозможно отделить заряды от лучей.

Второй эксперимент Томсона на ЭЛТ

Во второй попытке Томсон попытался отклонить катодные лучи с помощью электрического поля. Это могло доказать природу заряда, который они несли.Раньше были попытки достичь цели, но они не увенчались успехом. Он думал, что если потоки электрически заряжены, то они должны отклоняться электрическими полями, но не мог объяснить, почему его установка не показывала такое движение.

Дж. Дж. Томсон. Эксперимент

. Позже он пришел к мысли, что исходный путь не изменился, поскольку поток был покрыт проводником, то есть слоем ионизированного воздуха в данном случае. Поэтому он приложил огромные усилия, чтобы сделать внутреннюю часть трубки как можно ближе к вакууму, вытягивая весь остаточный воздух и браво! Катодные лучи сильно прогибались.Великий ученый ловко поместил два электрода, положительный и отрицательный, на полпути вниз по трубке, чтобы создать электрическое поле. Наблюдая, как луч отклоняется к аноду, он смог успешно доказать, что катодные лучи несут один и только один тип заряда — отрицательный.

Третий эксперимент Томсона на ЭЛТ

Томсон попытался вычислить отношение заряда к массе частиц, составляющих лучи, и обнаружил, что оно исключительно мало. Это означало, что частицы имели либо очень маленькую массу, либо очень высокий заряд.Он остановился на первом и выдвинул смелую гипотезу о том, что катодные лучи образованы частицами, исходящими от самого атома.

Сводка эксперимента

Используя определенные модификации в обычном ЭЛТ, эксперимент Томсона с электронно-лучевой трубкой доказал, что катодные лучи состоят из потоков отрицательно заряженных частиц, имеющих меньшую массу, чем масса атомов. С большой вероятностью они были одним из компонентов атомов.

Применение катодно-лучевых трубок

Осциллограф

Он измеряет изменение электрического напряжения во времени.Если горизонтальная пластина прикреплена к источнику напряжения, а вертикальная — к тактовому механизму, то изменения величины напряжения будут отображаться на ЭЛТ-мониторе в виде волны. При повышении напряжения линия, образующая волну, поднимается вверх, а при низком напряжении — опускается. Если вместо источника переменного напряжения к цепи подключены горизонтальные пластины, то это устройство можно использовать для обнаружения любого внезапного изменения его напряжения. Таким образом, его можно использовать для устранения неполадок.

Телевизоры

Телевизор с электронно-лучевой трубкой

До появления легких ЖК и плазменных телевизоров все телевизоры были громоздкими и имели в себе электронно-лучевые трубки. У них была очень быстрая скорость сканирования растра около 1/50 ^– секунды. В цветном телевизоре постоянство разных цветов будет длиться только время между двумя последовательными сканированиями. Если бы он оставался дольше, трубка давала бы размытые изображения. Но если действие цветов прекращалось до следующего сканирования, то это приводило к мерцанию экрана.Современные ламповые телевизоры используют ЭЛТ с плоским экраном, в отличие от своих прошлых аналогов.

Развлекательное устройство с катодно-лучевой трубкой

Развлекательное устройство с электронно-лучевой трубкой

Предшественник современных видеоигр, развлекательное устройство с электронно-лучевой трубкой подарило миру первое игровое устройство. ЭЛТ выдавал электронные сигналы в виде световых лучей. Затем ручки регулятора в трубке использовались для регулировки траекторий света так, чтобы он мог попадать в цель, отпечатанную на прозрачной накладке, прикрепленной к экрану ЭЛТ.Игра была задумана на дисплеях ракет времен Второй мировой войны и создавала эффект стрельбы ракетами по целям.

Другие приложения

Мониторы с электронно-лучевой трубкой широко используются в качестве устройства отображения в радарах. Однако компьютерный монитор с ЭЛТ постепенно устаревает с появлением тонкопанельных мониторов TFT-LCD.

Риск для здоровья

Ионизирующее излучение: ЭЛТ могут испускать небольшое количество ионизирующего излучения, которое должно контролироваться Правилами Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в 21 C.F.R. 1020.10. Однако большинство ЭЛТ, произведенных после 2007 года, имеют гораздо меньшие выбросы, чем предписанный предел.

Мерцание: Низкая частота обновления, 60 Гц и ниже, может вызывать мерцание у большинства людей, хотя восприимчивость зрения к мерцанию варьируется от человека к человеку.

