Ul и.

Рис, 32.3. Графическое построение траекторий электронов методом ломаной Рс 32.4. Графическое построение траекторий методом радиусов кривизны

рию электрона. Данный метод позволяет строить траекторию с погрешностью 3-5%.

Метод радиусов кривизны заключается в уподоблении траектории электронов между двумя соседними эквипотенциалями дуге окружности (рис. 32.4). Радиус окружности (кривизна траектории) определяется из условия равенства центростремительной и центробежной сил, действующих на электрон,

еЕ„ = meV/R. (32.1)

где Е„ - нормальная к траектории составляющая напряженности электрического поля. Скорость электрона в (32.1) выразим через разность потенциалов nigVj2=eU, получим радиус кривизны траектории R = 2U/E„. Величину R и положение центра дуги траектории движения электрона можно определить графически.

Пусть электрон пересекает первую эквипотенциаль C/i в точке А. Проведем из зтой точки нормаль к эквипотенциали до пересечения в точке В со следующей эквипотенциалью С- Полученный отрезок АВ совпадает по направлению с вектором напряженности поля Е.

Затем проведем нормаль к траектории электрона в точке А - прямую т. Очевидно, что нормальная к траектории электрона составляющая Е„ направлена вдоль прямой т.

Из точки В проведем касательную к эквипотенциали U2 до пересечения ее с прямой ш в точке С. Напряженность поля между эквипотенциалями {/-2 и Ul равна {U2 - Ui)[AB.

Из рис. 32.4 следует, что

Е;, =lEcosa = [(U2- Uiy/AB]cosa.

Потенциал в области ме»ду двумя эквипотенциалями и С4, как

и в предьщущем методе, равен U=(Ui + С/2)/2. Тогда

.2t/ Uj АВ

Е„ U2-U1 cosa U2-U1 . {р2.2)

Щ + Щ

На прямой т отютадьшаем отрезок АО, равный R=--- АС.

После этого с помощью циркуля проводим дугу из точки О через точку А до пересечения с эквипотенциалью . Затем описанное выше построение повторяется. Таким образом траектория приближенно представляется рядом сопряженных дуг. Относительная ошибка построения траекторий этим методом составляет 2-3%.

Оба рассмотренных метода построения траектории электронов являются трудоемкими. Для увеличения точности определения траекторий созданы автоматические устройства - траектографы.

В последние годы достигнуты успехи в области машинного проектирования ЭОС. Машинное проектирование базируется на изложенных вьппе методах расчета траекторий и построения полей в аналоговом виде и используется при обработке результатов ЭВМ.

32.4. КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ ОТКЛОНЯЮЩИХ СИСТЕМ

Электростатические системы, отклоняющие электронный луч в двух взаимно перпендикулярных направлениях, помещаются внутри прибора и располагаются по ходу луча последовательно одна за другой. В § 17.1 был рассмотрен наиболее простой случай отклонения электронного луча электрическим полем плоскопараллельных пластин и приведены формулы для расчета чувствительности этих пластин. Подобные системы ограничивают предельный угол отклонения и в настоящее время используются редко. Существенный выигрыш в угле отклонения можно получить, применяя косо поставленные, согнутые под углом или изогнутые по некоторой кривой, отклоняющие пластины. Рассмотрим отклонение электронного луча полем этих пластин.

Чувствительность к отклонению косо поставленных пластин (см. рис. 17.12, а) вычисляется по формуле

S = ?L ln-- • • (32.3)

где f/a - ускоряющее напряжение; L - расстояние от экрана до центра отклоняющих пластин.

При одинаковых габаритных размерах плоскопараллельных и косо поставленных пластин чувствительность последних в 1,5 раза выше плоскопараллельной системы.

Идеальной является система, форма отклоняющих пластин которой совпадает с траекторией электронного луча (см. рис. 17.2, в). Линия

изгиба таких пластин описывается экспонендаальной функцией

где. А = y/WjU; х = tgamax-

Длину пластин можно определить из приближенного уравнения

3 10 42 216

(32.4)

Вычислив значение Ах и задавшись расстоянием на входе di, можно определить чувствительность, которую обеспечивают пластины оптимальной формы при определенной длине пластин. Чувствительность откл данной системы, при прочих равных условиях, в 2 раза вьпие чувствительности системы, образованной плоскопараллельными пластинами. Идеальная отклоняющая система нетехнологична при изготовлении и сборке. По этой причине, несмотря на достаточно высокую чувствительность, она не получила широкого распространения.

Чаще всего в осциллографических ЭЛТ применяются однократно изломанные пластины (см. рис. 17.2, б). Чувствительность к отклонению таких пластин рассчитьшается по формуле

(32.5)

Чувствительность этой системы при равных габаритных размерах (длине пластин, угле отклонения) и прочих равных условиях занимает промежуточное положение между оптимальными и плоскопараллельными пластинами.

При расчете отклоняющих пластин обычно задают их длину и максимальный угол отклонения. Длина пластин ограничивается габаритными размерами трубки, а угол отклонения, при больших его значениях, - дефокусировкой луча, а при маных - увеличением длины прибора. Как правило, значение угла отклонения выбирается в пределах 10-18°.

В современных осциллографических трубках с электростатическим отклонением чувствительность обычно не превышает 3 мм/В.

Магнитные системы, отклоняющие электронный луч в заданном направлении, как указьшалось в § 17.3, состоят из катушек, обтекаемых током и расположенных с внешней стороны прибора - на горловине баллона трубки. При этом возможна ориентация катушек (рис. 32.5). В первом случае магнитгшге поля складьшаются параллельно (рис. 32.5, а). Второй случай включения является более экономичным, так как позволяет использовать для отклонения большую часть магнитного потока.