Svepparönduskjáinn | SRA
Hva er ein katódstráloskópi?
Ein katódstráloskópi (CRO) er eitt fyrirbæri sem vanalega er notað í verkstöð til að sýna, mæla og greina ýmsar bólguform af rafkerfum. Katódstráloskópi er mjög hratt X-Y teiknari sem getur sýnt inntaksmerki gegn tíma eða annað merki.
Katódstráloskópar nota ljós punkta sem eru framleiddir með því að hitta beinstraup elektróna og þessi ljóspunkt fer á við breytingar á inntaksstærð. Þegar nú kemur spurningin upp í hug okkar að hvaða ástæðu við notum aðeins elektrónabeinstraup? Ástæðan liggur í lága áhrifum elektrónabeinstraupsins sem má nota til að fylgja brottnámum á flýtandi inntaksstærð. Almennir gerðir af katódstráloskópi virka á spennu.
Svo inntaksstærðin sem við höfum talað um yfir er spenna. Nú á dögum er með hjálp þýðara mögulegt að umbreyta ýmsum eðlisstærðum eins og straum, dreifni, skyndun o.fl. í spennu, svo við getum haft sjónlegt framsetningu á þessum ýmsum stærðum á katódstráloskópi. Látum okkur nú skoða smíðakerfið á katódstráloskópi.
Smíðakerfi katódstráloskóps
Aðalhluti katódstráloskóps er katódstrálatrúba sem er einnig kend sem hjarta katódstráloskóps.
Látum okkur nú skoða smíðakerfi katódstrálatrúbunnar til að skilja smíðakerfi katódstráloskóps. Að grunni sett er katódstrálatrúban samsett af fimm aðalhlutum:
Elektrónveiting
Veggjarkerfi flækju
Lyktarskjá
Glasafangi
Botn
Þú þarft allar 5 þessa hluta til að byggja þitt eigið DIY oskópi. Við munum nú skoða þessa 5 hluti í smáatriðum:
Elektrónveiting:
Þetta er upphaf veitingar af fluttum, orkuðum og fokustum elektrónastráum. Hann inniheldur sex hluti, náml. hita, katód, gitter, forhöfnunaranóðu, fokusanóðu og höfnunaranóðu. Til að fá hátt útskot af elektrónum er lag af baryumoxíð (sem er depilt á enda katódsins) óbeint hitað við miðlungslega hitastig. Elektrónarnir fara síðan í gegnum litla augu kallað gitter sem er gerð af nikkel. Sem nafnið bendir á styra gitterinu með neikvæðum spönnun, fjölda elektróna eða indirekt styrk fyrir komandi elektróna frá katódi. Eftir að hafa farið í gegnum gitterinu eru elektrónarnir hafnað með hjálp forhöfnunaranóðu og höfnunaranóðu. Forhöfnunaranóðu og höfnunaranóðu eru tengdar sama jákvæðu spönnun 1500 volt.
Nú eftir þetta er virkni fokusanóðunnar að fokusa stráum elektróna sem er framleiddur. Fokusanóðan er tengd reglubarri spönnun 500 volt. Nú eru tvær aðferðir til að fokusa elektrónastráuma og eru lýstar hér fyrir neðan:
Strofasamþætting.
Magnstöðluð samþætting.
Hér munum við skoða strofasamþættingaraðferð í smáatriðum.
Strofasamþætting
Við vitum að áhrif á elektrón eru gefin af – qE, þar sem q er spenna á elektrón (q = 1.6 × 10-19 C), E er strofaefnis og neikvæð merki bendir á að átt áhrifa sé móttegns efni strofaefnis. Nú munum við nota þessa áhrifa til að vika stráum elektróna sem kemur úr elektrónaveiting. Skoðum nú tvö tilfelli:
Tilfelli Eitt
Í þessu tilfelli höfum við tvær plötur A og B eins og myndin sýnir.
Plötan A er á spönnu +E en plötan B er á spönnu –E. Átt á strofaefnis er frá plötunni A til plötunnar B hornrétt á yfirborð plátanna. Jafnstöðusvæðin eru líka sýnd á myndinni sem er hornrétt á átt strofaefnis. Þegar stráum elektróna fer í gegnum þetta plátakerfi víkir hann í móttegns átt strofaefnis. Víkkhornið er auðvelt að breyta með því að breyta spönnun plátanna.
