Datum: Maribor 18.9.1997
Katodna cev oz. elektronka
je steklena vakuumska cev, ki se spredaj končuje z zaslonom, zadaj pa se podaljšuje v ozek vrat, v katerem je elektronski top z katodo ( negativno naelektreno kovinsko ploščo ), ki je izvor prostih elektronov.
Osnova za delovanje Braunove katodne elektronke so elektroni, ki jih oddaja katoda. Elektrone pospešimo in fokusiramo z elektrodo, imenovano anoda. Nastali elektronski pramen usmerimo z odklonskim sistemom na poljubno točko luminiscenčnega zaslona, ki na mestu, kamor priletijo elektroni, zasveti. Na takšen način deluje elektronskooptični sistem, ki je postal temelj v razvoju televizije.
Najpomembnejši sestavni deli katodne braunove elektronke so:
| - | katoda z modulacijsko elektrodo in prvo anodo ( imenuje se tudi trioda ), ki omogoči nastanek presečišča poti elektronov ( ki je predmet preslikave ), in hitro spreminjanje emitiranega toka ( ki je analogen svetlosti predmeta ). |
| - | glavna leča elektronskooptičnega sistema, ki presečišče čim bolj natančno preslika na zaslon in fokusira pramen elektronov na čim manjšo površino; skupaj s triodo pa ta sklop imenujemo tudi elektronska puška ali top. |
| - | odklonski sistem, ki omogoča, da pramen elektronov v danem trenutku pada na točno izbrano mesto zaslona. |
| - | zaslon, ki ob trku fokusiranega pramena elektronov zasveti z jakostjo, ki je proporcionalna toku, in ugasne v dovolj kratkem času po prenehanju vzbujanja. |
ELEKTRONSKI TOP
je iz elektrod sestavljen sistem, ki se uporablja za pospeševanje elektronov proti anodi. Zelo pomemben del topa je katoda. Če jo segrevamo, oddaja, oziroma izhlapeva elektrone. Število izhlapelih elektronov je tem višje, čim večja je temperatura kovine ( katode ). Ti elektroni nato prosto plavajo okoli kovine, saj se pri izhlapevanju kovina naelektri pozitivno. Nekateri elektroni se zato vrnejo v kovino in po nekem času se vzpostavi ravnovesno stanje, tako da je okoli kovine vedno skoraj enako število elektronov. Iz elektronov, ki izhajajo iz katode , je mogoče narediti usmerjen curek z triodo. Pri triodi je napetost ( prve ) anode stalna, med njo in katodo pa je vgrajena mrežica z nekoliko negativno napetostjo, ki omogoča preprosto krmiljenje prepuščenega toka, pri čemer pa tok vanjo ne teče. To mrežico imenujemo tudi wehneltov valj ali cilinder ( tudi modulator ). Premer izvrtine modulatorja je med 0,3 in 0,8 mm. Če damo wehneltov cilinder na negativno napetost, skoraj popolnoma zapremo pot elektronov do anode.
Elektronski top vsebuje tudi elektronske leče, ki preslikajo izvir elektronov na poljubno točko zaslona. Elektronske leče so sistem elektro-magnetnih tuljav ali kovinskih ploščic priključenih na električno napetost. Deluje na ta način; čim bolj je elektronska leča debela, krajša je fokusna razdalja in obratno.
ODKLONSKI SISTEMI
odklanjajo snop v poljubno točko zaslona, pri čemer pa je še pomembno:
- linearna zveza med odklonskim signalom in povzročenim odklonom snopa na zaslonu
- majhna porabljena moč za dani odklon
- da je svetlobna lisa na zaslonu čim manj popačena slika presečišča
Največ odklonskih sistemov je izvedenih tako, da sta odklonska sistema za dve smeri postavljena pravokotno med seboj in glede na snop elektronov. Frekvenca linijskega ( vodoravnega ) odklanjanja je mnogokratnik navpične, osvežitev cele slike pa mora biti nad trideset na sekundo. Ta princip se imenuje raster in se uporablja v TV-sprejemnikih in računalniških monitorjih.
