Покоренный электрон - [54]
Б. Л. Розинг, мечтая изобрести прибор для передачи изображений по проводам, старался приспособить катодную трубку для этого своего изобретения. Л. И. Мандельштам и Д. А. Рожанский, понимая, что необычайная чувствительность электронного луча окажется незаменимой при различных исследованиях, трудились, чтобы найти практическое применение катодной трубке. А для этого было необходимо научиться управлять электронным лучом и заставить его «рисовать» или «писать».
Такой способ они нашли, и катодная трубка превратилась в электроннолучевую трубку, которая послужила родоначальницей новой обширной семьи электронных приборов: электроннолучевого осциллоскопа, кинескопа, иконоскопа, электронного микроскопа и многих других замечательных приборов.
Современная электроннолучевая трубка имеет форму колбы с длинным горлом и широким, слегка выпуклым, дном. Дно трубки покрыто люминофором, то есть веществом, способным светиться под действием электронного луча. Обычно для этой цели применяют кремнистые цинк или кадмий. Дно трубки служит экраном, на котором исследователь наблюдает светящийся след электронного пучка.
Для получения мощного электронного луча и фокусировки его, то есть для образования на экране маленького ярко светящегося пятнышка служит электронная пушка, которая помещена в узкой части колбы против экрана (рис. 70).
Рис. 70. Схематическое изображение электроннолучевой трубки.
Катод электронной пушки выполнен в виде металлического стаканчика, обращенного дном к экрану. Изнутри стаканчик подогревается миниатюрной электрической печкой, а снаружи на его дно нанесено немного состава, легко испускающего электроны при нагревании, — он-то и служит источником электронов.
Анод делают обычно в виде двух цилиндров, по оси которых проходит пучок электронных лучей. На цилиндры подают такие напряжения, что образуемое ими электрическое поле приобретает свойство линзы, оно собирает их в одну точку на экране.
Электроны, вылетающие из катода во все стороны расходящимся пучком лучей, проходя сквозь цилиндры анода, не только ускоряются, но и изменяют свой путь. Расходящийся пучок лучей становится сходящимся и дает яркую и маленькую звездочку на экране. Электронная линза фокусирует поток электронов так же, как стеклянная линза — световой поток (рис. 71).
Рис. 71. Схематическое изображение электронной пушки: К — катод, С — управляющий электрод, А1 и А2 — аноды, Б — стенка трубки.
Между катодом и анодом помещается еще один, также цилиндрический, электрод. Он называется управляющим электродом и играет такую же роль, как сетка в электрической лампе. Подавая на него то или иное положительное или отрицательное напряжение, можно регулировать число электронов, проходящих к аноду и, следовательно, изменять Яркость пятнышка на экране. Достаточно большое отрицательное напряжение на управляющем электроде вообще прекращает доступ электронов к экрану, то есть «запирает» электронный луч.
Чтобы электронный луч приобрел «дар рисования», трубку снабдили дополнительным устройством, которое заставило луч бегать по экрану и чертить на нем линии, фигуры, знаки.
Такое «рисующее» устройство располагается сразу же за анодами. Оно состоит из двух пар металлических пластинок. Первая пара пластинок поставлена вертикально, следующая за ней — горизонтально.
От каждой пластинки сделан вывод наружу (рис. 70).
Если к вертикальным пластинкам присоединить провода от какого-либо источника тока, то одна пластинка получит положительный заряд, другая — отрицательный, а электронный луч изогнется и отклонится в сторону положительной пластины. Светящаяся точка переместится от одного края экрана к другому, но, как только напряжение снимут, светящаяся точка вновь вернется на прежнее место.
Заряды, подведенные к вертикальным пластинам, заставляют точку двигаться вправо и влево.
Разумеется, незачем включать ток вручную. Это с большим успехом сделает специальная радиолампа, называемая тиратроном, соединенная с конденсатором. Она автоматически очень точно включает и выключает ток, причем подача напряжения на вертикальные пластины происходит в таком порядке: сначала конденсатор постепенно заряжается, и напряжение плавно нарастает; электронный луч, а вместе с ним и светящаяся точка на экране, так же плавно бегут слева направо. Потом конденсатор, а вместе с ним и пластины разом разряжаются, и точка прыгает назад. Затем все начинается сначала — плавное движение в одну сторону и стремительный скачок в обратную.
Частотой перескоков светящейся точки вправо и влево можно управлять по желанию. При быстрой смене зарядов, благодаря инерции зрения и остаточного свечения люминофора, на экране получается светящаяся прямая горизонтальная линия определенной длины.
Разумеется, рассматривать ровную горизонтальную линию — занятое бесполезное. Поэтому действия только одних вертикальных пластин мало.
Надо дать работу и горизонтальным пластинам и заставить электронный луч двигаться вверх и вниз. Присоединим к ним провода от городской осветительной сети, в которой течет переменный ток. Следуя колебаниям напряжения переменного тока, положительные и отрицательные заряды на горизонтальных пластинах станут сменять друг друга 100 раз в секунду.
