Καθοδικός Ρεύματος Οσκιλλοσκόπιο | CRO
Τι είναι ένας Καθοδικός Ακτινογράφος
Ένας Καθοδικός Ακτινογράφος (CRO) είναι ένα όργανο που συνήθως χρησιμοποιείται σε εργαστήρια για την εμφάνιση, μέτρηση και ανάλυση διάφορων μορφών κύματος ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Ο καθοδικός ακτινογράφος είναι ένα πολύ γρήγορο X-Y πλοττέρα που μπορεί να εμφανίσει ένα εισερχόμενο σήμα σε σχέση με το χρόνο ή άλλο σήμα.
Οι καθοδικοί ακτινογράφοι χρησιμοποιούν φωτεινά σημεία που παράγονται από την ράψη του βελός ηλεκτρονίων και αυτό το φωτεινό σημείο κινείται σε απάντηση της μεταβολής της εισερχόμενης ποσότητας. Σε αυτή τη στιγμή, ένα ερώτημα πρέπει να θέσουμε στο μυαλό μας: γιατί χρησιμοποιούμε μόνο έναν βελό ηλεκτρονίων; Η αιτία πίσω από αυτό είναι οι χαμηλές επιπτώσεις του βελού ηλεκτρονίων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ακολούθηση των μεταβολών στις ταχύτατα μεταβαλλόμενες τιμές της εισερχόμενης ποσότητας. Οι γενικές μορφές καθοδικών ακτινογράφων λειτουργούν με τάσεις.
Άρα η εισερχόμενη ποσότητα που αναφέραμε παραπάνω είναι η τάση. Σήμερα, με τη βοήθεια μετατροπέων, είναι δυνατό να μετατρέψουμε διάφορες φυσικές ποσότητες, όπως ρεύμα, πίεση, επιτάχυνση κλπ, σε τάση, έτσι ώστε να μας επιτρέπει να έχουμε οπτικές αναπαραστάσεις αυτών των διαφόρων ποσοτήτων σε καθοδικό ακτινογράφο. Τώρα ας δούμε τις κατασκευαστικές λεπτομέρειες του καθοδικού ακτινογράφου.
Κατασκευή Καθοδικού Ακτινογράφου
Το κύριο μέρος του καθοδικού ακτινογράφου είναι η καθοδική ακτινοβόλη δοχή, η οποία είναι επίσης γνωστή ως το κέντρο του καθοδικού ακτινογράφου.
Ας συζητήσουμε την κατασκευή της καθοδικής ακτινοβόλης δοχής για να κατανοήσουμε την κατασκευή του καθοδικού ακτινογράφου. Βασικά, η καθοδική ακτινοβόλη δοχή αποτελείται από πέντε κύρια μέρη:
Ηλεκτρονικό πυραύλη
Σύστημα πλακών αποκλίνσεων
Φωτεινός οθόνη
Γυάλινη ενδοδοχή
Βάση
Θα χρειαστείτε όλα τα 5 αυτά τα συστατικά για να κατασκευάσετε το δικό σας DIY ακτινογράφο. Θα συζητήσουμε τώρα αυτά τα 5 συστατικά με λεπτομέρεια:
Ηλεκτρονικός Πυραύλης:
Είναι η πηγή του επιταχυνόμενου, ενεργοποιημένου και εστιασμένου βελός ηλεκτρονίων. Αποτελείται από έξι μέρη, δηλαδή θερμαντή, καθόδιο, πλέγμα, προ-επιταχυνόμενη ανόδη, εστιασμένη ανόδη και επιταχυνόμενη ανόδη. Για να επιτευχθεί υψηλή εκπέμψη ηλεκτρονίων, η στρώμα βαρίου οξειδίου (που είναι επενδυμένη στο άκρο του καθόδιου) θερμαίνεται έμμεσα σε μέτρια θερμοκρασία. Μετά από αυτό, οι ηλεκτρόνιοι διασχίζουν ένα μικρό τρύπα που ονομάζεται πλέγμα, το οποίο είναι κατασκευασμένο από νικέλιο. Όπως υποδηλώνει ο όρος, το πλέγμα με την αρνητική προκατάθεση, ελέγχει τον αριθμό των ηλεκτρονίων ή έμμεσα μπορούμε να πούμε την ένταση των εκπεμπομένων ηλεκτρονίων από το καθόδιο. Μετά τη διέλευση του πλέγματος, αυτοί οι ηλεκτρόνιοι επιταχύνονται με τη βοήθεια της προ-επιταχυνόμενης και επιταχυνόμενης ανόδη. Η προ-επιταχυνόμενη και επιταχυνόμενη ανόδη είναι συνδεδεμένες σε κοινή θετική δυναμική 1500 βολτ.
