|
| |
|
Главная Журналы в первую очередь работоспособность трубки зависит от напряжения накала, которое определяет температуру катода. Во всех осциллографических трубках используются оксидные катоды, в которых источником электронов служит нагретый до 800... 850° С эмиссионный слой, состоящий из смеси окислов ще-лочно-земельных металлов (бария, стронция и кальция) н частично этих же чистых металлов, Эмиссионный слой наносится на торец колпачка, изготовляемого из специального никелевого сплава; внутри колпачка помещается подогреватель, нагревающий колпачок и эмиссионный слой до рабочей температуры. Любые отклонения напряжения накала от номинального (временные или постоянные, в сторону повышения напряжения накала или понижения его) раньше или позже приводят к уменьшению тока катода, токов анодов и яркости свечения экрана. Принято считать, что для обеспечения хорошей эмиссионной способности эмиссионный слой должен содержать определенное количество металлического бария. Концентрация металлического бария в эмиссионном слое очень мала по абсолютной величине, ио отклонения ее от оптимальной величины (в любую CTopoiiy) резко изменяют э.миссионные свойства катодов. Уменьшение концентрации свободного бария ухудшает электропроводность эмиссионного слоя и понижает его эмиссионную способность; повышение концентрации свободного бария также ухудшает эмиссионные свойства, так как барий -менее эффективный эмиттер, чем окись бария. «Баланс» концентрации свободного бария, обеспечивающий нормальную работоспособность оксидного катода, определяется :;рнмерно двадцатью различными физико-химическими процессами интенсивность которых зависит от температуры (напряжения накала). Повышение напряжения накала увеличивает скорость испарения веществ, составляющих эмиссионный слой, в частности уменьшает концентрацию свободного барня. Поэто.му даже при относительно небольшом повышении напряжения накала по сравнению с номинальным эмиссионные свойства катода и пара.метры трубки заметно ухудшаются. Практически при эксплуатации трубок напрян(сние иакала не должно превышать номинальное более чем на 5... 10%; отклонение напряжения накала от номинального значения более чем на ±107о совершенно недопустимо. Для при.мера укажем, что эксплуатация ЭЛТ при на-пря/кенин накала 7 В вместо 6,3 В снижает долговечность более чем в пять раз. Отклонения напряления накала от поминального в пределах ±(5... 10) % допустимы как кратковременные и в обп;ей сложности не должны превыщать 10% срока гарантийной наработки. Отклонения напряжения накала в пределах не более ±5% номинального значения практически не сказываются иа эксплуатационной надежности ЭЛТ. Понижение напряжения накала способствует так называемому «отравлению катода». Вакуум в баллоне трубки никогда не бывает идеальны.м; всегда в объеме баллона имеются «остаточные» газы. Они связывают свободный барий !! понижают активность катода - «отравляют» его. Скорость отравления катода резко возрастает по мере понижения иапрянсения накала, так как в этом случае уменьшается концентрация свободного бария. Повышение напряжения накала помимо ухудшения эмиссионной способности катода приводит к возникновению ряда других нежелательных явлений. Испаряющиеся с катода вещества осаждаются на модуляторе, других электродах и изоляторах электронно-оптической системы. В результате возникают токи утечки между электродами. Повышение напряжения накала означает повышение температуры подогревателя катода. Последний представляет собой спираль, навитую из проволоки тугоплавкого металла и покрытую слоем изолятора - окиси алюминия (алувда). Алунд при низких температурах - хороший диэлектрик, однако при рабочих температурах подогревателя (1100... 1200° С) его изоляционные свойства несколько ухудшаются и в цепи катод - подогреватель возникают токн утечки. Особенно резко они растут при повышении напряжения накала сверх номинального, а также при длительной эксплуатации трубки в условиях подачи напряжения накала, превышающего номинальное значение, В результате происходит пробой изоляционного слоя алунда, обычно сопровождающийся расплавлением и перегоранием подогревателя. Экспериментально установлено, что при отрицательном потенциале катода относительно подогревателя пробивные напряжения ниже, чем при положительном. Поэтому в справочных данных для положительной полярности подогревателя относительно катода указываются меньшие значения предельно допустимых напряжений, чем для отрицательной. Токи утечки между катодом и подогревателем нестабильны и в процессе эксплуатации, как правило, растут. Величина тока утечки между катодом и подогревателем практически ие имеет значения, если подогреватель можно соединить с катодом. Однако, если это сделать невозможно (например, при подаче исследуемого сигнала на катод и особенно при заземлении подогревателя), возникает паразиттшя модуляция тока луча (и соответственно яркости свечения экрана) переменным напряи<е-нием накала. Даже при незаземленном подогревателе это явление может оказаться заметным за счет паразитных емкостей между об.