Передавальної телевізійної ТРУБКИ
Якості, якими повинна володіти передавальна телевізійна трубка
Як бачиш, у вимогах, пропонованих до передавальної телевізійної трубці, не бракує. Ти здогадуєшся, що, крім уже перерахованого бажано, щоб трубка не була надто великою, щоб вона служили довго і при цьому її характеристики не змінювалися, щоб нею можна було легко користуватися.
Подивимося, як вдається задовольнити стільки жорстких умов.
Фотоемісія і фотопровідність
Для перетворення яскравості в електричні сигнали можна використовувати речовини, що володіють фотоемісії або фотопроводимостью. Перші, під впливом світла випускають електрони. У друге ж, коли на них падають світлові промені, знижується питомий електричний опір. До цієї групи, зокрема, відноситься селен, з якого робили найперші фотоелементи.
До речовин, що володіють фотоемісії, відносяться перш за все лужні метали, такі як літій, натрій, рубідій і цезій. Останній вживається частіше за інших, тому що його чутливість дуже близька до спектральної чутливості людського ока: вона йде від червоного до фіолетового і досягає максимуму на ділянці зеленого, т. Е. Як раз посередині спектра видимого світла.
Речовини, що володіють фотоемісії, часто називають фотокатодних речовинами. Справді, під впливом світлових променів вони еміттірующей електрони, кількість яких пропорційно інтенсивності світла.
Мішень, на яку об'єктив проектує передається зображення, повинна бути покрита мозаїкою, що складається з декількох мільйонів фотоеміттірующіх осередків. Таким чином, кожен елемент зображення покриває кілька осередків.
Мал. 193. Конструкція фотоеміттірующей мішені.
Мал. 194. Передавальна телевізійна трубка - іконоскоп, створена в 1931 р Смелаом Зворикіним.
Ти, звичайно, задаєшся питанням, як вдається зробити подібну мозаїку. Для цього на дуже тонку пластинку слюди напилюють крихітні крапельки срібла. Потім поверх їх осаджують пари цезію. Цей метал дуже тонким шаром покриває кожну крапельку срібла. Так формуються ці мікроскопічні фотоеміттірующіе осередки, добре ізольовані один від одного (рис. 193). На іншу сторону платівки завдають суцільний шар срібла. Як ти, безсумнівно, здогадуєшся, кожна фотоеміттірующая осередок утворює з цим шаром срібла своєрідний мікроконденсаторів. А тепер подивимося, як така фотоеміттірующая мішень може використовуватися в передавальної телевізійної трубці.
Іконоскоп - попередник сучасних передавальних телевізійних трубок
Найперша електронна передавальна телевізійна трубка, відома під назвою іконоскопа, була винайдена в 1931 році українським дослідником Смелаом Зворикіним. Він був асистентом Бориса Розинга, який в 1907 р у своїй лабораторії першим використав електронно-променеву трубку для прийому зображень. Фотоеміттірующая мішень розміщувалася в глибині задньої частини вакуумної колби, що має досить своєрідну форму. Через плоску стейку розташований поза колби об'єктив проектує передається зображення на фотоеммітірующую мозаїку.
Кожна клітинка мозаїки в залежності від інтенсивності висвітлюють її світлових променів випускає більшу або меншу кількість електронів. Вилітають електрони притягуються анодом-колектором, що представляє собою обложений металевий шар, що покриває бічні стінки колби; позитивний потенціал цього анода притягує елементарні негативні заряди - електрони (рис. 194).
Зі сказаного ти легко доймешь, що кожна фотоеміттірующая осередок в залежності від кількості відданих нею електронів стає більш-менш позитивною. Отже, вона притягує кілька електронів до обкладанні, якій служить провідний шар, нанесений на задню поверхню слюдяною пластинки.
А тепер подивимося, в чому полягає дія електронів, що посилаються електронною гарматою. Сфокусований промінь під впливом розгортки робить рух по рядках і полів. Керований електричними або магнітними нулями, він пробігає по зображення, що проектується на мозаїку. Що ж тоді відбувається? Який вплив надає електронний промінь на кожну фотоеміттірующую осередок, якщо оббігає їх все за 0,04 с?
Так ось, ці електрони нейтралізують позитивний заряд, який світло створює на кожному осередку в інтервалі між двома послідовними проходженнями променя. Втративши позитивний заряд, осередок перестає притягувати електрони з металевої обкладки, розташованої на зворотному боці слюдяною пластинки. Звільнені таким чином електрони проходять через резистор R, котрий поєднує цю обкладку з позитивним полюсом джерела високої напруги. Протікає по резистору ток породжує зміни потенціалу на виведення резистора, з'єднаному з обкладанням. А ці зміни потенціалу пропорційні позитивного заряду осередків, т. Е. Інтенсивності висвітлює їх світла.
Суперіконоскоп
Іконоскоп, однак, має недоліки. Найсерйозніший з них пов'язаний з емісією вторинних електронів. У цьому випадку, як і в тріоді, - я сподіваюся, що ти не забув цього явища, - удар електронів променя, спрямованого на осередки мішені, вибиває з них чимало вторинних електронів. Частина цих електронів, на щастя, притягається анодом-колектором. Але основна частина розподіляється по осередку, де вони притягуються створеним світлом позитивним зарядом.
Тому іконоскоп замінили трубкою кілька іншої конструкції, що отримала назву іконоскопа з перенесенням зображення, або суперіконоскопа. У цій трубці зображення проектується на першу фотоеміттірующую мішень. Вторинні електрони з неї спрямовуються на іншу мішень, зроблену з мозаїки, подібної до тієї, яку я тільки що описав, розповідаючи про іконоскопа. В результаті дії вторинних електронів на мозаїці створюються позитивні заряди.
Я не бачу сенсу докладно описувати будову та принцип роботи, суперіконоскопа, який в наші дні більше вже не застосовується. Зазначу лише, що велика в порівнянні з простим іконоскопом чутливість визначається тим, що Міщеня, на яку проектується світлове зображення, покрита суцільним шаром цезію і не має мозаїчної структури.
суперортикон
Найдосконаліша передає трубка з фотоеміттірующей мішенню - суперортикон (рис. 195). У цій трубці зображення проектується на фотоеміттірующій катод, якому повідомляється великий негативний щодо розташованої за ним мішені потенціал. Мішень зроблена з надзвичайно тонкої (0,1 мм) скляної пластинки, здатної завдяки наявності солен металів проводити електричний струм.
Мал. 195. Конструкція Суперортикон. У гуртках показані потенціали на різних електродах.
Як ти здогадуєшся, ця мета ефективно притягує все електрони, які виходять з фотоеміттірующего катода. Бомбардування притягує таким чином електронами викликає інтенсивний виліт вторинних електронів, які тут же уловлюються дуже тонкою сіткою, встановленої між фотокатодом і мішенню на відстані сотих часток міліметра.
В результаті вильоту вторинних електронів на мішені створюються позитивні заряди, величина яких тим більше, чим сильніше висвітлені відповідні елементи фотокатода. Ці заряди проходять крізь тонку мішень і нейтралізуються електронами переміщається променя, що направляється на мішень електронною гарматою.
Найважливіше полягає в тому, що, досягаючи мішені, ці електрони не викликають емісії вторинних електронів. Електрод, розташований біля мішені і має невеликий потенціал, поводиться як справжній гальмо, що уповільнює рух електронів. Тому вони лише легенько вдаряють по мішені, що запобігає появі вторинних електронів. Частина електронів залишається на мішені і нейтралізує її позитивно заряджені елементи. Решта повертаються до електронної гармати, притягує великими позитивними потенціалами її анодів.
Електронний помножувач
Подумавши, ти легко прийдеш до висновку, що інтенсивність повертається електронного променя обернено пропорційна яскравості відповідних елементів зображення. Адже ми вже відзначили, що чим яскравіше елемент, тим більше позитивний заряд відповідної йому точки на мішені; тому він більше поглинає електронів з приходить променя і, отже, менше їх залишається в возвращающемся промені.
А що робиться з цими електронами, які досягають анода гармати? Тут відбувається незвичайний процес посилення, що виконується електронним помножувачем (рис. 196).
Що це таке? Це пристрій, засноване на використанні явища вторинної емісії. Цілий ланцюжок електродів, що володіють все зростаючим позитивним потенціалом, послідовно притягує електрони. Вилетів з першого електрода електрон потрапляє на другий і вибиває, скажімо, п'ять нових електронів.
Мал. 196. Електронний помножувач, що містить п'ять анодів з послідовно зростаючими потенціалами.
Бомбардуючи третій електрод, кожен з цих електронів вибиває по п'ять інших, в результаті чого їх загальна кількість зростає до 25, і т. Д.
Як бачиш, Незнайкин, це явище приносить тут велику користь, в багатьох інших випадках воно приносить багато шкоди.
З цієї причини в сучасних моделях передавальнихтелевізійних трубок частіше використовують ефект фотопровідності, ніж фотоемісії.
Однією з найбільш широко використовуваних передавальнихтелевізійних трубок став видикон (рис. 197). Зображення тут проектується на металеву пластинку, причому настільки тонку, що вона просвічується.
Так, Незнайкин, металева пластинка пропускає світлові промені до фотопровідних шару, що покриває її зворотний бік. Цей шар, що складається з селену або сульфіду сурми, володіє провідністю, пропорційної інтенсивності падаючого на нього світла.
На мішень такої конструкції подають позитивний потенціал, на кілька десятків вольт перевищує потенціал катода електронної гармати. Електронний промінь фокусується одночасно декількома анодами і магнітним полем, розташованим навколо трубки котушки, яку я на своєму малюнку не зобразив. Котушки, що забезпечують відхилення електронного променя, я теж не намалював.
Мал. 197. Передавальна телевізійна трубка - видикон.
Що ж відбувається, коли зображення проектується на мішень? Проходячи крізь дуже тонку пластинку, промені світла надають ділянкам фотопровідного шару більшу чи меншу провідність. Таким чином, позитивний потенціал пластинки притягає більшу або меншу кількість електронів променя через шар її на зворотному боці. В результаті ця сторона набуває позитивну поляризацію, і кожен елемент має позитивний потенціал, Пропорційний інтенсивності світла на відповідній точці зображення.
Ти легко зрозумієш, що електрони променя, що пробігає по цій поверхні, поглинаються в більшій або меншій кількості відповідно до позитивним потенціалом кожного елемента зображення.
Перш ніж потрапити на фотопровідний шар, електрони променя проходять через дуже тонку сітку, відносно низький потенціал якої сповільнює їх рух. Після такого гальмування вони не викликають емісії вторинних електронів. А ті з них, які були поглинені фотопровідним шаром, де вони нейтралізують позитивні заряди, повертаються на сітку, яка відводить їх до гармати.
Я сподіваюся, що ти, Незнайкин, був дуже уважний до того, що я тобі пояснив, і добре все зрозумів.