Токсичность: Задние стеклянные трубки современных ЭЛТ могут быть изготовлены из этилированного стекла, которое трудно утилизировать, поскольку они могут представлять опасность для окружающей среды. Некоторые из старых версий также содержат кадмий и фосфор, что делает трубки очень токсичными.Следует соблюдать специальные процессы переработки электронно-лучевых трубок, соответствующие нормам Агентства по охране окружающей среды США.

Имплозия: Очень высокий уровень вакуума внутри ЭЛТ может вызвать его взрыв, если есть какие-либо повреждения в покровном стекле. Это вызвано высоким атмосферным давлением, которое заставляет стекло треснуть и разлететься с большой скоростью во всех направлениях. Хотя современные ЭЛТ имеют прочные конверты для предотвращения разрушения, обращаться с ними следует очень осторожно.

Шум: Сигнальные частоты, используемые для работы ЭЛТ, имеют очень широкий диапазон и обычно не воспринимаются человеческим ухом. Однако маленькие дети иногда могут слышать очень высокие шумы возле ЭЛТ-телевизоров. Это потому, что у них более чувствительный слух.

Электронно-лучевая трубка была полезным изобретением в науке для открытия такой важной фундаментальной частицы, как электрон, а также открыла новые области исследований в атомной физике. Примерно до 2000 года он был опорой телевизоров во всем мире, прежде чем был предан забвению из-за появления новых технологий.

Последнее обновление статьи: пятница, 3 июля 2020 г.

катодных лучей | Введение в химию

---

Ключевые моменты

• Электроны, ускоренные до высоких скоростей, движутся по прямым линиям через пустую электронно-лучевую трубку и ударяются о стеклянную стенку трубки, вызывая флуоресценцию или свечение возбужденных атомов.
• Исследователи поняли, что что-то движется от анода, когда объекты, помещенные в трубку перед ним, могут отбрасывать тень на светящуюся стену.Катодные лучи переносят электронные токи через трубку. Электроны были впервые обнаружены как составляющие катодных лучей.
• J.J. Томсон использовал электронно-лучевую трубку, чтобы определить, что внутри атомов есть небольшие отрицательно заряженные частицы, которые он назвал «электронами».

---

Условия

• Crookes tube Ранняя экспериментальная электрическая разрядная трубка, изобретенная английским физиком Уильямом Круксом и другими в 1869-1875 гг., В которой были обнаружены катодные лучи, потоки электронов.
• катодные лучи Потоки электронов, наблюдаемые в электронных лампах

---

Катодные лучи

Катодные лучи (также называемые электронным пучком или электронным пучком) — это потоки электронов, наблюдаемые в электронных лампах.Если вакуумированная стеклянная трубка оснащена двумя электродами и подается напряжение, стекло напротив отрицательного электрода будет светиться от электронов, испускаемых катодом. Электроны были впервые обнаружены как составляющие катодных лучей. Изображение в классическом телевизоре создается сфокусированным пучком электронов, отклоняемых электрическими или магнитными полями в электронно-лучевых трубках (ЭЛТ).

Катодные лучи названы так потому, что они испускаются отрицательным электродом или катодом в вакуумной трубке.Чтобы выпустить электроны в трубку, их сначала нужно оторвать от атомов катода. Первые вакуумные лампы с холодным катодом, называемые трубками Крукса, использовали высокий электрический потенциал между анодом и катодом для ионизации остаточного газа в трубке. Электрическое поле ускоряло ионы, и ионы высвобождали электроны при столкновении с катодом.

В современных электронных лампах используется термоэлектронная эмиссия, в которой катод состоит из тонкой проволочной нити накала, которая нагревается отдельным электрическим током, проходящим через него.Повышенное случайное тепловое движение атомов нити выбивает электроны из атомов на поверхности нити в вакуумированное пространство трубки. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, они отталкиваются катодом и притягиваются к аноду. Они движутся по прямой через пустую трубу. Напряжение, приложенное между электродами, ускоряет эти частицы малой массы до высоких скоростей.

Катодные лучи невидимы, но их присутствие было впервые обнаружено в первых электронных лампах, когда они ударялись о стеклянную стенку трубки, возбуждая атомы стекла и заставляя их излучать свет — свечение, называемое флуоресценцией.Исследователи заметили, что объекты, помещенные в трубку перед катодом, могут отбрасывать тень на светящуюся стену, и поняли, что что-то должно двигаться по прямым линиям от катода. После того, как электроны достигают анода, они проходят через анодный провод к источнику питания и обратно к катоду, поэтому катодные лучи переносят электрический ток через трубку.

История катодных лучей

В 1838 году Майкл Фарадей пропустил ток через стеклянную трубку, заполненную разреженным воздухом, и заметил странную легкую дугу, начало которой было у катода (отрицательный электрод), а конец — почти у анода (положительный электрод).

Трубы Крукса

В 1870-х годах британский физик Уильям Крукс и другие смогли откачать разреженные трубки до давления ниже 10 ⁻⁶ атм. Они были названы трубками Крукса. Фарадей первым заметил темное пространство прямо перед катодом, где не было свечения. Это стало называться катодным темным пространством, темным пространством Фарадея или темным пространством Крукса.

Крукс обнаружил, что по мере того, как он откачивал из трубок все больше воздуха, темное пространство Фарадея распространилось вниз по трубке от катода к аноду, пока трубка не стала полностью темной.Но на анодном (положительном) конце трубки начало светиться стекло самой трубки. Что происходило, так это то, что по мере того, как из трубок закачивалось все больше воздуха, электроны в среднем могли путешествовать дальше, прежде чем они столкнулись с атомом газа. К тому времени, когда трубка потемнела, большая часть электронов могла двигаться по прямым линиям от катода к анодному концу трубки без столкновений. Без каких-либо препятствий эти частицы с малой массой разгонялись до высоких скоростей за счет напряжения между электродами.Это были катодные лучи. Когда они достигли анодного конца трубки, они двигались так быстро, что, хотя они и были привлечены к этому, они часто пролетали мимо анода и ударялись о заднюю стенку трубки. Когда они сталкиваются с атомами в стеклянной стенке, они возбуждают свои орбитальные электроны на более высокие энергетические уровни, заставляя их флуоресцировать.

Трубка Крукса Трубка Крукса представляет собой разреженную трубку, откачиваемую до давления ниже 10 ⁻⁶ атм. Он был использован при открытии катодных лучей.

Позже исследователи покрасили внутреннюю заднюю стену флуоресцентными химическими веществами, такими как сульфид цинка, чтобы свечение было более заметным. Сами катодные лучи невидимы, но эта случайная флуоресценция позволила исследователям заметить, что объекты в трубке перед катодом, такие как анод, отбрасывают тени с острыми краями на светящуюся заднюю стенку. В 1869 году немецкий физик Иоганн Хитторф первым понял, что что-то должно проходить по прямым линиям от катода, чтобы отбрасывать тени.Евгений Гольдштейн назвал их катодными лучами.

J.J. Эксперимент Томсона

J.J. Томсон изучил электронно-лучевые трубки и пришел к идее, что частицы в катодных лучах должны быть отрицательными, потому что они отталкиваются отрицательно заряженными объектами (катодом или отрицательно заряженной пластиной в электронно-лучевой трубке) и притягиваются положительно заряженными объектами. (либо анод, либо положительно заряженная пластина в электронно-лучевой трубке). Он назвал эти крошечные части атома «электронами».Своими экспериментами Томсон опроверг атомную теорию Дальтона, потому что атомная теория Дальтона утверждала, что атомы являются самым маленьким кусочком материи во Вселенной и неделимы. Ясно, что присутствие электронов отрицало эти части атомной теории Дальтона.

Interactive: Crookes Tube Подключите два электрода к источнику высокого напряжения и посмотрите, как они производят катодные лучи. J.J. Томсон использовал аналогичную экспериментальную установку, чтобы обнаружить первую субатомную частицу.Посмотрите, что вы можете определить о потоке частиц, которые называются катодными лучами. Открытие электрона: эксперимент с катодно-лучевой трубкой — YouTube J.J. Томпсон открыл электрон, первую из субатомных частиц, с помощью эксперимента с электронно-лучевой трубкой. Работа Томпсона опровергла теорию атома Джона Далтона. Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

электронно-лучевая трубка | Химия для неосновных

Цели обучения

• Опишите, как работала трубка Крука.
• Опишите эксперименты, которые показали, что катодные лучи имеют массу.

Как вы думаете, сколько лет этому телевизору?

