Электронного изображения

( 79) предназначен для преобразования линейного или углового перемещения чувствительного или исполнительного механизма в пропорциональный сигнал постоянного тока и входит в качестве основного узла в большинство приборов системы ЭАУС-У. Он представляет собой электронно-механический усилитель постоянного тока, состоящий из магнитоэлектрического гальванометра Г-8, который работает по принципу силовой компенсации, высокочастотного электронного генератора Э-2 и блока питания П-8.

Работа преобразователя основана на непрерывном уравновешивании моментов на измерительном рычаге / гальванометра. Ось 2, вращаясь, деформирует спиральную пружину 3, что приводит к созданию момента на подвижной системе гальванометра. Перемещение спиральной пружины вызывает изменение параметров сеточного контура L\C[ электронного генератора. Это приводит к изменению величины постоянной составляющей анодного тока генератора, которая является выходной величиной преобразователя.

;«0,3 В или «0,65 В. Убедиться в том, что при этом будут минимальные искажения выходного напряжения усилителя. Синусоидальное напряжение на вход усилителя следует подавать с электронного генератора.

Синусоидальную форму изменения напряжения можно получить с помощью электронного генератора, который не имеет вращающихся частей и магнитных полюсов. Поэтому в уравнении э.д.с. вместо и надо ввести такую величину, которая характеризует скорость изменения э.д.с. независимо от способа ее получения. Такой величиной является угловая частота со, которая применительно к электромашинному генератору выражается равенством to = pQ, а при р=1 (o = Q. Тогда

вания напряжений высокой частоты. Плавная регулировка усиления осуществляется ручным регулятором усиления в цепи сетки одной из усилительных ламп. Генератор развертки в низкочастотных осциллографах можно выполнять на ионных приборах, в высокочастотных осциллографах — только на электронных лампах или транзисторах, так как тиратроны не могут генерировать пилообразное напряжение на частотах выше 50 кгц. На 13.5 приведена упрощенная схема электронного генератора развертки.

Электронные генераторы бывают с внешним и внутренним возбуждением. Генераторы с внешним возбуждением управляются от постороннего источника сигналов, а генераторы с внутренним возбуждением — автогенераторы — возбуждаются самостоятельно. Для объяснения работы любого электронного генератора его структурную схему представляют в виде усилителя и цепи положительной обратной связи (см. гл. 10). В гл. 10 было показано, что коэффициент усиления такого усилителя, охваченного положительной обратной связью, /Сос = Л"/(1 — Kft) • При К$<[ введение положительной обратной связи увеличивает коэффициент усиления усилителя. Однако если произведение /(р приближается к единице, положение меняется — на выходе усилителя наблюдаются колебания даже при отсутствии сигнала на входе. Происходит самовозбуждение усилителя — превращение усилителя в генератор. Электронный автогенератор работает следующим образом. Сразу же после включения источника питания появляется некоторое напряжение на выходе усилителя (оно возникает либо из-за бросков тока, появляющегося при включении, либо из-за флуктуации токов и напряжений шума во всех элементах реальных электронных цепей). Это начальное напряжение усиливается усилителем и через цепь обратной связи в фазе подается на вход усилителя. Происходит самовозбуждение генератора, и напряжение на выходе усилителя

2. Нарисуйте структурную схему электронного генератора.

3. Какие два условия должны соблюдаться для обеспечения работы электронного генератора?

2-3. Упрощенная схема электронного генератора.

На 2-3 в виде примера показана одна из схем электронного генератора высокой частоты. Анод трехэлектродной лампы (триода) присоединен через контур L—С к положительному полюсу источника постоянного напряжения, например аккумуляторной батареи. В контуре L—С, называемом резонансным, возникают незатухающие синусоидальные колебания тока, частота которых зависит от выбора параметров L и С. Электрическая энергия, необходимая для поддержания этих колебаний, поступает от аккумуляторной батареи.