Elektrostatični odklonski sistem sestavljata po dve med seboj pravokotni odklonski plošči kondenzatorja, druga za drugo postavljeni tik za glavno lečo. Plošči, ki sta bliže katodi, se imenujeta v osciloskopih odklonski plošči Y; zaradi večje razdalje do zaslona imata večjo občutljivost in zato nanju pripeljemo merjeni signal. Plošči, ki sta bližje ekranu, sta uporabljeni za časovno bazo ( X-plošči ). Pri drugih ceveh je lahko poimenovanje X in Y povsem različno.
V zoženem delu cevi sta vgrajeni vodoravni plošči kondenzatorja in sta priključeni na napetost Uy. Elektronski curek potuje med ploščama med katerima je električno polje. Curek se pri tem odkloni v navpični smeri ( navzgor ali navzdol; odvisno od polaritete napetosti ). Ko curek izstopi iz električnega polja, se giblje naprej premočrtno in zadene v zaslon v točki, ki je za Y nad ali pod osrednjo točko. Iz tega vidimo, da je navpični odmik odvisen od velikosti in polaritete priključene napetosti na Y plošči. V realnih razmerah pot žarka proti zaslonu na kuncu ni več linearna, ampak se malo ukloni. Da se izognemo temu pojavu vstavimo v razširjenem delu cevi linearizacijske elektrode, ki preprečijo uklonitev žarka.
Podobno delujeta tudi navpični plošči, ki žarek odklanjata v vodoravni smeri. Odklon curka v X smeri je odvisen od priključene napetosti Ux.
Obstaja še elektromagnetni odklon, ki deluje na osnovi odklonskih tuljav, vendar se ne uporablja tako pogosto kot elektrostatični. Ima pa to prednost, da ima spremenljivo majhno defokusacijo celo pri kotih, ki dosegajo 60 ločnih stopinj ali skupni kot odklona 1200.
ZASLON
pretvarja elektronsko sliko presečišča v vidno svetlobo. Najpomembnejši del zaslona katodne cevi je plast luminiscenčne snovi, ki pri trku z elektroni zasveti. Od vrste luminiforja je odvisno, kateri del vidnega spektra ( barvo ) bo oddajal zaslon. Zasloni so lahko monokromatski ali barvni. Pri barvnih so nanešeni trije osnovni luminiforji ( rdeč, moder in zelen ) v obliki majhnih krogov ali ozkih vzporednih črt. Luminiscenčna plast je nanesena direktno na steklo cevi. Na luminiscenčno plast se nanese še organska mrežica, ki skrbi, da je naslednja nanešena plast ( aluminij ), zvezna. Plast aluminija je debela približno 1mm in je prevodna. Da je prevodna je zelo koristno, saj je s tem sklenjen anodni tok. Za elektrone z energijo nad 10 keV je plast skoraj prozorna. Dodatna prednost je še povečanje svetlosti slike, saj aluminij svetlobo, ki bi sicer svetila proti katodi, odbije proti opazovalcu.
UPORABA BRAUNOVE CEVI V PRAKSI:
- OSCILOSKOPI
- RADARSKI SISTEMI
- MEDICINSKI INSTRUMENTI ( NAPRAVA ZA MERJENJE SRČNEGA UTRIPA )
- TELEVIZIJSKI SPREJEMNIK: televizija uporablja vrstični raster, ki teče od leve proti desni in po vrsticah od zgoraj navzdol. V eni sekundi prenašamo tako 25 oblikovanih slik. Pri dovolj svetli sliki bi oko to menjavanje zaznalo kot utripanje svetlobe, kar pa ni prijetno. Pomagali so si tako, da so sliko razdelili v dve vrstični polji. Najprej posnamejo lihe vrstice, katerih zadnja se konča v sredini in se začne na vrhu slike v sredini. Temu sledijo sode vrstice, ki se končajo v desnem spodnjem koncu. Tako ima polna slika vse potrebne vrstice, zaradi dveh polj pa je frekvenca utripanja svetlobe dvakrat višja in zato za oko manj opazna.
LITERATURA:
Sto let braunove elektronike/začetki sodobne televizije; TZS 1997
Anton Orehek: Merilni instrumenti v elektrotehniki
Rudolf Kladnik: Svet elektronov in atomov
| Avtor: Danilo Klasinc |
|
|