Телевизор, показанный выше, в наши дни становится все труднее и труднее найти. Основная причина в том, что они старые и основаны на устаревших технологиях. В новых телевизорах используется технология плоских экранов, которые занимают меньше места и обеспечивают лучшее качество изображения, особенно с появлением вещания высокой четкости.

В старых телевизорах использовались электронно-лучевые трубки.Пучок электронов распылялся на кинескоп, который подвергался взаимодействию с электронами для создания изображения. Подобные устройства с ЭЛТ использовались в компьютерных мониторах, теперь их также заменяют мониторы с плоским экраном.

Открытие электрона

Первое открытие субатомной частицы было результатом экспериментов по изучению природы взаимосвязи между электричеством и материей.

Катодные лучи

Первый прототип электронно-лучевой трубки был разработан Генрихом Гайсслером, немецким стеклодувом и физиком.Он использовал ртутный насос, чтобы создать вакуум в трубке. Гайсслер изучил ряд методов удаления воздуха из трубки и предотвращения утечек, а также способов получения хорошего соединения проводов в трубках.

В 1878 году британский ученый сэр Уильям Крукс продемонстрировал первые катодные лучи, используя модификацию аппарата Гейслера. Его главным вкладом в создание трубки было создание способов откачивать почти весь воздух из трубки. Крукс также провел множество экспериментов с использованием более надежного оборудования, чтобы подтвердить ранее сделанные выводы о свойствах катодных лучей.Он обнаружил две вещи, которые подтверждали гипотезу о том, что катодный луч состоит из потока частиц:

• Когда объект помещается между катодом и противоположным концом трубки, он отбрасывает тень на стекло. Тень, вызванная объектом, указывает на то, что частицы были заблокированы на пути от катода к аноду.
• Электронно-лучевая трубка была сконструирована с небольшой металлической рейкой между двумя электродами. К рельсу было прикреплено гребное колесо, способное вращаться вдоль рельса.При запуске электронно-лучевой трубки колесо вращалось от катода к аноду. Обратите внимание, что катод и анод расположены так, чтобы лучи падали на верхнюю часть лопастного колеса. Крукс пришел к выводу, что катодный луч состоит из частиц, которые должны иметь массу.

Рис. 1. Электронно-лучевая трубка была впервые изобретена сэром Уильямом Круксом.

Дальнейшие исследования с трубкой Крукса

Работа Крукса открыла двери для ряда важных открытий.Другие ученые смогли продемонстрировать, что «катодный луч» на самом деле был потоком из электронов . В 1897 году Карл Фердинанд Браун разработал первый осциллограф, в котором использовалась электронно-лучевая трубка для наблюдения за электрическим импульсом, проходящим через прибор. Изобретение телевидения было бы невозможно без электронно-лучевой трубки. Работа с модифицированной системой привела к открытию рентгеновских лучей в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Это простое устройство привело к крупным достижениям в области науки и техники.

Сводка

• Электронно-лучевая трубка была впервые изобретена сэром Уильямом Круксом.
• Эксперименты показали, что лучи имеют массу.

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http://www.madehow.com/inventorbios/92/William-Crookes.html

1. Что Крукс начал изучать в колледже?
2. Кто передумал и на чем тогда сосредоточился?
3. Какой элемент открыл Крукс?
4. Что, по мнению Крукса, происходило в трубке?

Обзор

1. Кто разработал первую электронно-лучевую трубку?
2. Какое улучшение Крукс внес в электронно-лучевую трубку?
3. Как Крукс показал, что испускаются частицы?
4. Что изобрел Карл Фердинанд Браун?
5. Что изобрел Вильгельм Рентген?

Глоссарий

• Crookes: В 1878 году британский ученый сэр Уильям Крукс продемонстрировал первые катодные лучи, используя модификацию аппарата Гейслера.Его главным вкладом в создание трубки было создание способов откачивать почти весь воздух из трубки.
• электронно-лучевой: поток электронов.
• электрон: Субатомная частица с отрицательным зарядом.

Катодно-лучевая трубка

— обзор

4.2 УНТ в FED

Традиционный ЭЛТ-дисплей занимает нашу повседневную жизнь более 70 лет. ЭЛТ-дисплей обладает такими преимуществами, как лучшая цветопередача, быстрый отклик и широкий угол обзора.Однако традиционные ЭЛТ тяжелые и толстые и не могут соответствовать требованиям современных ИТ-разработок. Есть надежда, что можно будет изготовить тонкий и легкий дисплей с характеристиками ЭЛТ. FED — одна из перспективных технологий.

Полевая эмиссия — это явление квантовой механики, которое было открыто в 1929 году Фаулером и Нордхеймом (6) . Это можно просто описать схематической иллюстрацией, показанной на рис. 4.1.

Рисунок 4.1. Теоретическая модель автоэлектронной эмиссии.

Из-за приложения сильного электрического поля к поверхности эмиттера барьер приобретает форму треугольника, и вероятность туннелирования увеличивается.Ток эмиссии можно описать уравнением. (4.1) (7) :

(4.1) j = 1.54 × 10−6F2φt2 (3.79 × 10−4F12φ) exp (−6.83 × 107φ32Fv (3.79 × 10−4F12φ))

Здесь j — плотность тока эмиссии, F — локальная напряженность электрического поля, φ — работа выхода, t и v — функции Нордхейма (7–9) и F — электрическое поле над поверхностью эмиттера. Для эмиттера с заданной геометрией поверхностное электрическое поле коррелирует с макроскопическим электрическим полем E с F = βE. β — коэффициент усиления электрического поля.

На раннем этапе развития FED в качестве полевых эмиттеров использовались эмиттеры типа Spindt (кремниевые или молибденовые иглы) (10–12) . Успешно изготовлены ФЭД диагональю от 6 дюймов до 15 дюймов (13–15) . Изготовление излучателя Spindt затруднено, а стабильность устройства неудовлетворительна. Коммерческий Spindt FED до сих пор недоступен.

Из формулы Фаулера – Нордхейма мы можем видеть, что коэффициент усиления поля будет сильно влиять на выбросы.В 1990-х годах благодаря интенсивным исследованиям УНТ стали источниками потенциального поля из-за их большого усиления поля и отличной стабильности (16–19) . FED с полевым эмиттером CNT привлек пристальное внимание как академических кругов, так и промышленности (20,21) . Применение эмиттера УНТ впервые было реализовано в элементной трубке (22,23) . Также успешно изготовлена ​​автоэмиссионная лампа (24,25) .

Основным техническим требованием для изготовления FED является массовое производство однородного эмиттера CNT на большой площади.Методы химического осаждения из паровой фазы (CVD) и постформации, такие как трафаретная печать или осаждение из раствора, являются основными методами изготовления полевых эмиттеров УНТ (17,18,26) . За исключением термического CVD, плазменное CVD также использовалось для синтеза эмиттеров УНТ (27–29) . Хотя морфологию эмиттера CVD CNT можно хорошо контролировать, метод постформации более популярен из-за его простоты, низкотемпературного процесса и т.д. требует дополнительной обработки для получения отличных выбросов. (20) .

CNT FED имеет структуру, аналогичную эмиттеру типа Spindt, как показано на рис. 4.2A и B (20,30) . Конструкция представляет собой так называемую вертикальную конструкцию. Эмиттер УНТ расположен внизу, электрод затвора — посередине, а анодный электрод — вверху. Эмиссия контролируется электродом затвора. На анодный электрод подается высокое напряжение для ускорения электронов и освещения люминофора. На рис. 4.2C показано изображение динамически отображаемой структуры с использованием триода CNT FED (31) .

Рисунок 4.2. Автоэмиссионный дисплей (FED) из углеродных нанотрубок (CNT). (A) Схематическая структура структуры диодного типа. (Воспроизведено с разрешения Choi, WB; Chung, DS; Kang, JH; Kim, HY; Jin, YW; Han, IT; Lee, YH; Jung, JE; Lee, NS; Park, GS; Kim, JM. Герметичный, высокояркий дисплей с полевой эмиссией из углеродных нанотрубок. Applied Physics Letters 1999 , 75, 3129–3131, Copyright 1999, AIP Publishing LLC.) (B) Схематическая структура структуры триодного типа (анод не показан). (Воспроизведено с разрешения Jung, JE; Jin, YW; Choi, JH; Park, YJ; Ko, TY; Chung, DS; Kim, JW; Jang, JE; Cha, SN; Yi, WK; Cho, SH; Юн, MJ; Ли, CG; You, JH; Lee, NS; Yoo, JB; Kim, JM Изготовление триодных полевых эмиссионных дисплеев с матрицами эмиттеров из углеродных нанотрубок высокой плотности. Physica B: Condensed Matter 2002 , 323, 71–77, Copyright 2002, Elsevier.) Кажется, что размер эмиттера УНТ должен быть 10 мкм, а расстояние между двумя изоляторами SiO ₂ должно быть 20 мкм.(C) Изображение 38-дюймового FED с боковой заслонкой производства Samsung (2003 г.). (Воспроизведено с разрешения Kim, YC; Han, IT; Kim, JM. Полевые излучатели из углеродных нанотрубок с трафаретной печатью для дисплеев. В углеродных нанотрубках и родственных полевых излучателях: основы и приложения; Yahachi, S., Ed .; Wiley- VCH Verlag GmbH & amp; Co. KGaA: Weinheim, 2010 ; стр. 287–309, Copyright 2010, John Wiley and Sons.)

