Запоминающий электронно-лучевой прибор — это специализированное электровакуумное устройство, основное назначение которого заключается в преобразовании различных видов информации. Данные могут поступать на прибор в форме электрических сигналов или световых импульсов. Ключевым рабочим элементом является сфокусированный поток электронов, так называемый электронный луч. Прибор обладает возможностью точно управлять этим пучком: изменять его интенсивность и направлять его в нужную точку пространства.
Принцип формирования и управления лучом
Формирование луча происходит в электронной пушке. Интенсивность луча регулируется изменением потенциала на модуляторе, а его отклонение по двум осям осуществляется с помощью электрических или магнитных полей. Сформированный пучок направляется на специальную двумерную мишень. Именно взаимодействие электронов с материалом мишени и лежит в основе процесса преобразования сигналов, характер которого зависит от структуры и свойств самой мишени.
Визуализация сигналов: от осциллографов до дисплеев
Если в качестве мишени используется люминесцентный экран, покрытый веществом (люминофором), которое светится под воздействием электронов, прибор способен визуализировать электрические сигналы. Он преобразует изменяющиеся во времени электрические сигналы в статичное или динамичное двумерное распределение яркости на экране. Этот процесс визуализации происходит, когда управляющие сигналы подаются на отклоняющие пластины или катушки, задавая траекторию движения луча по экрану. В результате на экране возникает графическое изображение. Приборы, работающие по этому принципу, известны как осциллографические электронно-лучевые трубки. Они способны отображать чертежи, буквенно-цифровые символы и другие графические элементы.
Такие приборы составляют основу различных устройств отображения информации. Отдельный класс — знакопечатающие электронно-лучевые трубки, предназначенные специально для вывода символов.
Разновидности и области применения
Существует множество типов запоминающих электронно-лучевых приборов, которые классифицируются по назначению: осциллографические, телевизионные (как передающие, так и приемные), специальные. Во всех них для управления положением луча используются комбинации электрических и магнитных полей.
Другой способ визуализации связан с построчным сканированием (разверткой) электронным лучом всей поверхности экрана. В этом случае входной сигнал, подаваемый на управляющий электрод, модулирует интенсивность луча, изменяя яркость свечения каждой точки экрана. Таким образом воссоздается полутоновое изображение, точно соответствующее исходному электрическому сигналу. На этом принципе основана работа кинескопа (преобразует телевизионный сигнал в изображение) и индикаторных трубок в радиолокационных станциях.
Обратное преобразование: от изображения к сигналу
Если мишенью прибора является не люминофор, а светочувствительный слой, меняющий свои электрические свойства под действием света, прибор выполняет обратную задачу. Он преобразует оптическое изображение, спроецированное на мишень, в последовательность электрических (телевизионных) сигналов. Изменение освещенности разных участков мишени вызывает изменение протекающего через нее тока, который и становится видеосигналом. Устройства, осуществляющие такое преобразование, называются передающими телевизионными трубками.
Специализированные приборы и типы мишеней
Светоклапанные приборы
В них электронный пучок воздействует на кристаллическую мишень, изменяя ее электрооптические свойства (например, вызывая окрашивание). Это позволяет модулировать проходящий через кристалл внешний световой поток. После модуляции этот свет с помощью объектива проецируется на большой экран.Приборы с диэлектрической мишенью
Мишень в виде диэлектрического слоя на проводящей подложке способна накапливать заряды, «записанные» электронным лучом, что используется для хранения информации.Приборы с металлической мишенью
Металлические мишени позволяют мгновенно преобразовывать сигналы. Например, секционированная металлическая мишень может работать как аналого-цифровой преобразователь, переводя аналоговый сигнал в последовательность импульсов двоичного кода. Если же секции мишени изолированы, прибор может выполнять функции высокоскоростного электронного переключателя слаботочных цепей.Базовыми компонентами любого электронно-лучевого прибора являются: источник электронов, электронная пушка, модулятор, отклоняющая система, мишень и вакуумная оболочка.
Функциональные возможности и классификация
Ключевая особенность запоминающих приборов — способность сохранять записанную на мишень информацию в течение определенного времени. Они не только выводят информацию в виде изображений, но и используются для многократного воспроизведения сигналов, селекции движущихся целей (в радиолокации) и преобразования радиолокационных сигналов в телевизионный стандарт.
По типу создаваемого изображения приборы делятся на полутоновые и бистабильные (создающие изображение только из двух цветов, без градаций яркости). Конструктивное разнообразие современных приборов очень велико. Среди них можно выделить:
- Суперортиконы с двусторонней мишенью и считыванием сигнала обратным лучом.
- Видиконы с фотопроводящей мишенью и съемом сигнала с сигнальной пластины.
- Супервидиконы, где функции формирования и переноса изображения разделены.
- Пировидиконы, чья мишень реагирует на тепловое (инфракрасное) излучение.
- Диссекторы, в основе работы которых лежит внешний фотоэффект.