Осциллографическая электронно-лучевая трубка Передающие телевизионные трубки (стр. 2 из 3)

2.1 Передающие телевизионные трубки с накоплением зарядов

2.1.1 Иконоскоп

Важнейшей частью иконоскопа (рис.1а) является мозаика, которая состоит из тонкого листка слюда толщиной 0,025 мм. На одну сторону слюды нанесено большое число изолированных друг от друга мелких серебряных зёрен 4, окисленных и обработанных в парах цезия.

Рис. 1а

Диаметр каждого зерна 0,025мм. Вторая сторона листка слюды покрыта сплошным проводящим слоем, который образует сигнальную пластинку 3. Каждое зерно серебра является катодом миниатюрного фотоэлемента и обкладкой элементарного конденсатора (С₁, С₂, С₃…,С_n), т.к. оно имеет определённую ёмкость по отношению к сигнальной пластинке. Мозаичный фотокатод трансформирует световую энергию, получаемую при проектировании на него изображения, в энергиюэлектрического поля элементарных конденсаторов. В боковом отростке передающей трубки смонтирован электронный прожектор 7, излучающий узкий пучок электронов диаметром около 0,2мм. При помощи отклоняющих катушек 8, по которым протекают пилообразные токи строчной и кадровой разверток, электронный луч 9 перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях по накопительным элементам.

При передаче изображения в иконоскопе протекают сложные электрические процессы, т.к. одновременно происходят фотоэффект и динатронный эффект с поверхности мозаики (вторичная эмиссия).

При рассмотрении физических процессов, протекающих при работе иконоскопа, будет видно, что в системах с накоплением энергии используется большая часть светового потока, тогда как в системах мгновенного действия используется световой поток, падающий только на один элемент. Казалось бы, что КПД систем с накоплением должен быть больше, чем систем мгновенного действия, в число раз, равное числу элементов разложения изображения. При высококачественной передаче изображения по телевидению количество элементов, на которое разбивается изображение, примерно равно 5*10⁵, следовательно, и выигрыш в чувствительности должен быть в 5*10⁵ раз больше по сравнению с трубками мгновенного действия. Практически выигрыш чувствительности в иконоскопе значительно меньше. Это объясняется тем, что только малая часть электронов вторичной эмиссии попадает на второй анод. Фототок в иконоскопе не достигает насыщения, а составляет всего 20-30% его величины, т.к. ускоряющее электрическое поле мозаика – второй анод незначительно. Поэтому коэффициент использования принципа накопления световой энергии примерно равен 2-5%. Однако иконоскоп значительно чувствительнее по сравнению с системами мгновенного действия.

Кроме низкого КПД и требуемой большой освещенности передаваемых изображений объектов, иконоскоп имеет ещё один существенный недостаток, связанный с перераспределением вторичных электронов на мишени. Т.к. большая часть вторичных электронов возвращается на мишень, понижая потенциал мишени тех точек, на которые они попадают, то полезный сигнал снижается. Кроме того, возвращающиеся электроны на поверхности мишени распределяются неравномерно: на нижний участок мишени и на участок, соответствующий окончанию строк, возвращается меньшее число электронов; большее число попадает на средние участки мишени, что приводит к значительному снижению потенциала её средней части и к появлению на изображении черного пятна. [3, стр.68-72]

2.1.2 Супериконоскоп

Супериконоскоп (иконоскоп с переносом изображения). В этой трубке процессы эммитирования фотоэлектронов и накопления зарядов разделены, при чём накопление зарядов происходит в результате вторичной электронной эмиссии под действием фотоэлектронов, что значительно повышает КПД трубки. В супериконоскопе (рис.2) изображение 1 с помощью объектива 2 проектируется не на мозаику, а на сплошной полупрозрачный сурьмяноцезиевый или кислородноцезиевый фотокатод 7.

Рис. 2

Фотоэлектроны под действием однородного электрического поля и поля магнитной линзы 6 переносятся на мозаику сигнальной пластины 4. Электроны, вышедшие из фотокатода под действием ускоряющего поля второго анода 5, выбивают из мозаики 4 вторичные электроны. Коэффициент вторичной эмиссии σ >1. За счёт разности потока, падающего на мишень с фотокатода, и потока вторичных электронов уходящих с мишени на второй анод 5 и рамку 3, на мишени образуется потенциальный рельеф. В качестве мишени применяется пластина из полупроводящего стекла, покрытая с одной стороны плёнкой металла. Дальнейший процесс работы трубки с переносом изображения в темновом режиме аналогичен работе иконоскопа.

