Применение электронно-лучевых трубок

 

Электронно-лучевые трубки применяются в следующих областях техники:

– телевидение;

– радиолокация;

– измерительная техника;

– медицина и др.

 

Глава 3. ИОННЫЕ ПРИБОРЫ

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 

Ионными, или газоразрядными приборами называются приборы, в которых протекание тока происходит за счет электрического разряда в газах, находящихся внутри прибора.

В газе, которым заполнен прибор, всегда имеется некоторое количество остаточных ионов, образовавшихся в результате воздействия постоянно присутствующих ионизирующих факторов (например, космическое излучение, фотоэлектронная эмиссия и т. п.). Эти остаточные ионы способствуют возникновению тока через газовый промежуток в приборе.

Простейший ионный прибор представляет собой лампу с двумя неэмиттирующими электродами. Пространство между ними заполнено разреженным газом.

Если электроды этого прибора не подключены к источнику напряжения, то ионы, имеющиеся внутри прибора, находятся в состоянии беспорядочного хаотического движения. Подключение прибора к источнику напряжения приводит к возникновению электрического поля между его электродами. Под действием этого поля положительно заряженные ионы начинают двигаться к катоду, а отрицательно заряженные электроны – к аноду. В результате этого в анодной цепи начинает протекать ток. Такой процесс называется самостоятельным газовым разрядом.

В газах может протекать и несамостоятельный разряд. Несамостоятельным газовым разрядом называется процесс, при котором ионы и электроны создаются самим разрядом. Для осуществления несамостоятельного разряда необходимо, чтобы электроны, излучаемые катодом, при столкновении с нейтральными частицами газа вызывали ионизацию этих частиц. При этом электроны, возникающие в процессе ионизации газа, попадают на анод и создают ток в анодной цепи, а положительно заряженные ионы притягиваются катодом и компенсируют его отрицательный пространственный заряд.

В ионных приборах различают следующие виды несамостоятельных газовых разрядов:

а) тлеющий разряд, который возникает при небольших плотно­стях тока, появляющегося в результате испускания электронов холодным (ненакалаваемым) катодом. Испускание электронов происходит за счет вторичной эмиссии под влиянием бомбардировки катода положительно заряженными ионами;

б) дуговой разряд, который возникает при больших плотностях тока и создается интенсивным испусканием электронов накаленным катодом;

в) искровой разряд, который возникает при электрическом пробое газового промежутка;

г) высокочастотный разряд, который возникает при воздействии на прибор высокочастотного электромагнитного поля. В этом случае замыкание цепи происходит за счет емкостных токов смещения в изолирующих стенках баллона прибора.

 

Газоразрядные приборы имеют очень малое падение напряжения на разрядном промежутке при большой величине тока. Однако, по сравнению с электронными приборами, они обладают большой инерционностью, т. к. подвижность ионов во много раз меньше, чем подвижность электронов. По этой причине частоты, на которых могут использоваться ионные приборы, ограничиваются пределом в несколько килогерц.

ПРИБОРЫ С ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ

 

Среди различных типов приборов с тлеющим разрядом широкое применение в судовой радиотехнической аппаратуре получили неоно­вые (газосветные) лампы, газовые разрядники, газоразрядные стабили­заторы напряжения (стабиловольты и стабилитроны) и др.

 

 

Неоновые лампы

 

Стеклянный баллон неоновой лампы наполняется неоном с при­месью какого-либо инертного газа для получения соответствующего цвета свечения.

Внутри баллона помещаются два электрода – анод и катод, на которые подается напряжение питания. Под действием электрического поля положительные ионы, имеющиеся в некотором количестве в разреженном газе, устремляются к катоду и, ударяясь, выбивают из него электроны. Эти электроны, двигаясь с большой ско­ростью к аноду, сталкиваются с атомами газа, вызывая процессы возбуждения и ионизации последних. Ионизация газа увеличивает бомбардировку катода положительными ионами, полученными при расщеплении молекул газа, а переход возбужденных молекул в нормальное состояние сопровождается появлением свечения внутри баллона.

Преимуществами неоновой лампы являются малая потребляемая мощность и безинерционность. Благодаря этому, такая лампа при­меняется там, где необходимо иметь источник света, который мог бы быстро (до нескольких тысяч раз в секунду) изменять свою яркость. Обычные лампы накаливания совершенно непригодны для этой цели из-за большой тепловой инерции.

Свечение неоновой лампы начинается при определенном значении напряжения на электродах, называемого напряжением зажигания. Гаснет неоновая лампа при напряжении, меньшем, чем напряжение зажигания.

Неоновые лампы бывают различных конструкций. На рис. 5.3.1, a показано устройство лампы с плоскими электродами, у которой напряжение зажи­гания составляет 150 – 170 В. На рис. 5.3.1, б и в показаны малогабаритные лампы инди­каторного типа с более низким напряжением зажигания.

а) б) в) г)

 

Рис. 5.3.1. Варианты конструкции и условное обозначение неоновых ламп

 

Газонаполненные разрядники

 

Газонаполненный разрядник, применяемый в судовой радиоаппара­туре, представляет собой стеклянную трубку, наполненную аргоном. Внутри трубки вмонтированы две алюминиевые пластинки, располо­женные параллельно одна другой и являющиеся электродами разряд­ника. Общий вид газонаполненного разрядника показан на рис. 5.3.2, а.

а) б)

Р

 

 

Рис. 5.3.2. Общий вид и схема включения газонаполненного разрядника

Такой разрядник используется для защиты радиоприемников от воз­действия грозовых разрядов. Схема включения разрядника показана на рис. 5.3.2, б. В нормальных условиях, когда грозовые разряды от­сутствуют, разрядник обладает бесконечно большим сопротивлением и не оказывает влияния на работу приемника. При появлении грозо­вых разрядов в антенне наводится высокое напряжение, газ в разряд­нике ионизируется, вследствие чего сопротивление разрядника рез­ко падает и антенна замыкается на землю (корпус судна) помимо приемника. Газовые разрядники специальной конструкции применяются в ан­тенных переключателях радиолокационных станций.