Поскольку изготовление FED требует, чтобы полевой эмиттер и структура Для однородного массового производства сверхцентрированные УНТ (SACNT) также являются очень подходящими материалами-кандидатами, поскольку УНТ параллельны друг другу и легко производятся массово. (32,33) .SACNT может быть извлечен из массива в виде пленки, как показано на рис. 4.3A, и пленка может быть дополнительно усажена или скручена в пряжу. Эксперименты показали, что эмиттеры пряжи УНТ превосходны и подходят для приложений FED (34) . Эмиттер нити УНТ может быть изготовлен как механической резкой, так и электрическим пробоем в вакууме (34–36) . Очень большой коэффициент усиления поля был обнаружен в структуре пластина-отверстие, который оценивается примерно в 400 000 и приписывается двухуровневой модели усиления.Также была продемонстрирована трубка с автоэмиссионным элементом пряжи из УНТ (34) . С линейным катодом из нитей CNT была также изготовлена ​​эмиттерная лампа из SACNT. Кончики пряжи Micro-SACNT могут быть изготовлены из термоусадочной пленки CNT (35) . Излучатели на концах пряжи из двухслойных углеродных нанотрубок (DWCNT) и однослойных углеродных нанотрубок (SWCNT) могут быть изготовлены с использованием соответствующего пучка SWCNT или DWCNT с методом пробоя джоулевым нагревом (36) .

Рисунок 4.3. Сверхцентрированные УНТ (SACNT) и прототип полевого эмиссионного дисплея планарного типа.(A) Пленка SACNT, полученная из массива углеродных нанотрубок (CNT). (Воспроизведено с разрешения Jiang, KL; Wang, JP; Li, QQ; Liu, LA; Liu, CH; Fan, SS. Массивы, пленки и пряжа из сверхцентрированных углеродных нанотрубок: путь к применению. Advanced Materials 2011 , 23, 1154–1161, Copyright 2011, John Wiley and Sons.) (B) Эмиттер нити CNT. (C) планарная структура и (D) изображение во время излучения. (E) Эмиссионные вольт-амперные кривые пикселя.(F) Динамические китайские иероглифы с прототипом. ((B – F) Воспроизведено с разрешения Liu, P .; Wei, Y .; Liu, K .; Liu, L .; Jiang, KL; Fan, SS. Планарный дисплей для полевых выбросов нового типа с сверхцентрированной пряжей из углеродных нанотрубок Emitter. Nano Letters, 2012, 12, 2391–2396, Copyright 2012, Американское химическое общество.)

Так как SACNT легко образовывать пленку или форму пряжи, они особенно подходят для изготовления плоских -типа эмиссионная структура.В структуре автоэлектронной эмиссии планарного типа в начале 1990-х годов был использован кремниевый эмиттер, изготовленный по технологии микротехнологий (37) . Чтобы получить большой коэффициент усиления поля, кремниевый эмиттер подвешивают над подложкой и делают как можно более тонким. Прототип полевого эмиссионного элемента планарного типа SACNT был продемонстрирован в (38) . Излучатель изготавливается методом джоулева нагрева пробоя в вакууме и собирается с металлическим стержнем с люминофорным покрытием в качестве анода.Также был предложен способ массового производства эмиттера УНТ (39) . Два вида макроскопических структур, пряжа и пленка, могут использоваться в качестве излучателя после лазерной резки. Со структурой электрода для трафаретной печати был изготовлен прототип плоского УНТ FED. Геометрию эмиттера можно оптимизировать путем управления параметрами лазерной резки, как показано на рис. 4.3B. Прототип FED также был запечатан под вакуумом в стеклопакете со стеклянной фриттой с низкой температурой плавления.Геттеры используются для поддержания вакуума. На рис. 4.3C – E показаны характеристики излучения отдельного эмиттера нити УНТ. Благодаря специально разработанной схеме было продемонстрировано динамическое отображение китайских иероглифов, как показано на рис. 4.3F.

Яркость может достигать около 30 кд / м ² при токе эмиссии 0,5 мкА в диодной структуре с низковольтным люминофором ZnO. Люминофор высокого напряжения может улучшить световой поток устройств. Кроме того, полевой эмиттер УНТ можно снова обработать лазером даже после вакуумной сварки.После изготовления устройства удобно улучшать равномерность выбросов путем последующей обработки. Массовое производство SACNT было большим удобством для изготовления CNT FED. Также возможно изготовление ФЭД триодной структуры с эмиттерной структурой планарного типа.

Еще одно применение полевой эмиссионной структуры CNT в дисплеях — это блок задней подсветки (BLU) в LCD (40–42) . BLU — это основная часть ЖК-дисплея, рассеивающая мощность, и она оказывает очевидное влияние на однородность изображения.Традиционная флуоресцентная лампа с холодным катодом (CCFL) теперь заменена светоизлучающим диодом (LED), чтобы реализовать динамическое управление частью задней подсветки для снижения энергопотребления и улучшения контрастности. Поскольку эмиттер УНТ использовался для изготовления лампоподобного блока автоэмиссионной подсветки с яркостью 30 000 кд / м ² при 26,4 лм / Вт (43) и 10 000 кд / м ² при 40 лм / W (24) в различных отчетах, соответственно, автоэмиссионный BLU с УНТ может также использоваться в ЖК-дисплее.По сравнению с FED, BLU намного проще. Диодная структура может удовлетворить это требование. Еще одно преимущество CNT BLU состоит в том, что задняя подсветка FED сама по себе является плоским источником света и может реализовать узорчатое излучение света с помощью триодной структуры. Световодную пластину, используемую как в CCFL, так и в LED BLU, можно снять. Автоэмиссионный BLU с адресуемым триодом CNT может осуществлять гораздо более точное управление, чем светодиодный BLU. В результате производительность ЖК-дисплея с полевой эмиссией УНТ BLU была улучшена (40,41) , как показано на рис.4.4.

Рисунок 4.4. Внешний вид экрана тонкопленочного транзисторного жидкокристаллического дисплея (TFT-LCD) с использованием блока автоэмиссионной подсветки (BLU) из углеродных нанотрубок (CNT) по сравнению с флуоресцентной лампой с холодным катодом (CCFL) и светодиодом ( LED) BLU. (A) в условиях внутреннего освещения и (B) в условиях наружного солнечного света.

Воспроизведено с разрешения Zhang, Y .; Deng, S. Z .; Xu, N. S .; Чен, Дж. Полностью герметичный плоскопанельный источник света из углеродных нанотрубок и его применение в качестве подсветки жидкокристаллического дисплея на тонкопленочных транзисторах.Journal of Vacuum Science & amp; Technology B 2008, 26, 1033–1037, Copyright 2008, AIP Publishing LLC.

Однако, как для освещения, так и для приложений BLU, проблема состоит в том, что люминофор настоящего люминофора невысок по сравнению с люминофором в CCFL и светодиодах. Если бы произошел прорыв в повышении эффективности люминофора, можно было бы реализовать массовое применение автоэмиссионных осветительных устройств с УНТ.

Электронно-лучевые трубки — обзор

15.2.2 Цветной дисплей с электронно-лучевой трубкой

Предшественниками современных цветных дисплеев с электронно-лучевой трубкой являются электронно-лучевые трубки, ЭЛТ, которые были изобретены в 1897 году К.Ф. Брауна и трубка с теневой маской, описанная в принципе в патенте немецкого инженера Вальтера Флехсига в 1938 году и технологически разработанная в США в период с 1950 по 1954 год для массового продукта, служащего ключевым компонентом телевизионного приемника. Наличие недорогого цветного дисплея было необходимым условием успешного внедрения цветного телевидения в 1954 году.