Τώρα, μετά από αυτό, η λειτουργία της εστιασμένης ανόδη είναι να εστιάσει τον βελό των ηλεκτρονίων που παράγεται. Η εστιασμένη ανόδη είναι συνδεδεμένη με προσαρμόσιμη τάση 500 βολτ. Υπάρχουν δύο μέθοδοι εστίασης του βελού ηλεκτρονίων και είναι οι εξής:
Ηλεκτροστατική εστίαση.
Ηλεκτρομαγνητική εστίαση.
Εδώ θα συζητήσουμε λεπτομερώς τη μέθοδο ηλεκτροστατικής εστίασης.
Ηλεκτροστατική Εστίαση
Ξέρουμε ότι η δύναμη σε ένα ηλεκτρόνιο δίνεται από – qE, όπου q είναι η φορά του ηλεκτρονίου (q = 1.6 × 10-19 C), E είναι η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου και το αρνητικό σημάδι δείχνει ότι η κατεύθυνση της δύναμης είναι αντίθετη σε αυτή του ηλεκτρικού πεδίου. Τώρα θα χρησιμοποιήσουμε αυτή τη δύναμη για να παραπλανήσουμε τον βελό ηλεκτρονίων που βγαίνει από τον ηλεκτρονικό πυραύλη. Ας θεωρήσουμε δύο περιπτώσεις:
Περίπτωση Ένα
Σε αυτή την περίπτωση έχουμε δύο πλάκες A και B όπως φαίνεται στο σχήμα.
Η πλάκα A είναι σε δυναμικό +E ενώ η πλάκα B είναι σε δυναμικό –E. Η κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου είναι από την πλάκα A στην πλάκα B κάθετα στις επιφάνειες των πλακών. Οι ισοδυναμικές επιφάνειες είναι επίσης εμφανές στο σχήμα, το οποίο είναι κάθετο στην κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου. Όταν ο βελός ηλεκτρονίων διασχίζει αυτό το σύστημα πλακών, παραπλανάται στην αντίθετη κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου. Ο γωνιακός όριος παραπλάνησης μπορεί να μεταβληθεί εύκολα με την αλλαγή του δυναμικού των πλακών.
Περίπτωση Δύο
Εδώ έχουμε δύο συντροπικούς κυλίνδρους με δυναμικό διαφορά που εφαρμόζεται μεταξύ τους όπως φαίνεται στο σχήμα.
Η αποτελεσματική κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου και των ισοδυναμικών επιφανειών είναι επίσης εμφανής στο σχήμα. Οι ισοδυναμικές επιφάνειες είναι σηματοδοτημένες με κεντρικά σημάδια, τα οποία είναι καμπυλωμένης μορφής. Τώρα εδώ ενδιαφερόμαστε για τον υπολογισμό του γωνιακού όριου παραπλάνησης του βελού ηλεκτρονίων όταν διασχίζει αυτή την καμπυλωμένη ισοδυναμική επιφάνεια. Ας θεωρήσουμε την καμπυλωμένη ισοδυναμική επιφάνεια S όπως φαίνεται παρακάτω. Το δυναμικό στα δεξιά της επιφάνειας είναι +E ενώ το δυναμικό στα αριστερά της επιφάνειας είναι –E. Όταν ένας βελός ηλεκτρονίων είναι εισερχόμενος σε γωνία A στο κάθετο τότε παραπλανάται με γωνία B μετά τη διέλευση της επιφάνειας S όπως φαίνεται στο σχήμα παρακάτω. Το κάθετο συνιστώσα της ταχύτητας του βελού θα αυξηθεί καθώς η δύναμη ενεργεί σε κατεύθυνση κάθετη στην επιφάνεια. Αυτό σημαίνει ότι οι εφαπτομένες ταχύτητες θα παραμείνουν ίδιες, οπότε ισορροπώντας τις εφαπτομένες συνιστώσες έχουμε V1sin (A) = V
