Материал: fW5B0fDXqV

Рис.2.4. Блок-схема установки для определения времени послесвечения

Световой поток с экрана трубки попадает на фотокатод ФЭУ 4 и в цепи коллектора последнего потечет ток, пропорциональный величине потокa. Следовательно, на нагрузочном сопротивлении, включенном в цепь коллектора, возникает импульс напряжения, по форме совпадающий с законом изменения светового потока экрана, а следовательно интенсивности свечения его. Импульс напряжения подается на вертикальный вход осциллографа, горизонтальная развертка осциллографа уже запушена, и луч запишет кривую затухания на экране осциллографа.

Определение времени послесвечения экрана по полученной осциллограмме производится следующим образом. Значение ординаты кривой в максимуме (момент прекращения возбуждения t1) Jmax принимается за единицу. После этого находится точка на кривой, ордината которой равна 0.01Jmax (момент t2). Время t=t2-t1 и будет временем послесвечения. Масштаб времени определяется масштабом развертки осциллографа.

Установка для снятия световых, спектральных, временных и вторичноэмиссионных характеристик экранов ЭЛП состоит из большого числа блоков, скомпанованных в единое целое на общем каркасе.

Всостав ее входят высоковольтный регулируемый выпрямитель на напряжение 25 кВ, низковольтные выпрямители для питания электродов ЭЛП, генератор отклоняющих токов, генератор прямоугольных импульсов, осциллограф, стабилизированный выпрямитель для питания ФЭУ, монохроматор, фотоэлектронный умножитель, смонтированный на выходе монохроматора.

Взависимости от вида снимаемой характеристики экрана, работают те или иные блоки установки.

16

Порядок выполнения работы

1.Снятие спектральной характеристики свечения экрана

l.1. Включить генератор разверток и тока фокусирующей катушки кнопками "Развертка" и "Фокусировка". Подать высокое напряжение кнопкой "Анод".

1.2.Выставить напряжение модулятора равное не менее –90 В.

1.3.Включить тумблер "Сеть" и нажать кнопку "Пуск" на пульте 2.

1.4.Вращением ручки регулятора высокого напряжения, установить анодное напряжение 14 кВ по киловольтметру С-96, расположенному на пульте 2. убедившись, при этом, что генератор разверток начал работать (по характерному свисту строчного трансформатора),

1.5.Ручкой потенциометра «Напряжение модулятора» установить ток катода, равным 60 мкА (по микроамперметру «Ток катода»).

При этом анодное напряжение поддерживать на уровне 14 кВ.

1.6.Перекрыв входную щель монохроматора ручкой, расположенной на его объективе, убедиться, что темновой ток ФЭУ равен нулю. Затем щель снова открыть.

1.7.Ручкой микрометрической регулировки ширины выходной щели монохроматора отрегулировать ширину щели так, чтобы при положении монохроматора, дающем на микроамперметре «Ток ФЭУ» максимальный ток, величина этого тока не превышала последнего деления шкалы прибора.

Снять спектральную кривую f (λ ) . Отсчет интенсивности производится по микроамперметру "Ток ФЭУ", а длина волны λ отсчитывается в делениях барабана монохроматора.

1.8. Снять спектральную характеристику при анодных напряжениях равных 10 и 12 кВ. При этом регулировку ширины щели не производить.

2.Снятие зависимости яркости свечения экрана в относительных единицах от средней плотности тока пучка на экране.

2.1.Установить барабан монохроматора в положение, соответствующее максимуму спектральной характеристики.

2.2.При трех значениях анодного напряжения 10 кВ, 12 кВ и 14 кВ снять зависимость показаний "Ток ФЭУ" от изменения тока катода (ток катода менять ручкой потенциометра «Напряжение модулятора» в пределах от 10 до 60 мкА). При этом анодное напряжение необходимо поддерживать постоянным.

3.Снятие зависимости яркости сечения экрана от изменения анодного напряжения при постоянном токе катода.

3.1.Установить анодное напряжение 5кВ. Установить ток катода равным 20 мкА. Изменяя анодное напряжение от 5 до 14 кВ и поддерживая постоянными ток катода, снимать показания "Ток ФЭУ".

