Устройство и работа электронно-лучевой трубки

Рассмотрим устройство электронно-лучевой трубки с электростатической фокусировкой и электростатическим управлением электронным лучом.

ЭЛТ, схематически изображенная на рис. 1, представляет собой стеклянную колбу специальной формы, в которой создан высокий вакуум (порядка 10^-7 мм рт.ст.). Внутри колбы расположены электроды, выполняющие функцию электронной пушки для получения узкого пучка электронов; отклоняющие луч пластины и экран, покрытый слоем люминофора.

Электронная пушка состоит из катода 1, управляющего (модулирующего) электрода 2, дополнительного, экранирующего электрода 3 и первого и второго анодов 4, 5.

Подогревной катод 1 выполнен в виде небольшого никелевого цилиндра, внутри которого находится нить накала, имеет слой оксида на передней торцевой части с малой работой выхода электронов для получения электронов (рис. 2).

Катод находится внутри управляющего электрода или модулятора, представляющего собой металлический стакан с отверстием в торце, через которое могут проходить электроны. Управляющий электрод имеет отрицательный потенциал относительно катода и, изменяя величину этого потенциала, можно регулировать интенсивность потока электронов, проходящих через его отверстие и тем самым изменять яркость свечения экрана. Одновременно электрическое поле между катодом и модулятором фокусирует пучок электронов (рис. 2).

Экранирующий электрод 3 имеет потенциал немного выше потенциала катода и служит для облегчения выхода электронов, исключения взаимодействия электрических полей управляющего электрода 2 и первого анода 4.

Дополнительная фокусировка и ускорение электронов происходит электрическим полем между первым и вторым анодами, образующими электронную линзу. Аноды эти выполнены в виде цилиндров с диафрагмами внутри. На первый анод 4 подается положительный потенциал по отношению к катоду порядка сотен вольт, на второй 5 порядка тысячи вольт. Линии напряженности электрического поля между этими анодами представлены на рис.3.

Рис. 3.

Электронная «линза»

Такое электрическое поле, ускоряя электроны, одновременно и фокусирует их, заставляя все электроны двигаться вдоль оси ЭЛТ. В самом деле, на электрон в электрическом поле действует сила, направленная в каждой точке по касательной к линиям напряженности противоположно направлению стрелок, т.к. электрон имеет отрицательный заряд. Составляющая силы , заставляет его прижиматься к оси. Чем дальше от оси, тем больше эта сила. Вблизи второго анода картина иная, здесь действие поперечной составляющей поля противоположно.

Собирающее действие электрического поля между анодами преобладает над рассеивающим, т.к. напряженность электрического поля у первого анода больше, больше и густота линий напряженности, чем у второго анода и электроны на участке у второго анода обладают большей скоростью, значит, их отклонение будет меньше.

Изменяя потенциал на первом аноде можно менять сходимость электронного пучка и добиться лучшей фокусировки электронов на экране.