сведения электровакуумных приборах

Электровакуумным прибором называется электронный прибор, в котором проводимость осуществляется посредством электронов или ионов, движущихся между электродами через вакуум или газ. В соответствии с характером рабочей среды электровакуумные приборы можно разделить на электронные и ионные.

В электронных электровакуумных приборах прохождение электрического тока достигается только за счет свободных электронов Давление остаточных газов в этих приборах составляет менее 100 мкПа. При таком давлении соударения движущихся электронов с атомами или молекулами остаточного газа происходят настолько редко, что не оказывают существенного влияния на характер процессов в приборах.

В ионных электровакуумных приборах давление равно 133 • 10" Па (10" мм рт. ст.) и выше. В этих приборах используются различные формы электрических разрядов в газе. Прохождение тока в ионных приборах обусловлено движением не только электронов, но и ионов, причем их соударения с атомами и молекулами газа играют существенную роль. Управление движением электронов в вакууме или возникно-ве1шем электрического разряда осуществляется с помощью электрических или магнитных полей.

Исходя из принципов действия и функхщонального назначения, электровакуумные приборы можно разделить на следующие классы: электронные лампы; фотоэлектронные приборы; электронно-лучевые приборы; ионные приборы.

Электровакуумный прибор представляет собой герметический баллон, внутри которого размещаются источник электронов, приемник электронов и ряд управляющих электродов. Электронные лампы являются типичным примером такой конструкхщи прибора. Используемые в них управляющие электроды воздействуют на поток электронов от источника (катода) к приемнику (аноду), что позволяет генерировать и усиливать электрические сигналы. Благодаря таким достоинствам, как широкий диапазон рабочих температур, радиащонная стойкость, высокие допустимые рабочие напряжения, электронные лампы в ряде областей сохранили свои позищи. Широкое применение электронные лампы находят, в частности, в области энергетической электроники.

в отличие от электронных ламп в электронно-лучевых приборах ток переносится не широким потоком, а узким сфокусированным электронным пучком, интенсивность которого и положение в простран стве мосут изменяться; положение пучка в пространстве меняется с помощью электрического или магнитного поля.

Наиболее распространенной группой электронно-лучевых приборов являются приемные электронно-лучевые трубки - кинескопы. Поскольку кинескопы являются основным элементом современных телевизоров, их вьшуск достигает миллионов штук в год. Хотя кинескоп был изобретен еще в начале XX в., процесс его совершенствования не прекращается и сегодня.

Если кинескоп выполняет задачу преобразования электрических сигналов в видимое изображение, то передающие электронно-лучевые трубки производят обратное преобразование изображения в электрические сигналы. Наиболее существенные достижения в этой области были получены в последнее время.

К электронно-лучевым приборам также относят запоминающие трубки, способные сохранять информащ1ю в течение длительного времени, и электронно-оптические преобразователи, преобразующие невидимое (ультрафиолетовое, рентгеновское или инфракрасное) изображение в видимое и усиливающие его во много раз. Большинство типов электронно-лучевых приборов не имеет функциональных аналогов, обладающих сравнимыми параметрами среди полупроводниковых приборов. Исключением являются передающие трубки, с которыми начинают интенсивно конкурировать различного рода полупроводниковые преобразователи видеоизображения.

Основным назначением фотоэлектронных приборов является преобразование световых сигналов в электрические. Действие этих приборов основано на возникновении электронной эмиссии из фотокатода. В фотоэлементах возникающий электронный поток непофед-ственно собирается на аноде, в фотоэлектронных умножителях этот поток усиливается внутри прибора благодаря использованию вторичной электронной эмиссии. Многочисленные типы фотоэлектронных умножителей до сих пор являются основным видом детекторов, используемых при регистрации элементарных актов взаимодействия в ядерной физике, космических исследованиях и квантовой электронике. Высокостабильные фотоэлементы применяются для фотометри-рования источников излучения.

К электровакуумным приборам примыкает класс ионных (газоразрядных) приборов. Их можно разделить на следующие группы: приборы тлеющего и коронного разрядов для стабилизации и преобразования электрических сигналов; индикаторные приборы; вьшрями-тельные и импульсные приборы несамостоятельного дугового разряда; вьшрямительные и импульсные приборы самостоятельного дугового разряда; разрядники.

Развитие средств отображения информахщи привело к бурному прогрессу в области индикаторных ионных приборов. Появился цеяъш класс новых индикаторов - газоразрядные знакосинтезирующие экраны. По своей информационной емкости % другим функхщональным возможностям они приближаются к приемным электронно-лучевым трубкам, а иногда и превосходят их. В то же время газоразрядные экраны имеют ряд достоинств по сравнению с трубками - плоские крнструкхщи, меньшие рабочие напряжения, цифровой способ управления.

В.2. Краткие сведения по истории развития электровакуумных приборов

Прототип электровакуумного прибора появился еще в прошлом веке. Это бьша электрическая осветительная лампа накаливания, изобретенная в 1873 г. талантливым русским электротехником А. Н. Ло-дьпгиным. Ее открытие положило начало современной электровакуумной технике.

Работы Эдисона, Ричардсона, Флеминга и других исследователей привели к созданию первой электронной лампы - вакуумного длода (1904 г.). В 1907 г. американский инженер Л. Форест ввел в лампу управляющий электрод-сетку, т. е. создал первый триод, обладающий способностью генерировать и усиливать электрические сигналы.

Первые отечественные усилительные лампы были созданы в 1914- 1916 гг. независимо друг от друга Н. Д. Папалекси и М. А. Бонч-Бруе-вичем.

Широкое развитие отечественной электровакуумной промышленности в нашей стране началось после Великой Октябрьской социалистической революции. Б 1918 г. по инициативе В. И. Ленина бьша создана Нижегородская радиолаборатория, которую возглавил М. А. Бонч-Бруевич. Этой лабораторией, в которой активное участие принимали Б. А. Остроумов, А. М. Кугушев, Н. А. Никитин, П. А. Остряков и другие, бьшо налажено изготовление мощных генераторных ламп. Таких ламп за рубежом не бьшо. Радиостатщя им. Коминтерна, построенная в 1922 г. и использующая электронные лампы конструкции М. А. Бонч-Бруевича и его соратников, в то время бьша самая мощная в мире (400 кВт). Позднее массовое производство электронных ламп было организовано в Ленинграде и Москве.

Параллельно с совершенствованием электронных ламп разрабатывались ионные приборы. В 1919 г. в Нижегородской лаборатории под руководством В. П. Вологдина бьши созданы первые в мире мощные ртутные выпрямители. В конце 30-х годов были разработаны двух-электродные приборы - газотроны и трехэлектродные - тиратроны. ; В 1907 г. профессор Петербургского технологического института Б. Л. Розинг предложил применить электронно-лучевую трубку для