На рисунке 15.3 показана трубка теневой маски. Горловина трубки содержит три отдельных источника электронов — электронные пушки. Они производят три пучка электронов, которые фокусируются и ускоряются электрическими полями и отклоняются магнитными полями, создаваемыми в катушках отклонения вне горловины трубки. Отклоняющие магнитные поля модулируются таким образом, что точка, в которой электронные лучи попадают на передний экран трубки, описывает линейный рисунок на фиг. 15.2. Лучи проходят через металлическую маску, прежде чем столкнуться со слоем катодолюминесцентных материалов, люминофором, покрывающим внутреннюю сторону переднего экрана.

Рис. 15.3. Схема кинескопа с теневой маской.

Энергия, выделяемая при замедлении электронов внутри люминофора, частично превращается в тепло, частично в электромагнитное излучение. Последний эффект называется катодолюминесценцией. Лишь часть этого излучения находится внутри видимой части спектра, остальное испускается в виде ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Поскольку это излучение вредно, оно должно быть заблокировано передней пластиной трубки, которая содержит специальные материалы для поглощения этого излучения.

Цвет видимого излучения люминофора зависит от химической природы люминофора. Люминофорный экран трубки цветного дисплея состоит из трех разных люминофоров, излучающих в красной, зеленой и синей областях спектра (см. Также главу 4, раздел 4.8.6 и цветовую пластину 3).

Теневая маска расположена в нескольких миллиметрах перед люминофорным экраном и состоит из правильного рисунка отверстий или щелей. Они позволяют только электронам одного луча попадать на пятна люминофора одного цвета.На рис. 15.4 (а) показан эффект теневых масок в случае расположения классической дуги дельта-пушки. Электронные пушки расположены в форме треугольника (дельта), как и пятна люминофора. На рис. 15.4 (b) показаны три электронные пушки в линейном (линейном) расположении и соответствующая маска, состоящая из полос.

Рис. 15.4. Расположение электронных пушек, масок и люминофоров в дельта-(A) и рядных (B) кинескопах.

Расстояние между центрами соседних пазов в маске составляет 0.2 и 0,4 мм и называется шагом . Прорези маски не соответствуют пикселям, потому что пучки электронов обычно проходят более чем через одну прорезь и стимулируют несколько триплетов люминофора. В частности, в мультисинхронных дисплеях точечный рисунок маски должен быть более мелким, чем линия и пиксельный рисунок графического режима с самым высоким разрешением, чтобы избежать интерференционных (муаровых) рисунков между обеими структурами.

Выравнивание маски и люминофорного экрана очень важно.Несоосность может быть вызвана эффектом нагрева электронов, поглощаемых маской во время работы. Несоосность приводит к ошибкам чистоты , вызванным попаданием электронов одного луча в неправильные участки люминофора. Ошибки чистоты также могут быть вызваны накоплением на маске магнитных полей, приводящим к отклонению лучей. Это намагничивание маски можно удалить, размагничивая маску с помощью переменного магнитного поля. Большинство высококачественных ЭЛТ-дисплеев автоматически размагничивают при включении питания, а некоторые имеют отдельную кнопку размагничивания.

Люминофоры трубки теневой маски представляют собой неорганические кристаллы в зернах размером 5–10 микрон, образующие слой толщиной 10–30 микрон. Люминофоры должны соответствовать ряду требований. Для получения ярких изображений необходимы люминофоры с высокой светоотдачей. Излучение после стимуляции (послесвечение) должно быть не слишком коротким, чтобы уменьшить мерцание, но достаточно коротким, чтобы избежать смазывания, это означает, что послесвечение должно быть достаточно уменьшено после периода одного кадра (Compton 1989; Raue et al.1989). Для телевизионных экранов указана цветность света, излучаемого люминофором (DeMarsh 1974, 1993; SMPTE 1982).

С балансом белого дисплея усилители, управляющие тремя электронными пушками, настроены на получение электронных лучей, которые генерируют количество красного, зеленого и синего цветов, добавляемых к заданному белому или нейтральному цвету в случае трех одинаковых цветов. видеосигналы максимального напряжения (уровень белого). Кроме того, отслеживание трех пушек должно контролироваться, чтобы дать нейтральные цвета одинакового хроматического в случае одинаковых цветных видеосигналов переменного уровня.

ЭЛТ-дисплей по-прежнему является лучшим выбором для высококачественных цветных дисплеев. Он имеет то преимущество, что является массовым продуктом, а доступное разрешение такое же высокое, как и у любой другой системы отображения. Недостатками ЭЛТ-дисплея являются большой объем и вес, особенно для больших дисплеев, а также необходимое высокое напряжение (20–30 кВ).