Устройство и действие электронно-лучевой трубки

Оборудование: электронно-лучевая трубка на подставке, вы­прямитель, батарея анодная БАС – 80, реостат на 10000 ом и 0, 1 а, переключатель двухполюсный, провода соединитель­ные.

Электронно-лучевая трубка позволяет получить узкий сфокусированный пучок электронов, которым можно управлять. На этом же приборе можно продемонстрировать основные свойства электронных пучков: свечение люминофора под их воздействием, прямолинейное распространение, отклонение в электрическом и магнитном поле.

По принципу фокусировки и отклонения электронного пучка трубки бывают двух видов: с электростатическим управлением и с магнитом.

Сначала учащихся знакомят с устройством и принципом действия электронно-лучевой трубки первого типа. Показывают общий вид трубки, вынув ее предварительно из подставки.

Как и всякий электровакуумный прибор, трубка (Рис. 1) имеет стеклянный баллон 1, вытянутый в направлении луча. Воздух из баллона выкачан до высокого вакуума (разрежение до 10 ^{– 6} мм рт. ст.)

Внутри стеклянного баллона, в его узкой части, помещается электронно-оптическая система 2 (электронный прожектор), где получается и формируется узкий электронный пучок (показывается пока общий вид этой части трубки). Электронный пучок направляется на флюоресцирующий экран 3 в широкой части трубки, представляющий собой тонкий слой люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность баллона. В качестве люминофоров применяют различные вещества, например ортосиликат цинка, дающий зеленое свечение, сульфид цинка в соединении с некоторыми другими элементами, дающий белое свечение, и др.

Электронный пучок на пути к экрану проходит между двумя парами взаимно перпендикулярных отклоняющих пластин 4. При подаче на пластины разности потенциалов электронный пучок отклоняется в сторону положительно заряженной пластины (электростатическое отклонение).

После такого предварительного ознакомления с общим устройством электронно-лучевой трубки останавливаются подробнее на деталях электронного прожектора. Выясняют, что электронный прожектор состоит из катода косвенного канала, являющегося источником электронов, управляющего электрода в виде цилиндра с отверстием, регулирующего количество электронов, вылетающих в единицу времени и создающих большую или меньшую яркость пятна на экране, (иногда двойного), фокусирующего и ускоряющего поток электронов. К электродам электронного прожектора прикладываются соответствующие разности потенциалов. После этого устанавливают электронно-лучевую трубку на подставку и подключают источник питания. Зажимы «общий» и «+ 30 В» выпрямителя соединяют с зажимами «-» и «+», расположенными на боковой панели подставки с трубкой.

На классной доске вычерчивают простейшую схему (рис.2)

(или вывешивают приготовленную заранее стенную таблицу) и объясняют учащимся, как подаются необходимые регулируемые напряжения на электроды электронного прожектора, чтобы получить электронный пучок и сфокусировать его. Обращают внимание, что управляющий электрод имеет регулируемый отрицательный относительно катода потенциал, анод - тоже регулируемый, но положительный (высокий) потенциал.

Затем включают выпрямитель в сеть и после прогрева ламп наблюдают на экране светящееся пятно.

Изменяя величину отрицательного потенциала на управляющем электроде (вращают на подставке ручку «яркость»), наблюдают изменение яркости свечения пятна на экране при сохранении его размера (подходящий для наблюдения размер пятна диаметром 8 - 10 мм предварительно подбирают вращением ручки «фокус»).

Потом показывают фокусировку электронного пучка, изменяя переменным резистором (ручка с надписью «фокус») положитель­ный потенциал на аноде трубки. При этом ручка яркости устанав­ливается на некоторую среднюю величину, так как при большой ухудшается фокусировка (при большом числе электронов). На эк­ране наблюдают изменение размеров пятна, которое можно свести к небольшой точке. Для де­монстрации отклонения электронного пучка в элек­трическом поле присоеди­няют сна­чала к горизон­тально от­клоняющим пла­стинам источник постоян­ного на­пряжения через по­тен­циометр и двухполюсный переключатель. Схема со­единения батареи, потен­циометра и переключа­теля показана на рисунке 3.

При включении на­пряжения замечают от­клонение электронного пучка в сторону положи­тельной пластины. При переключении полюсов изменяется направление отклонения.

Если изменять с по­мощью потенциометра величину прикладывае­мого к пластинам посто­янного напряжения, то можно наблюдать измене­ние величины отклонения пучка, которая пропорциональна напряжению между пластинами.

Плавно изменяя потенциометром напряжение, показывают постепенное движение светящегося пятна по экрану.

То же проделывают при подаче напряжения на вертикально отклоняющие пластины.

Если теперь потенциометр и переключатель присоединить к осветительной сети (120 в), то на экране наблюдается светящаяся горизонтальная (или вертикальная) линия - результат колебательного движения электронного пучка в переменном электрическом поле. Амплитуда этих колебаний будет пропорциональна амплитуде приложенного напряжения.