Skopju tal- Raqma tal-Katodu | CRO

X'issa Cathode Ray Oscilloscope?

Il-Cathode Ray Oscilloscope (CRO) hu l-instrument li ġeneraliżment użu fl-abjad tal-laboraturju biex jippreżenti, jimmis u jaqra diversi formi tal-ondi ta’ ċirkwiti elettriku. Il-cathode ray oscilloscope huwa plotter X-Y ħafif li jista’ jippreżenti segnali tal-input kont il-ħin jew segnal oħrajn.

Il-cathode ray oscilloscopes jistgħu jipproduċu punti luminosi li jingħadu mill-beam tal-elektroņi, u dan il-punt luminos jiġi mmutat fi rispons għal varjazzjonijiet fil-kwantità tal-input. Hawn, ssejjaħ xewqa tista’ tiftaħ f’postna li niftaħlu x-xejn inhu nużaw biss beam tal-elektroņi? Ir-raġuni hawn taħt hija l-effetti żgħar tas-silġ tal-elektroņi li jistgħu jiġu użati biex jittieħdu kunsidiranza tal-valuri instanżi tal-kwantità tal-input li tgħaddi skont. Il-formi ġenerali ta’ cathode ray oscilloscope jopraw fuq voltaggi.

Allura l-kwantità tal-input li dħaltu nsibt fil-fuq hi l-voltàġġ. Isemma, bil-għajnuna ta’ transducers, hija possibbli li nkunvertu diversi kwantità fizika kif kurrent, pressjoni, akċelerazzjoni u aktar għal voltàġġ, li tħalli lanqas naqdi viswal ta’ dawn il-kuwanita diversi fuq cathode ray oscilloscope. Issa nara l-dettagli konstruttivi tal-cathode ray oscilloscope.

Konstrukzjoni tal-Cathode Ray Oscilloscope

Il-parti prinċipali tal-cathode ray oscilloscope huma l-cathode ray tube, li anki jgħidulha l-ħal tal-cathode ray oscilloscope.

Diktu l-konstrukzjoni tal-cathode ray tube biex nifhmuhom l-konstrukzjoni tal-cathode ray oscilloscope. Bbażiċament, il-cathode ray tube konsisti minn ħames parts:

1. Electron gun

2. Deflection plate system

3. Fluorescent screen

4. Glass envelope

5. Base

Għandek tkun qiegħed blu hemm dawn l-5 komponenti biex tbini l-DIY oscilloscope tiegħek. Nidħolu l-5 komponenti hawn taħt:

Electron Gun:
Huwa l-oġġett tal-beam tal-elektroņi imqassmu, imenerġizzat u ifokusat. Huwa konsisti minn sitta parti, li huma heater, cathode, grid, pre-accelerating anode, focusing anode u accelerating anode. Biex inġibu l-emissjoni għoli tal-elektroņi, il-strata ta’ barium oxide (li tdepona fuq is-silġ tal-cathode) tiġi mhux direttament imħallas f’tempjeratura modera. L-elektroņi wara dan jpassjaw tridaxxel maqsud b’ismu control grid, li huwa magħmul minn nickel. Kif l-ismu jindika, il-control grid, bl-bias negattiv, jikkontrolla t-tnejn tal-elektroņi, jew indirectament nistgħu nqolu l-intensità tal-elektroņi emituti mill-cathode. Wara li jpassjaw l-control grid, dawn l-elektroņi jiġu imqassmu bl-għajnuna tal-pre-accelerating u accelerating anodes. Il-pre-accelerating u accelerating anodes huma mmixqu mal-potenzjal posittiv komuni ta’ 1500 volts.

Issa wara dan, il-funzjoni tal-focusing anode hija li tfoksi l-beam tal-elektroņi li ġejjin. Il-focusing anode hija mmixxa mal-voltàġġ adjustabbli ta’ 500 volts. Issa hemm żewġ metodi ta’ fokuss tagħhom l-beam tal-elektroņi, u huma kitbija hawn taħt:

1. Electrostatic focusing.

2. Electromagnetic focusing.

Hawn niddiskutu l-electrostatic focusing method fit-tajjeb.

Electrostatic Focusing
Nafu li l-forza fuq l-elektroņi tiġi data minn – qE, fejn q huwa l-każ fuq l-elektroņi (q = 1.6 × 10-19 C), E huwa l-intensità tal-kamp elettriku, u s-sejjaħ negattiv jindika li l-direzzjoni tal-forza hi l-oppostu ta’ din tal-kamp elettriku. Issa nużaw din il-forza biex nidefflu l-beam tal-elektroņi li jgħelu mill-electron gun. Jidħolu żewġ kasijiet:

Kaz Uno
F'dak il-każ għandna żewġ plakkati A u B kif mostrati fis-silġ.

Il-plakka A hija fuq potenzjal +E mentri l-plakka B hija fuq potenzjal –E. Id-direzzjoni tal-kamp elettriku hija minn A għal B permezz ta’ l-surfa ta’ l-plakkati. Is-surfi ta’ potenzjal identi huma anki mostrati fis-silġ, li huma perpendikulari għall-direzzjoni tal-kamp elettriku. Meta l-beam tal-elektroņi jpassja tridaxxel dan is-sistema ta’ plakkati, jidefflu fil-direzzjoni opposta tal-kamp elettriku. L-anġlu tad-deflessjoni jista’ jkun varjat b’silġet l-potenzjal tal-plakkati.

Kaz Tieni
Hawn għandna żewġ silġinders konċentriku b’differenza ta’ potenzjal applikata bejnhom kif mostrati fis-silġ.

Id-direzzjoni reżultanti tal-kamp elettriku u s-surfi ta’ potenzjal identi huma anki mostrati fis-silġ. S-surfi ta’ potenzjal identi huma markati b’dotted lines li huma mċurba. Issa hawn nixtiequ niksbtru l-anġlu tad-deflessjoni tal-beam tal-elektroņi meta jpassja tridaxxel din is-silġ ta’ potenzjal identi. Jidħolu s-silġ ta’ potenzjal identi S kif mostrat hawn taħt. Il-potenzjal fuq is-silġ ta’ dehen huwa +E mentri l-potenzjal fuq is-silġ ta’ sinistra huwa –E. Meta beam tal-elektroņi jinkidu bl-anġlu A għal normal, jidefflu bl-anġlu B wara jpassja tridaxxel is-silġ S kif mostrat fis-silġ hawn taħt. Il-komponenti normali tal-veloċità tal-beam se jzxidu waqt li t-talbija toħlo fil-direzzjoni normali għal is-silġ. Dhef, il-veloċità tanġenti huma jibqgħu l-istess, allura billi neqegħdu l-komponenti tanġenti għandna V1sin (A) = V2sin(B), fejn V1 huwa l-veloċità inizjali tal-elektroņi, V2 huwa l-veloċità wara jpassja tridaxxel is-silġ. Issa għandna relazzjoni bħala sin(A)/sin(B)=V2 / V1.
Nistgħu nara mill-equation hawn fuq li jkun hemm ikbar tal-beam tal-elektroņi wara jpassja tridaxxel is-silġ ta’ potenzjal identi. Allura din is-sistema tissejjaħ ukoll sistema ta’ fokuss.

Electrostatic Deflection
Biex ninsabu l-espressjoni għad-deflessjoni, jidħolu sistem kif mostrat hawn taħt:


Fis-sistema hawn fuq għandna żewġ plakkati A u B li huma fuq potenzjal +E u 0 rispettivament. Dawn il-plakkati huma anki msejħin deflection plates. Il-kamp prodott minn dawn il-plakkati huwa fid-direzzjoni positiva ta’ y axis u m’hemmx forza fl-axis x. Wara l-deflection plates għandna l-skreen permezz ta’ l-ħal nistgħu nimmsmu l-deflessjoni netta tal-beam tal-elektroņi. Issa jidħolu beam tal-elektroņi li jinkidu fl-axis x kif mostrat fis-silġ. Il-beam jidefflu bl-anġlu A, għal presenza tal-kamp elettriku, u l-deflessjoni hi fid-direzzjoni positiva ta’ y axis kif mostrat fis-silġ. Issa jidħolu derivaw l-espressjoni għad-deflessjoni ta’ din il-beam. Billi neqegħdu l-enerġija, għandna l-perda ta’ enerġija potenzjali meta l-elektroņi jimxi minn cathode sal-accelerating anode għandha tkun ugwal għal l-għadba ta’ l-enerġija kinetika tal-elektroņi. Matematikament nistgħu niktibu,

Fejn, e huwa l-każ fuq l-elektroņi,
E huwa l-differenza ta’ potenzjal bejn l-dua plakkati,
m huwa l-massa tal-elektroņi,
u v huwa l-veloċità tal-elektroņi.
Allura, eE huwa l-perda ta’ enerġija potenzjali u 1/2mv1/2 huwa l-għadba ta’ l-enerġija kinetika.
Minn l-equation (1) għandna l-veloċità v = (2eE/m)1/2.
Issa għandna l-intensità tal-kamp elettriku fid-direzzjoni ta’ y axis hi E/d, allura l-forza attra tal-y axis hija data minn F = eE/d fejn d huwa l-separazzjoni bejn l-dua deflection plates.
Għal din il-forza l-elektroņi se jidefflu fid-direzzjoni ta’ y axis u jidħolu l-deflessjoni fid-direzzjoni ta’ y axis hi uguale għal D li hija markata fuq is-skreen kif mostrat fis-silġ. Għal din il-forza F hemm accelerazzjoni netta tal-elektroņi fid-direzzjoni ta’ y axis u din l-accelerazzjoni hi data minn Ee/(d × m). Minħabba l-veloċità inizjali fid-direzzjoni ta’ y positive hija zero, allura billi neqegħdu l-equation tal-moti nistgħu niktibu l-espressjoni tal-displaċament fid-direzzjoni ta’ y axis,

Minħabba l-veloċità fid-direzzjoni ta’ x hija kostanti, allura nistgħu niktibu l-displaċament,

Fejn, u huwa l-veloċità tal-elektroņi fid-direzzjoni ta’ x.
Minn l-equations 2 u 3 għandna,

Li hija l-equation ta’ trajettoria tal-elektroņi. Issa billi ndifferenzi