چه چیزی کاتد رای اسکیلوسکوپ (CRO) است

چهارگوشی پرتو کاتدی (CRO) چیست؟

تعریف

چهارگوشی پرتو کاتدی (CRO) یک دستگاه الکتریکی برای اندازه‌گیری، تحلیل و بصری‌سازی موج‌ها و سایر پدیده‌های الکترونیکی/الکتریکی است. به عنوان یک طرح‌کش X-Y با سرعت بالا، این دستگاه یک سیگنال ورودی را نسبت به سیگنال دیگر یا زمان نمایش می‌دهد. قادر به تحلیل موج‌ها، پدیده‌های گذرا و مقادیر متغیر با زمان در یک محدوده فرکانس گسترده (از بسیار پایین تا فرکانس‌های رادیویی) است و عموماً بر روی ولتاژ عمل می‌کند. سایر کمیت‌های فیزیکی (مثل جریان، تنش و غیره) می‌توانند از طریق ترانسدیسرها به ولتاژ تبدیل شده و نمایش داده شوند.

عملکرد کلیدی

یک نقطه روشن (از یک پرتو الکترونی که به صفحه فلوئورسانی می‌خورد) بر روی نمایشگر بر اساس ولتاژهای ورودی حرکت می‌کند. یک CRO استاندارد از یک ولتاژ شیب داخلی ("پایه زمان") برای حرکت افقی از چپ به راست استفاده می‌کند، در حالی که حرکت عمودی توسط ولتاژ تحت آزمایش کنترل می‌شود که این امکان را می‌دهد تا سیگنال‌های سریع متغیر به صورت ثابت مشاهده شوند.

ساختار

اجزای اصلی:

• لامپ پرتو کاتدی (CRT):یک لامپ خلاء که سیگنال‌های الکتریکی را به سیگنال‌های بصری تبدیل می‌کند، با یک تفنگ الکترونی و صفحات دیفرانسیل الکترواستاتیک (عمودی/افقی). تفنگ یک پرتو الکترونی متمرکز و با سرعت بالا تولید می‌کند؛ صفحات پرتو را مستقل از هم حرکت می‌دهند تا موقعیت آن را روی صفحه تنظیم کنند.

• مجموعه تفنگ الکترونی:پرتو الکترونی را منتشر و شکل می‌دهد، شامل گرمکن، کاتد (با پوشش باریوم/استرونیوم برای انتشار الکترون)، شبکه کنترل (که با پتانسیل منفی شدت پرتو را تنظیم می‌کند) و آند (برای شتاب‌دهی در حدود ~1500V). تمرکز با روش‌های الکترواستاتیک (استاندارد در CROها) انجام می‌شود.

• صفحات دیفرانسیل:دو جفت: "صفحات Y" (عمودی) و "صفحات X" (افقی) که حرکت پرتو را کنترل می‌کنند.

• صفحه فلوئورسانی:صفحه جلوی CRT (صاف برای صفحات کوچک، منحنی برای صفحات بزرگ) که با فسفور پوشش داده شده است. الکترون‌هایی که به آن می‌خورند باعث فلوئورسانس (انتشار نور) می‌شوند.

• پوشش شیشه‌ای:به شدت خلاء شده و شکل مخروطی دارد. سطح داخلی آن با آکواگ (پوشش هدایت‌کننده متصل به آند شتاب‌دهنده) پوشش داده شده است تا به تمرکز الکترون‌ها کمک کند.

اصل کار

الکترون‌هایی که از کاتد عبور می‌کنند از طریق شبکه کنترل (پتانسیل منفی شدت را تنظیم می‌کند) عبور می‌کنند. سپس توسط آند‌ها شتاب داده شده، تمرکز یافته و با توجه به ولتاژهای ورودی توسط صفحات دیفرانسیل منحرف می‌شوند و به صفحه می‌خورند که یک نقطه قابل مشاهده را ایجاد می‌کنند تا موج‌ها را ردیابی کنند.

پس از عبور از شبکه کنترل، پرتو الکترونی از طریق آند‌های تمرکز و شتاب دهنده عبور می‌کند. آند‌های شتاب دهنده که در پتانسیل مثبت بالا قرار دارند، پرتو را به یک نقطه روی صفحه همگرا می‌کنند.

پس از خروج از آند شتاب دهنده، پرتو تحت تأثیر صفحات دیفرانسیل قرار می‌گیرد. با صفر پتانسیل روی صفحات دیفرانسیل، پرتو یک نقطه در مرکز صفحه تشکیل می‌دهد. اعمال ولتاژ به صفحات دیفرانسیل عمودی پرتو الکترونی را به بالا منحرف می‌کند؛ اعمال ولتاژ به صفحات دیفرانسیل افقی نقطه نوری را به طرف افقی منحرف می‌کند.