мотками силового трансформатора. Электроды трубок закрепляются на изоляторах, обладающих хорошими диэлекгрнческимя свойствами (стекло, керамика). Однако в процессе изготовления трубок, а также при эксплуатации происходит частичное испарение различных материалов и образование тонких проводящих пленок. Между электродами подаются высокие разности потенциалов, следствием чего является возникновение токов утечек между электродами. Абсолютные значения токов утечек малы и, как правило, меньше допустимых для источников питания токов нагрузки. Токи утечки сушественно изменяются в процессе эксплуатации (они могут возрастать и уменьшаться), поэтому создаваемые ими падения напряжения иа сопротивлениях, к которым подключены электроды трубки, компенсировать регулировкой напряжений источников питания не удается. Следует отметить, что наиболее частой причиной утечек при эксплуатации ЭЛТ являются увлажнение и запыленность поверхности прибора, особенно вблизи выводов ножки и выводов иа баллоне, т. е. снаружи ЭЛТ. Единственный реальный путь сниже!шя вредного влияния токов утечки на режим работы трубки состоит в том, чтобы препятствовать их возникновению, содержать трубку, панель, токо-ведущие части в чистоте. Наиболее неприятен случай возникновения тока утечки между катодом и модулятором (именно этот ток растет при повышении напряжения накала) и модулятором и другими электродами в тех видах аппаратуры, в которых на модулятор подается сигнал, модулирующий яркость. Обычно такой сигнал подается на модулятор через емкость С, а постоянное напряженне Есм - через достаточно большое сопротивление R. Во избежание искажений формы наблюдаемого сигнала, (в особенности это относится к сигналам сложной фор- мы -например, прямоугольным импульсам) величину произведения RC стремятся выбрать большой. Однако в этом случае падение напряжения на сопротивлении R, создаваемое даже небольшим током утечки, может оказаться сравнимым с напряжением Есм. При изменениях тока утечки во времени резуль-тируюшее напряжение между катодом и модулятором оказывается нестабильным. Сопротивление утечки в цепи катод - модулятор нелинейно зависит от на-пряиения, что может привести к появлению эффекта детектирования полезного сигнала и к соответствующим искажениям его формы. Допустимое значение тока утечки в цепи катод - модулятор для большинства типов трубок не превьпиает 5 мкА прн напряжении катод - модулятор - (100... 150) В. Кроме того, для каждой трубки указывается предельно допустимое значение сопротивления в цепи модулятора, при котором .можно эксплуатировать трубку. На электроды трубок подаются высокие напряжения. В этих условиях могут возникать не только токи утечек, но и пробои - кратковременные разряды между электродами. Причиной пробоев могут быть проводящие пленки на поверхностях изоляторов, возникающие вследствие осаждения различных веществ, выделяющихся внутри баллона трубки в нроцессе эксплуатации. Причиной !1робоев в высоковольтных трубках могут служить и микроскопические острия на поверхности электродов. Высокие напряженности поля могут вызвать автоэлектронную эмиссию с острий, под воздействием которой возникает газо-отделеине деталей и ионизация выделяющихся газов. Развитие этих процессов приводит к возникновению дугового пробоя. Для предотвращения таких пробоев электроды в процессе изготовления трубки тщательно полируются. В процессе откачки и тренировки трубок производится операция прожига остающихся острий путем подачи высокого напряжения. Особенно опасен пробой с какого-либо электрода на катод; в этом случае катод полностью выходит из строя. Во избежание пробоев недопустимо даже кратковременное превышение пределЬ!Ю допустимых значений напряжений на электродах. Полезно предусматривать защиту аппаратуры от кратковременных пробоев в трубке. Простейший способ защиты состоит во включении в цепь анода трубки ограничительного резистора сопротивлением около 500 кОм. Частой !1ричиной выхода осциллографических трубок из строя при эксплуатации является прожог люминофорного покрытия экрана электронным лучом. Как правило, это происходит в результате снятия напряжений с отклоняющих пластин работающей трубки (по !!евнимательности или при отказе в схеме). При снятии напрянсений только с одной пары пластин осциллограмма на экране превращается в одну прямую -тинню, 1глотность тока в которой возрастает насто.тько, что приводит к выгоранию люминофора и появлению па экране темной полосы уже за несколько минут. Гораздо более серьезны последствия снятия !1апрялсепнй с обеих пар отклоняющих пластин. При это.м электронный луч перестает отклоняться и непрерывно бомбардирует одну точку в центре экрана, В результате люминофорный слон прожигается практ1!чески мгновенно. Для предотвращения подобных явлений необходимо предусматривать в аппаратуре автоматическое запирание луча при отклонении или выходе из строя схем питания отклоняющих пластин. 0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |