Название: Электровакуумные приборы (Алексеев C. Н.)

Жанр: Военный

Просмотров: 3991


3. 5 потенциалоскопы

 

Потенциалоскопами называются специальные электронно-лучевые трубки, применяемые для записи, хранения и воспроизведения электрических сигна- лов, записанных на диэлектрической мишени [4, 8].

Запись электрических сигналов на диэлектрической мишени электронным

пучком основана на использовании явления вторичной электронной эмиссии.

Существенная особенность устройства потенциалоскопов по сравнению с осциллографическими трубками — наличие диэлектрической мишени, на- несенной в виде тонкого слоя на проводящее основание (сигнальную пла- стину) вместо люминесцирующего экрана.

В          настоящее время широко применяется потенциалоскоп с барьерной

сеткой или вычитающий потенциалоскоп, схема устройства которого показана рис. 3.24.

Фокусирование и отклонение электронного луча в вычитающих потен- циалоскопах могут быть электростатическими или магнитными. Развертка поверхности мишени электронным пучком может быть растровой (типа теле- визионной) или спиральной.

 

 

Рабочий режим вычитающего потенциалоскопа выбирается так, чтобы ко- эффициент вторичной эмиссии  = I2 /I1(где I1—ток первичного элек- тронного пучка, I2— ток вторичных электронов, выбиваемых с мишени) был больше единицы. В этом режиме входные электрические сигналы, подлежащие записи на диэлектрической мишени, подводятся к сигнальной пластине, а нагрузочное сопротивление Rн, с которого снимаются выходные сигналы при считывании  электронным пучком ранее записанных  сигналов,  включается в цепь коллектора, барьерной сетки или сигнальной пластины.

 

 
При отсутствии входных сигналов поверхность диэлектрической мишени под действием электронного пучка приобретает избыточный положительный заряд. Это сопровождается повышением потенциала поверхности мишени отно- сительно барьерной сетки и возникновением в промежутке «барьерная сетка - мишень» тормозящего электрического поля для вторичных электронов. Вследст- вие этого ток вторичных электронов с мишени уменьшается. Повышение потен- циала поверхности мишени под действием электронного пучка происходит до установления динамического равновесия, при котором ток вторичных электро- нов, уходящих с мишени, становится равным току первичных электронов в пучке. Это значение потенциала поверхности мишени в состоянии динамиче- ского равновесия называется равновесным и обозначается Up.Таким образом, в динамическом равновесии потенциалы всех элементов поверхности мишени достигают значения Up, положительного относительно барьерной сетки (по- тенциалы барьерной сетки и сигнальной пластины одинаковы и равны ну-

 

Рис. 3.24 Схема устройства потенциалоскопа с барьерной сеткой:

1 — катод;      2 — управляющий    электрод;        3 — первый   анод    про-

жектора; 4 — второй            анод    прожектора;   5 — отклоняющие     ка- тушки;       6 — коллектор;          7 — экранирующая сетка; 8 — барьерная сетка; 9 — диэлектрическая             мишень; 10 —          сигнальная пластина

 

 

лю). При этом ток в цепи коллектора I кол  постоянен и выходной сигнал

Uвых   =0.При подаче входных сигналов изменяется электрическое поле в

пространстве «барьерная сетка - мишень». Если входной сигнал положи-

тельный,  то  тормозящее  электрическое  поле для  вторичных  электронов  в пространстве «барьерная сетка-мишень» возрастает, коллекторный ток умень-

 

 
шается, и на сопротивлении Rн  в цепи коллектора возникает положительный сигнал, пропорциональный амплитуде входного сигнала (этот выходной сигнал, получающийся на нагрузке во время действия входного сигнала Uвх, называется сигналом записи Uзап  ). При этом за время действия входного сиг- нала потенциалы точек поверхности мишени, развёртываемых электронным пучком, понижаются по сравнению со значением Up, происходит запись на ми- шени положительного входного сигнала (рис. 3.25, а).

 

Рис.  3.25 Изменение  потенциала  поверхности  диэлектрической   ми-

шени  под действием, электронного пучка:

а  —   распределение потенциала  на поверхности  мишени при записи

кратковременных  импульсных сигналов (Up  — равновесное значение потенциала;  а'б' — запись положительного входного сигнала;

е'г '— запись отрицательного входного сигнала);

б — запись на мишени сложного  сигнала; в — изменение потенциала мишени при считывании  записанных сигналов (потенциального  релье-

фа) электронным пучком

 

 

Если к сигнальной пластине подвести входной сигнал отрицательной по- лярности, то тормозящее поле для вторичных электронов в пространстве «барь- ерная сетка - мишень» уменьшается, коллекторный ток увеличивается, и на со- противлении Rн  возникает отрицательный выходной сигнал. При этом за вре- мя действия отрицательного входного сигнала потенциалы точек поверх- ности мишени, развёртываемых электронным пучком, повышаются относитель- но значения Up, на мишени происходит запись отрицательного входного сигнала (рис. 3.25, а).

Таким образом, подведение к сигнальной пластине входных сигналов приводит к изменению распределения потенциала вдоль развёртки мишени электронным пучком — на мишени возникает так называемый потенциальный рельеф (рис. 3.25, б).

Воспроизведение или считывание записанных на мишени сигналов про- изводится электронным пучком при повторном его движении по участкам по- верхности мишени, на которых произведена запись. Если при считывании входные сигналы отсутствуют,  то  в  процессе  считывания потенциалы  по- верхности   мишени электронным пучком вновь доводятся (смещаются) до

 

 
равновесного значения Up  (рис.3.25, в). При этом потенциальный рельеф про- модулирует вторичноэмиссионный ток коллектора — количество вторичных электронов,  улавливаемых коллектором, будет изменяться в соответствии с распределением потенциала на мишени вдоль развёртки. Вследствие этого в выходной цепи потенциалоскопа на нагрузочном сопротивлении Rн  возника- ют сигналы, соответствующие ранее записанным (эти выходные сигналы назы- ваются сигналами чтения  Uсп). Полярность сигналов чтения противоположна полярности записанных входных сигналов. Если выходные сигналы снимаются с нагрузки в цепи барьерной сетки или сигнальной пластины, то их полярность совпадает с полярностью ранее за-

писанных   входных   сигналов,   но при таком способе снятия выход- ных сигналов приходится приме- нять специальный способ частотно- го разделения входных и выходных сигналов.

При считывании записанных сигналов одновременно происхо- дит     стирание     потенциального

рельефа. Следовательно, при по- следующей развёртке мишени электронным пучком можно про- извести новую запись входных сигналов, а затем их новое считы-

Рис 3.26 Эпюры, поясняющие прин-

цип вычитания сигналов потенциа-

лоскопом

вание.

Потенциалоскоп        с          барьерной сеткой наиболее часто применяет-

 

 

ся  как  вычитающее  устройство.  Принцип  вычитания  сигналов  поясняется рис. 3.26, где uвх1   — входной сигнал положительной полярности, подводи- мый к сигнальной пластине в момент времени t1;  uзап1  — выходной сигнал, снимаемый с нагрузочного сопротивления  Rн  при записи uвх1; uсп1— выход- ной сигнал, снимаемый  с сопротивления Rн   в момент времени t2=t1+Tp при считывании ранее записанного сигнала (Tp — период развёртки мишени);

uвх2   — входной сигнал положительной полярности, подводимый к сигналь-

ной пластине в момент времени t2=t1+Tp;

u2зап  — выходной сигнал, снимаемый с Rн  при записи uвх2;

uвых=  u1сп  - u2зап    разностный результирующий выходной сигнал, снимаемый

с сопротивления Rн в момент времени t2=t1+Tp.

Если бы потенциалоскоп был идеальным вычитающим устройством, то

при подведении на его вход периодически повторяющихся неизменных по амплитуде и полярности сигналов происходило бы полное их вычитание, на- чиная со второго периода развёртки.

В действительности, в потенцилоскопе, кроме полезных сигналов, созда-

ются еще так называемые остаточные  и паразитные  сигналы. Вследствие этого «нулевой» разностный сигнал на выходе получается только после n-

кратного вычитания одинаковых входных сигналов.