В передающих трубках типа супериконоскоп для получения черного участка в конце строк и кадра фотокатод трубки закрывается светонепроницаемой рамкой с прямоугольным отверстием, имеющим размеры несколько меньше чем размер растра передающей трубки. При этом длительность передачи тёмного участка изображения и время обратного хода луча должны быть короче длительности гасящего импульса, который должен по времени перекрывать их. При дальнейшем прохождении видеосигнала по тракту в схеме происходит замешивание и ограничение гасящих импульсов, вершины которых должны находиться на уровне вершин импульсов, образованных при передаче тёмных полосок.

Передающая трубка с переносом изображения по сравнению с иконоскопом имеет следующие преимущества:

1) накопление зарядов происходит с дополнительным вторично-электронным усилением;

2) коэффициент вторичной эмиссии мишени в трубке данного типа
а = 7 -^ 9;

3) изображение проектируется на полупрозрачный сплошной фотокатод, чувствительность которого в 15— 20 раз выше, мозаичного. Это преимущество позволило значительно повысить коэффициент полезного действия телевизионной системы;

4) изображение высокого качества получается при освещенности фотокатода 10—20 лк. Изображение такого же качества можно получить с помощью иконоскопа, но уже при освещенности мозаики 100—150 лк. Таким образом, чувствительность супериконоскопа больше чувствительности иконоскопа в 6—10 раз.

Как иконоскоп, так и трубка с переносом изображения имеют один общий недостаток: вторичные электроны, возвращающиеся на мозаику сигнальной пластины, распределяются на ней неравномерно, поэтому и равновесный потенциал будет неодинаков по всей мозаике. Следовательно, образуется паразитный сигнал, который вызывает потемнение отдельных участков передаваемого изображения (появление черного пятна).

Для уменьшения эффекта черного пятна применяются такие способы:

а) на стенки колбы наносятся дополнительный фотослой, а перед мишенью устанавливают ускоряющий электрод в виде сетка. Дополнительный фотослой освещается извне лампочками-подсветками, при этом создается поток медленных электронов, которые оседают на мишени и снижают ее потенциал одинаково для всех элементов. Регулируя яркость свечения лампочек, освещающих дополнительный фотокатод и напряжение на ускоряющем электроде, можно резко уменьшать паразитный сигнал;

б) устанавливаются два дополнительных электрода, которые располагаются параллельно краям мишени в местах, где заканчивается развертка изображения. На эти электроды подается дополнительное напряжение (несколько вольт). При изменении напряжения на них изменяется электрическое поле вблизи мишени. Вследствие этого перераспределяется поток, медленных электронов на тех участках мишени, на которых ощущается недостаток электронов, и заряд мишени выравнивается.

Трубки с дополнительным фотокатодом и дополнительными электродами ЛИ-101 применяются в основном для студийных передач. В трубках ЛИ-101 в качестве фотокатода применен вновь разработанный высокочувствительный (100 мка1лм) многощелочной фотокатод. Все это дало возможность повысить чувствительность трубок ЛИ-101 по сравнению с ЛИ-7 в два раза и практически ликвидировать паразитный сигнал в виде черного пятна. [3, стр.73-80]

2.1.3 Ортикон

Рассмотрим принцип действия ортикона, упрощенная схема которого показана на рис.3. Электронный луч 12 прожектора 8, 9 и 10 отклоняется катушками 5 и обегает мозаику 3 так же, как и в иконоскопе. В ортиконеспециальный электрод 4 создает тормозящее поле для электронного коммутирующего луча, поэтому скорость электронов при подходе к мишени понижается настолько, что электроны луча не в состоянии выбить из мишени вторичные электроны (коэффициент вторичной эмиссии о < 1). Под действием электронов коммутирующего луча потенциал мозаики понижается и становится несколько ниже потенциала катода. После этого электроны луча отражаются от мозаики и возвращаются на коллектор,

потенциал, которого выше потенциала мозаики. Если мозаика не освещена, то устанавливается равновесное состояние, при котором количество электронов, приходящих с лучом к мозаике, равно количеству электронов, возвращающихся на коллектор, и сигналы изображения на нагрузочном резисторе отсутствуют.