3.2.Повторить измерения по п. 3.1. при токах катода 40 и 60 мкА.

4.Определени времени послесвечения экрана.

4.1.Выключить кнопки "Развертка" и "Фокусировка".

4.2.Включить генератор импульсов Г5-54 и установить частоту следования импульсов 400-500 Гц.

4.3.Переключатель "П" поставить в положение "2". Включить осциллограф.

4.4.Установить анодное напряжение равным 14 кВ, а ток катода 10 мкА.

4.5.Добиться четкого и неподвижного изображения кривой на экране С1-83.

4.6.Зарисовать кривую послесвечения на кальку для значений анодного напряжения 10 и 14 кВ.

Содержание отчета

1.Описание механизма катодолюмннесценции.

2.Блок-схемы и краткое описание методики исследования.

17

3.Таблицы и графики спектральной характеристики (градуировочная кривая монохроматора приведена на рис.1.6).

4.Таблицы и графики зависимостей яркости свечения В от средней плотности тока

jср и ускоряющего напряжения U, графики ln B = ln(A × j) + n × ln(U -U 0 ), значение n.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ИНДИКАТОРОВ

Целью работы является ознакомление с устройством, принципом действия и характеристиками газоразрядных индикаторов (ГРИ).

Устройство и принцип действия газоразрядных индикаторов

Принцип действия ГРИ основан на эффекте свечения газоразрядной плазмы при протекании электрического тока. Излучение происходит вследствие рекомбинации возбужденных электронами атомов газа.

Все типы ГРИ представляют собой комбинацию диодных промежутков. Возбуждение и свечение газового объема происходит, когда напряжение на электродах достигает значения напряжения возникновения разряда Uв. Величина Uв зависит от рода и давления газа, от материала электродов и расстояния между ними. После возникновения разряда ток, протекающий через газоразрядный промежуток, резко возрастает, а напряжение на нем падает. Обычно ток через ГРИ ограничивают последовательным включением резистора. Напряжение, при котором поддерживается стационарное состояние газового разряда Uп, зависит, в основном, от рода газа и материала катода. Уменьшение напряжения на газоразрядном промежутке приводит к прекращению разряда. Напряжение прекращения разряда Uпр зависит от вида вольт-амперной характеристики ГРИ и последовательно включенного ограничительного резистора.

Вподавляющем большинстве ГРИ используется так называемый короткий разряд, не имеющий положительного столба. Источником излучения является отрицательное тлеющее свечение. Светоотдача его невелика и обычно не превышает 0.2 лм/Вт.

Вкачестве наполняющего газа в ГРИ используются в основном смеси на основе неона (неон-аргон, гелий-неон и некоторые другие), дающие видимое излучение в краснооранжевой части спектра. Необходимое разнообразие цветов получают с помощью фото-

люминофоров, возбуждаемых ультрафиолетовым излучением газового разряда. Яркость большинства ГРИ составляет 50…150 кд/м2, что вполне достаточно для применения в устройствах отображения информации.

Анод

Катод

Рис. 3.1. Конструкция ИНС-1

18

На рис. 3.1 приведена конструкция точечного светового индикатора типа ИНС-1. Подобные приборы могут использоваться для индикации точки в устройствах индивидуального и коллективного пользования. Индикатор содержит цилиндрический полый катод, покрытый изнутри цезием, и цилиндрический анод меньшего диаметра.

Полый катод в такой конструкции позволяет повысить рабочий ток, понизить Uв и Uп, а также увеличить срок службы (уменьшается распыление материала катода). Снижение рабочего напряжения связано с тем, что цезий имеет малую работу выхода.

Для отображения больших массивов знакографической информации применяются газоразрядные индикаторные панели (ГИП). Они представляют собой приборы интегрального типа, объединяющие в плоском корпусе множество светоизлучающих ячеек. Типичная конструкция ГИП постоянного тока приведена на рис. 3.2. Ячейки панели образованы отверстиями в матрице 1. Каждая ячейка находится на пересечении электродов строк 2 и столбцов 3, которые расположены на стеклопластинах 4. Газовый разряд локализован отверстиями в матрице.

