Katedrala Raio Oskiloskopio | CRO

Kio estas Katedra Rada Osciiloskopo

Katedra Rada Osciiloskopo (CRO) estas instrumento ĝenerale uzata en laboratorio por montri, mezuri kaj analizi diversajn ondformojn de elektraj cirkvitoj. Katedra rada osciiloskopo estas tre rapida X-Y desegnisto, kiu povas montri eniga signalon kontraŭ tempo aŭ alia signalo.

Katedraj radaj osciiloskopoj uzas lumantajn punktojn, kiuj estas produktitaj per frapado de elektronstralo, kaj tiu lumanta punkto moviĝas responde al vario en la eniga kvanto. Tiam unu demando devus esti en nia menso, kial ni nur uzas elektronstralon? La kaŭzo estas malalta efiko de elektronstralo, kiu povas esti uzata por sekvi la ŝanĝojn en la momentaj valoroj de rapide ŝanĝiĝanta eniga kvanto. La ĝeneralaj formoj de katedra rada osciiloskopo funkciigas sur voltoj.

Do la eniga kvanto, pri kiu ni parolis supre, estas volto. Nuntempe, kun la helpo de transduktoroj, estas eble konverti diversajn fizikajn kvantojn, kiel kuranton, presecon, akcelon ktp al volto, do ĝi ebligas nin havi vizualajn reprezentadojn de tiuj diversaj kvantoj sur katedra rada osciiloskopo. Nun rigardu la konstruajn detalojn de la katedra rada osciiloskopo.

Konstruo de Katedra Rada Osciiloskopo

La ĉefa parto de katedra rada osciiloskopo estas la katedra rada tubo, ankaŭ konata kiel la koro de katedra rada osciiloskopo.

Diskutu la konstruon de katedra rada tubo por kompreni la konstruon de katedra rada osciiloskopo. Fundamenta la katedra rada tubo konsistas el kvin ĉefaj partoj:

1. Elektronpisto

2. Defleksa plakosistemo

3. Fluoresca ekraneto

4. Vitra envoluto

5. Bazo

Vi bezonas ĉiujn 5 el tiuj komponantoj por konstrui vian propran DIY osciiloskopon. Ni nun diskutos tiujn 5 komponantojn en detalo:

Elektronpisto:
Ĝi estas la fonto de akcelita, energiita kaj fokusita stralo de elektronoj. Ĝi konsistas el ses partoj, nome heatero, katodo, gratilo, antaŭakcela anodo, fokusanta anodo kaj akcela anodo. Por atingi altan emision de elektronoj, la bariumoksid-layo (kiu estas deponebla sur la fino de la katodo) estas nekte varmeta je modera temperaturo. Post tio la elektronoj pasas tra malgranda foriro nomita kontrola gratilo, farita el nikelo. Kiel la nomo sugestas, la kontrola gratilo kun sia negativa polarigo, kontrolos la nombron de elektronoj aŭ indirekte ni povas diri la intensivon de emititaj elektronoj el la katodo. Post la pasado tra la kontrola gratilo, tiuj elektronoj estas akcelitaj per la helpo de antaŭakcela kaj akcela anodoj. La antaŭakcela kaj akcela anodoj estas konektitaj al komuna pozitiva potencialo de 1500 voltaj.

Nun post tio, la funkcio de la fokusanta anodo estas fokusigi la stralon de la produktitaj elektronoj. La fokusanta anodo estas konektita al regulebla volto de 500 voltaj. Nun estas du metodoj por fokusigi la elektronstralon, kaj ili estas skribitaj sube:

1. Elektrostatika fokusado.

2. Elektromagnetika fokusado.

Ĉi tie ni diskutos la elektrostatikan fokusadmetodon en detalo.

Elektrostatika Fokusado
Ni scias, ke la forto sur elektrono estas donita per – qE, kie q estas la ŝarĝo sur elektrono (q = 1.6 × 10-19 C), E estas la elektra kampo intensivo kaj la negativa signo montras, ke la direkto de forto estas en kontraŭa direkto al tiu de elektra kampo. Nun ni uzos ĉi tiun forton por defleksi la stralon de elektronoj venantaj el elektronpisto. Konsideru du kazojn:

Unua Kazo
En ĉi tiu kazo ni havas du plakojn A kaj B kiel montrite en la figuro.

La plako A estas je potencialo +E dum la plako B estas je potencialo –E. La direkto de elektra kampo estas de plako A al plako B je orta angulo al la surfacoj de la plako. La equipotencialaj surfacoj ankaŭ estas montritaj en la diagramo, kiuj estas perpendikularaj al la direkto de elektra kampo. Kiam la stralo de elektrono pasas tra ĉi tiu plakosistema, ĝi deflektiĝas en la kontraŭa direkto de elektra kampo. La deflekta angulo povas facile variigi per ŝanĝado de la potencialo de la plakoj.

Dua Kazo
Ĉi tie ni havas du koncentrikajn cilindrojn kun potenciala diferenco aplikiĝinta inter ili kiel montrite en la figuro.

La rezulta direkto de elektra kampo kaj la equipotencialaj surfacoj ankaŭ estas montritaj en la figuro. La equipotencialaj surfacoj estas markitaj per punktlinioj, kiuj estas kurbitaj en formo. Nun ĉi tie ni interesas en kalkulado de la deflekta angulo de elektronstralo, kiam ĝi pasas tra ĉi tiu kurba equipotenciala surfaco. Konsideru la kurban equipotencialan surfacon S kiel montritan sube. La potencialo de la dekstra flanko de la surfaco estas +E, dum la potencialo de la maldekstra flanko de la surfaco estas –E. Kiam stralo de elektrono estas incidenta je angulo A al la normalo, ĝi deflektiĝas je angulo B post pasado tra la surfaco S kiel montrite en la figuro sube. La normala komponanto de veloscio de la stralo pligrandigos, ĉar forto agas en s direkto normala al la surfaco. Tio signifas, ke la tangentaj velocioj restos samaj, do per egalaĵo de la tangentaj komponantoj ni havas V1sin (A) = V2sin(B), kie V1 estas la komenca velocio de la elektronoj, V2 estas la velocio post pasado tra la surfaco. Nun ni havas rilaton kiel sin(A)/sin(B)=V2 / V1.
Ni povas vidi el la supra ekvacio, ke estas kurbiĝo de la elektronstralo post pasado tra la equipotenciala surfaco. Do ĉi tiu sistemo ankaŭ estas nomata fokusada sistemo.

Elektrostatika Defleksado
Por trovi la esprimon por la defleksado, konsideru sistemon kiel montrite sube:


En la supra sistemo ni havas du plakojn A kaj B, kiuj estas je potencialo +E kaj 0 respektive. Ĉi tiuj plakoj ankaŭ estas nomataj deflekta plako. La kampo produktita de ĉi tiuj plakoj estas en la direkto de pozitiva y-akso kaj estas neniu forto laŭ la x-akso. Post la deflekta plako ni havas ekranon, tra kiu ni povas mezuri netan deflekton de la elektronstralo. Nun konsideru stralon de elektrono venantan laŭ la x-akso kiel montrite en la figuro. La stralo deflektiĝas je angulo A, pro la prezento de elektra kampo kaj la defleksado estas en la pozitiva direkto de y-akso kiel montrite en la figuro. Nun derivu esprimon por defleksado de ĉi tiu stralo. Per la konservo de energio, ni havas perdo de potenciala energio, kiam la elektrono moviĝas de katodo al akcela anodo, devas esti egalaj al gajno en kineta energio de elektrono. Matematike ni povas skribi,

Kie, e estas la ŝarĝo sur elektrono,
E estas la potenciala diferenco inter la du plakoj,
m estas la maso de elektrono,
kaj v estas la velocio de la elektrono.
Tiel, eE estas perdo de potenciala energio kaj 1/2mv1/2 estas la gajno en kineta energio.
El ekvacio (1) ni havas veloción v = (2eE/m)1/2.
Nun ni havas elektran kampon intensivon laŭ la y-akso estas E/d, do la forto aktanta laŭ la y-akso estas donita per F = eE/d, kie d estas la disdivido inter la du deflekta plakoj.
Pro ĉi tiu forto la elektrono deflektos laŭ la y-akso kaj lasu la deflekton laŭ y-akso esti D, kiu estas markita sur la ekranon kiel montrite en la figuro. Pro la forto F estas neta supreniranta akcelo de la elektrono laŭ pozitiva y-akso kaj ĉi tiu akcelo estas donita per Ee/(d × m). Ĉar la komenca velocio laŭ pozitiva y-direkto estas nul, do per ekvacio de moviĝo ni povas skribi la esprimon de dislokado laŭ y-akso kiel,

Ĉar la velocio laŭ la x-direkto estas konstanta, do ni povas skribi dislokadon kiel,

Kie, u estas la velocio de elektrono laŭ x-akso.
El ekvacioj 2 kaj 3 ni havas,

Kiu estas la ekvacio de trajektorio de la elektrono. Nun per diferencigo de la ekvacio 4 ni havas pendeco, do

Kie, l estas la longeco de la plako.
Defleksado sur la ekranon povas esti kalkulita kiel,

Distanco L estas montrita en la supra figuro. Finara esprimo de D povas esti skribita kiel,