Электростатическая фокусировка луча

Электростатическая фокусировка луча осуществляется электронной пушкой, состоящей из ряда никелевых цилиндров, расположенных соосно (рис. 10.22).

Катод К представляет собой цилиндр, на торцевую поверхность которого нанесен оксидный слой, являющийся источником электронов при нагреве цилиндра за счет протекания тока по вольфрамовой нити подогревателя П. Модулятор М пред­ставляет собой цилиндр, дно которого имеет отверстие, через которое проходят электроны. Модулятор выполняет функции, аналогичные функции управляющей сетки в электронной лампе. На него подается отрицательное напряжение относи­тельно катода, изменяя которое, можно изменять высоту потенциального барьера вблизи поверхности катода и тем самым управлять силой тока луча. Первый анод At и второй анод А₂ представляют собой цилиндры с перегородками, имеющими отверстия. На первый анод относительно катода подается положительное напря­жение U_a1, на второй анод — напряжение U_a2 > U_a1- Структура, содержащая катод, модулятор и два анода, аналогична структуре тетрода. Поэтому такую пушку на­зывают тетрадной. В этой структуре из-за различия потенциалов электродов воз­никают неоднородные электрические поля между модулятором и первым анодом, а также между первым и вторым анодами. На рис. 10.22 пунктиром показаны эк­випотенциальные линии этих полей. Неоднородные электрические поля называ­ют электронными линзами. Таким образом, электронная пушка представляет со­бой электронно-оптическую систему, состоящую из электростатических линз Л, и Л₂, преломляющих траектории движения электронов подобно тому, как опти­ческие линзы преломляют световой поток.

Электроны, покинувшие катод с разных точек его поверхности, влетают в поле первой линзы под разными углами. На участке левее сечения а на электроны дей­ствуют силы, прижимающие их к оси пушки. Чем дальше расположена точка, из которой вышел электрон, от центра катода, тем больше сила, прижимающая этот электрон к оси пушки. На участке правее сечения а на электроны действуют силы, отталкивающие их от оси пушки. Может показаться, что эти воздействия компен­сируют друг друга, но это не так. Преломляющее воздействие собирающей части линзы преобладает над воздействием рассеивающей части линзы, так как электро­ны пролетают через линзу с возрастающей скоростью, поэтому в фокусирующей части линзы они находятся большее время, чем в расфокусирующей. В результа­те электроны покидают поле первый линзы со скоростями, направленными к оси пушки, и пересекают ее в точке F₁.

Пройдя точку F₁ электроны влетают в поле второй линзы в виде расходящегося пучка. На участке левее сечения b на них действуют силы, прижимающие элект­роны к оси пушки, а на участке правее сечения b — отталкивающие. При этом из-за того, что электроны движутся с возрастающей скоростью, фокусирующее действие линзы Л₂ преобладает над расфокусирующим, и пучок электронов фокусируется в точке F₂, которая располагается на экране трубки. Изменением напряжения на первом аноде, которое составляет сотни вольт, можно изменять положение точек F₁ и F₂. Поэтому первый анод называется фокусирующим. На вто­рой анод относительно катода подается постоянный высокий потенциал поряд­ка нескольких киловольт, благодаря чему на участке от катода до второго анода существует ускоряющее поле, направленное вдоль оси трубки. Поэтому второй анод называют ускоряющим.

На электроды пушки подаются напряжения от одного источника E_и.п. Величи­на этих напряжений устанавливается с помощью делителя напряжения. Такой способ обладает существенным недостатком. Если менять U_a1, то изменяется вы­сота потенциального барьера около катода, а следовательно, ток луча. Если менять U_м, то изменяется положение точки F₁ а следовательно, положение точки F₂. Чтобы избавиться от этого недостатка, в ЭЛП вводят ускоряющий электрод УЭ, располагая его между модулятором и первым анодом и соединяя со вторым ано­дом (рис. 10.23).

УЭ экранирует катод от первого анода, ослабляя его действие на потенциальный барьер у катода. Такая пушка называется пеюподной.