Панель загерметизирована по периметру и заполнена неон-аргоновой смесью при давлении около 2.66·104 Па. Формирование изображения осуществляется методом построчной адресации. При этом импульсы сканирования подаются на катоды (электроды столбцов), а информационные импульсы – на аноды (электроды строк). Ограничительные резисторы включаются в цепи строк. Поэтому в данный момент времени разряд может гореть в адресуемых ячейках только одного столбца, к которому приложен импульс сканирования.

Таким образом, индикаторное поле не запоминает информацию и необходима регенерация изображения в каждом кадре. Скважность, с которой возбуждается разряд в индикаторных ячейках, зависит от числа элементов в матрице. Поэтому при увеличении числа столбцов падает средняя яркость ГИП.

Рис. 3.2. Конструкция ГИП постоянного тока

Типичным примером индикаторной панели постоянного тока является ГИП-10 000. Панель содержит 100×100 ячеек, размер ячейки – 0.6 ×0.6 мм, шаг ячеек – 1 мм. Цвет свечения – оранжево-красный, яркость – 50 кд/м2. Индикаторный модуль на основе этой панели ИМГ-1-03 обеспечивает воспроизведение 96 символов (русские и латинские буквы, цифры, специальные знаки). Информационная емкость модуля составляет 160

19

знаков, размер знаков (при формате 5×7) – 4.6 ×6.6 мм. При нормальной остроте зрения 2- 3′ расстояние считывания для такого индикатора составляет около 2.5 м.

Для отображения информации на большой площади используются наборные экраны, составленные из крупноэлементных ГИП с узким швом герметизации. Поэтому индикаторные панели стыкуются между собой без нарушения шага ячеек, т. е. без потери информации в местах стыковки. Такие ГИП не имеют матрицы, а индикаторные ячейки образуются за счет создания на обкладочных стеклопластинах прямоугольных выступов и продольных пазов (рис. 3.3). Анодные электроды в виде тонких проволочек располагаются на анодной пластине (АП), покрытой слоем люминофора. Катодные электроды укладываются в пазы катодной пластины (КП), а выступы на АП обеспечивают их жесткую фиксацию и формируют ячейки.

Для реализации многоцветных ГИП в качестве газового наполнения используется смесь Ne + 1% Xe с добавкой паров ртути для увеличения выхода ультрафиолетового излучения.

КП

АП

Рис. 3.3. Конструкция крупноэлементной ГИП

Базовой ГИП данного типа является индикаторная панель ИГГ1 – 32 ×32Л зеленого цвета свечения с 1024 индикаторной ячейкой размером 3×3 мм, форматом индикаторного поля 32×32 и яркостью 200 кд/м2.

Основными электрическими параметрами ГРИ являются напряжение возникновения разряда Uв, напряжение поддержания Uп и прекращения разряда Uпр. Значения этих величин определяются вольтамперной характеристикой и нагрузочными прямыми. Из рис. 6.4 видно, что между значениями напряжений, характеризующих ГРИ, существует соотношение Uв > Uпр > Uп. Значения токов Imin и Imax определяют протяженность плато вольт-амперной характеристики, т. е. области нормального тлеющего разряда.

Переходные процессы, определяющие частотные свойства ГРИ, характеризуются временем запаздывания возникновения разряда tз и временем деионизации tд. Время запаздывания имеет две составляющие: время статистического запаздывания tст и время формирования tФ.

Значение tст может изменяться в очень широких пределах (от 10-5 до 10 с) в зависимости от конструктивно-технологических факторов и электрического режима ГРИ. Значение tф обычно не превышает нескольких микросекунд.

Время статистического запаздывания tст тем меньше, чем больше начальная концентрация свободных электронов в приборе n0 и больше анодное напряжение.

Разность между анодным напряжением Ua и напряжением возникновения разряда Uв (напряжением статического пробоя газоразрядного промежутка) называют перенапря-

жением ( U a = U a − U в ) .

Для приемлемого значения времени статистического запаздывания возникновения разряда относительное пере-напряжение ∆Ua / Uв должно быть не менее 30…40 %. Иными

20