Tilfelli Tvö
Hér höfum við tvær samhliða silindra með spönnudiffran á milli þeirra eins og myndin sýnir.
Átt á strofaefnis og jafnstöðusvæðin eru líka sýnd á myndinni. Jafnstöðusvæðin eru merkt með brotthrútur línum sem eru boguð. Nú er okkur áhugaverð að reikna víkkhorni elektrónastráums þegar hann fer í gegnum þetta boguð jafnstöðusvæði. Skoðum nú boguð jafnstöðusvæði S eins og sýnt er hér fyrir neðan. Spönnin á hægri hlið svæðisins er +E en spönnin á vinstri hlið svæðisins –E. Þegar stráum elektróna fer inn á horni A við normann þá víkir hann á horni B eftir að hafa ferð í gegnum svæði S eins og sýnt er á myndinni hér fyrir neðan. Norminn hliður á hraða stráumsins mun auka vegna að áhrifi er í átt normans. Það merkir að snertuhraðar munu vera sömu, svo með því að jafna snertuhraða höfum við V1sin (A) = V2sin(B), þar sem V1 er upphafshraði elektróna, V2 er hraði eftir að hafa ferð í gegnum svæðið. Nú höfum við tengsl sem sin(A)/sin(B)=V2 / V1.
Við sjáum af ofangreindu jöfnunni að það er bogningur á elektrónastráumi eftir að hafa ferð í gegnum jafnstöðusvæði. Því er þetta kerfi líka kölluð fokuseringarkerfi.
Strofaflækja
Til að finna út orða fyrir flækju, skoðum við kerfi eins og sýnt er hér fyrir neðan:
Í ofangreindu kerfi höfum við tvær plötur A og B sem eru á spönnu +E og 0 tiltekkt. Þessar plötur eru líka kölluð flækjuplötur. Efnið sem eru framleidd af þessum plötum er í átt jákvæðs y-ás og það er engin áhrif á x-ás. Eftir flækjuplötur höfum við skjá sem við getum mælt netflækju elektrónastráums. Nú skoðum stráum elektróna sem kemur langs x-ás eins og sýnt er á myndinni. Stráuminn víkir á horni A, vegna til staðarverðar strofaefnis og flækjan er í jákvæð átt y-ás eins og sýnt er á myndinni. Nú skulum við leiða út orða fyrir flækju þessa stráums. Með varðhaldi energiu, höfum við tap á potensialegri orku þegar elektrón fer frá katódi til höfnunaranóðu skal vera jafnt við aukningu kinetísks orku elektróns. Stærðfræðilega getum við skrifað,
Þar sem, e er spenna á elektrón,
E er spönnudiffran milli tveggja plátanna,
m er massa elektróns,
og v er hraði elektróns.
Þannig, eE er tap á potensialegri orku og 1/2mv1/2 er aukning kinetísks orku.
Úr jöfnu (1) höfum við hraða v = (2eE/m)1/2.
Nú höfum við strofaefnis á jákvæða y-ás er E/d, þannig að áhrif á jákvæða y-ás er gefin af F = eE/d þar sem d er aðstæða milli tveggja flækjuplátanna.
Vegna þessa áhrifs víkir elektróninn á jákvæða y-ás og látum flækju á jákvæða y-ás vera jöfn D sem er merkt á skjánum eins og sýnt er á myndinni. Vegna áhrifs F er það net aukning á hraða elektróns á jákvæða y-ás og þessi aukning er gefin af Ee/(d × m).Þar sem upphafshraði á jákvæða y-ás er núll þá getum við skrifað orða fyrir fjarlægð á jákvæða y-ás eins og,
Þar sem hraði á x-ás er fastur þá getum við skrifað fjarlægð sem,
Þar sem, u er hraði elektróns á x-ás.
Úr jöfnu 2 og 3 höfum við,
Sem er jafnan fyrir spor elektróns. Nú með að deilda jöfnu 4 höfum við halla þ.e.a.s.
Þar sem, l er lengd plátunnar.
Flækja á skjánum getur verið reiknuð sem,