На 2-3 в виде примера показана одна из схем электронного генератора высокой частоты. Анод трех-электродной лампы (триода) присоединен через контур LC к положительному полюсу источника постоянного напряжения, например аккумуляторной батареи. В конту-

верхности которого под действием световой энергии происходит выбивание фотоэлектронов. Поток фотоэлектронов устремляется к аноду 4, на который подано ускоряющее напряжение. В плоскости анода образуется так называемое электронное изображение 6, представляющее поток электронов, плотность которого в различных точках сечения пропорциональна яркости соответствующей точки объекта. В центре анода имеется отверстие 7 размером в элемент разложения. Под действием отклоняющих катушек 2 электронное изображение перемещается относительно этого отверстия в вертикальном и горизонтальном направлениях с частотой строк и полей. Таким образом, в развертывающее отверстие 7 поочередно попадают фотоэлектроны со всех участков проецируемого на ФК изображения, чем и обеспечивается его разложение. Правильность (неискаженность) переноса электронного изображения с плоскости фотокатода в плоскость анода поддерживается с помощью длинной фокусирующей катушки 3.

участков будет наблюдаться наибольшая эмиссия, о наименее освещенных — наименьшая. Если на фотокатод Ф проектируется световое изображение, то за ним возникает «электронное изображение» из эмиттированных фотоэлектронов. Под действием ускоряющего поля «электронное изображение» движется к люминесцентному экрану. Те области экрана, на которые попадает большее число электронов, начинают светиться более ярко, чем те, на которые их попадает меньше, — возникает вторичное световое изображение, яркость которого может быть в несколько раз выше яркости первичного изображения (поскольку фотоэлектроны на пути к экрану ускоряются его полем и приобретают большую кинетическую энергию, отдаваемую затем атомам люминофора). Для работы при малых освещенностях применяют усилители-преобразователи со вторично-электронными умножителями, для этого на пути электронного потока устанавливают диноды Д, работающие на «прострел». Число динодов Д может доходить до 10, вследствие чего умножение плотности первичного электронного изображения может быть очень большим и вторичное световое изображение может быть во много раз ярче первичного.

В настоящее время метод просмотра электронного изображения рабочей поверхности катода на экране проверяемого кинескопа — так называемый метод электронной лупы — получил широкое распространение на заводах-изготовителях кинескопов.

Электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) называется прибор, предназначенный для преобразования оптического изображения из одной (обычно невидимой) в другую (видимую) область спектра. Усилители яркости служат для значительного увеличения яркости оптического изображения без существенного изменения спектральной области. В основе действия ЭОПов и усилителей яркости лежит двойное преобразование — светового изображения в электронное и электронного изображения в видимое световое изображение. Для преобразования светового изображения в электронное служит фотокатод, достаточно чувствительный для используемой в данном ЭОПе области спектра. Электронное изображение преобразуется в световое с помощью экрана, покрытого люминофором, эффективно преобразующим кинетическую энергию электронов в световое излучение.

Задачей электронно-оптической системы ЭОПа является перенос электронного изображения с фотокатода на экран с возможно меньшими геометрическими искажениями. В процессе переноса электроны, испускаемые фотокатодом, должны приобрести энергию, достаточную для возбуждения яркого свечения Люминофора. Перенос изображения должен происходить либо без изменения размеров, либо с небольшим уменьшением. Увеличение изображения нецелесообразно по нескольким причинам. Во-первых, яркость изображения обратно пропорциональна квадрату увеличения [В~— =

Интересной разновидностью усилителей яркости являются разработанные в последнее время приборы, в которых для усиления электронного изображения используется вторичная электронная эмиссия «на прострел». Вторичная эмиссия «на прострел» возникает в случае бомбардировки быстрыми электронами тонких пле-. нок вещества при условии, что энергия первичных электронов достаточна для проникновения их почти до противоположной стороны бомбардируемого слоя. При этом со стороны пленки, противоположной облучаемой электронами, наблюдается выход вторичных электронов. Число вылетающих вторичных электронов в несколько раз превышает число первичных электронов, т. е. в толще пленки происходит «умножение» электронного потока. При малой толщине пленки — порядка 0,1 мкм рассеяние электронов в толще пленки практически не происходит, и вторичные электроны выходят с элементов поверхности пленки, лежащих напротив элементов противо-

Конечно, при использовании для переноса электронного изображения с фотокатода на первый динод и между динодами только продольного электростатического поля разрешающая способность прибора будет очень низкой [см. формулу (10.7)]. Поэтому для получения удовлетворительного изображения весь усилитель помещается в достаточно сильное продольное однородное магнитное поле, создаваемое длинным соленоидом или постоянными магнитами. Наличие магнитной фокусировки позволяет поднять разрешающую способность до 30—40 пар линий на миллиметр. Особенностью таких усилителей является отсутствие геометрических аберраций, поскольку в приборе нет электронных линз (продольные однородные электростатические и магнитные поля не образуют линз), изображение одинаково четко на всей поверхности экрана. Конечно, наличие разброса начальных скоростей фото- и вторичных электронов снижает разрешающую способность, поэтому можно сказать, что качество изображения определяется хроматической аберрацией системы переноса. Достоинством усилителей с динодами является их сравнительная (по отношению к многокамерным ЭОПам) простота, так как в этих приборах необходимо сформировать только один фотокатод и один экран. К недостаткам следует отнести необходимость магнитной фокусировки, что приводит к использованию внешнего соленоида или постоянных магнитов, значительно увеличивающих габариты и вес прибора..

Наибольшее распространение получили передающие трубки, в которых электронный луч развертывает оптическое изображение, спроектированное на фоточувствительную поверхность, или электронное изображение, перенесенное с фотокатода на специальную мишень. Первый способ развертки практически используется в передающих хрубках без переноса изображения (иконоскоп, орти-кон), второй — в трубках с переносом изображения (супериконоскоп, суперортикон). Однако и в первом случае по существу происходит развертка электронным лучом не оптического, а электронного изображения, так как оптическое изображение, спроектированное на фотокатод, за счет фотоэмиссии преобразуется на его поверхности в электронное изображение.

супериконоскопов вблизи поверхности мишени устанавливается металлическая рамка, имеющая отдельный вывод. Регулировкой напряжения этой рамки (в пределах ±20 в относительно коллектора) можно несколько изменять электростатическое поле у мишени, подбирая оптимальные условия для формирования электронного изображения и более равномерного перераспределения вторичных электронов по поверхности мишени, что существенно для уменьшения паразитного сигнала (черного пятна).

При развертке пучком медленных электронов неосвещенная поверхность мишени постепенно заряжается приходящими электронами (0<1), (приобретая равновесный потенциал, примерно равный потенциалу катода прожектора (нулю). При проектировании оптического изображения на фотокатод электронное изображение, возникающее за счет фотоэмиссии, переносится магнитным полем на мишень. Фотоэмиссия является насыщенной — все электроны, эмиттированные катодом, доходят до мишени. Энергия электронов при ускоряющем напряжении 300—400 в оказывается достаточной, чтобы обеспечить значение сг>1. Таким образом, в секции переноса происходит усиление изображения в а раз. За счет ухода вторичных электронов на поверхности мишени создается положительный потенциальный рельеф. Поскольку проектирование оптического изображения и перенос электронного изображения на мишень происходят непрерывно, потенциальный рельеф формируется в течение передачи одного кадра, т. е. эффект накопления заряда используется в полной мере. Благодаря поперечной проводимости мишени потенциал другой ее стороны (обращенной к прожектору) также изменяется, следовательно, имеет место неравновесная запись.

условиях можно считать, что все вторичные электроны, выходящие с поверхности мишени, возвращаются обратно на мишень, так как поле в пространстве сетка — мишень слишком мало; кроме того, при большой прозрачности сетки (до 70—80% у современных су-перортиконов) электроны с мишени, движущиеся в сторону сетки, проходят сквозь нее и полем секции переноса возвращаются обратно на мишень. Предположим также, что дальность «разлета» вторичных электронов существенно больше ширины полос электронного изображения на мишени. Вторичные электроны в общем случае перелетают как с белого на черное, так и с черного на белое, но число электронов, выходящих с белого, всегда больше числа электронов, улетающих с черного. Следовательно, потенциал белых элементов повышается, что приводит к появлению разности потенциалов между белыми и черными элементами. Однако эта разность потенциалов не может стать сколь угодно большой, так как с ростом потенциала белых элементов увеличивается тормозящее поле, возвращающее вторичные электроны, вышедшие с белых элементов, обратно на эти элементы. Устанавливается динамическое равновесие, причем можно приближенно считать, что половина вторичных электронов, уходящих с каждого элемента, переходит на соседние участки мишени, а половина возвращается обратно на этот же элемент. Полагая, что число электронов, перелетающих с одного элемента мишени на другой, пропорционально межэлементной разности потенциалов U, можно составить уравнения токов белого (к) и черного (t4) элементов мишени: