Osiąganie stałej jasności plamki w oscyloskopach lampowych przy zmianie prędkości elektronów?
Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
From: "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl>
Subject: Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
Date: Wed, 25 Sep 2002 14:51:15 +0200
Chcialbym wiedziec na jakiej zasadzie reguluje sie
intensywnosc plamki w lampie oscyloskopowej.
Podejrzewam, że zmienia się tylko napięcie anodowe
(przyspieszajace) i o jasnosci plamki decyduje prędkość
elektronów uderzających w luminofor.
Jednak ja potrzebuje używać lampy w taki sposób, żeby
zmieniać prędkość elektronów bez zmiany jasności plamki.
Planuję osiągnąć ten efekt zmieniając napięcie żarzenia
- wzrost prędkości elektronów byłby kompensowany spadkiem
napięcia żarzenia i co za tym idzie mniejszą ilością
elektronów, tak, że jasność plamki pozostawałaby stała.
Dobrze mówię, czy bredzę? Czy są oscyloskopy firmowe
w których intensywność zmienia się bez wpływu na prędkość
strumienia elektronów, np. tak jak planuję, albo jeszcze
inaczej (może są jakieś dodatkowe elektrody przechwytujące
część elektronów po drodze ??) ?
PS to nie jest pytanie teoretyczne - używa się u nas
lamp oscyloskopowych do demonstracji ugięcia elektronów
w skrzyżowanych polach magnetycznym i elektrycznym,
dlatego potrzeba w szerokim zakresie zmieniac predkosc
strumienia, a chcemy żeby przy tym plamka była z grubsza
tak samo widoczna...
Z gory dziekuje za wszelkie wskazówki -
O.C.
From: jacmac_at_nospam_go2.pl (Jacek)
Subject: Re: Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
Date: Wed, 25 Sep 2002 13:08:14 +0000 (UTC)
Olgierd Cybulski naskrobał:
Chcialbym wiedziec na jakiej zasadzie reguluje sie
intensywnosc plamki w lampie oscyloskopowej.
Nie zmienia się napiecia anodowego, nigdy (a przynajmniej w tym
celu).Napiecia żarzenia też nigdy się nie zmienia. Jasnosć plamki
zmienia się regulujac napiecie siatki sterujacej.
jacek
From: "Marek Dzwonnik" <mdz_at_nospam_message.pl>
Subject: Re: Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
Date: Wed, 25 Sep 2002 15:36:24 +0200
Użytkownik "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl> napisał w wiadomości
news:amsb5b$c1$1_at_nospam_info.cyf-kr.edu.pl...
Chcialbym wiedziec na jakiej zasadzie reguluje sie
intensywnosc plamki w lampie oscyloskopowej.
Podejrzewam, że zmienia się tylko napięcie anodowe
(przyspieszajace) i o jasnosci plamki decyduje prędkość
elektronów uderzających w luminofor.
Napięcie andowe pozostaje stałe. Prąd katody reguluje się ujemnym napięciem
pierwszej siatki (cylindra Wenhetla, potencjał minus kilka...dziesiąt V
wzgl. katody). W uproszczeniu działa to tak:
W miarę podgrzewania katody rośnie liczba elektronów posiadających energię
większą od pracy wyjścia z materiału katody czyli tych, które mogą ulec
emisji termicznej. Elektrony, które pokonały barierę pracy wyjścia mają
pewnien ciągły rozkład energii (oczywiście nie pamiętam jaki :(. Postawienie
na ich drodze dodatkowej bariery potencjału w postaci (regulowanego)
napięcia pierwszej siatki powoduje, że jedynie część elektronów
wyemitowanych z katody jest w stanie tą barierę pokonać i stworzyć wiązkę
elektronową.
Następnie elektrony te zostają przyspieszone i uformowane w wiązkę polem
elektrycznym pomiędzy elektrodami soczewki a następnie poddane odchylaniu i
wysłane w kierunku ekranu. ZTCP w dużych lampach oscyloskopowych stosuje
się przyspieszanie po odchylaniu (PDA - post deflection acceleration). Tzn.
wiązka jest wstępnie przyspieszana napięciem rzędu kilkuset V. Z tą
niewielką energią przechodzi przez płytki odchylające a dopiero następnie
wchodzi w obszar jednorodnego pola przyspieszającego o różnicy potencjałów
rzędu kilku...kilkunastu kV. Jednorodność pola uzyskuje się nanosząc na
powierzchni szkła rezystywną spiralę, zasilaną napięciem anodowym, wzdłuż
której następje stopniowy wzrost potencjału.
Jak widzisz wypadkowa jasność plamki jest zależna jednocześnie od dwóch
rzeczy: prądu wiązki elektronowej emitowanej z wyrzutni (regulowanej ujemnym
potencjałem cylindra Wenhelta) oraz energii elektronów docierających do
luminoforu, zależnej od przyspieszającego napięcia anodowego.
Jednak ja potrzebuje używać lampy w taki sposób, żeby
zmieniać prędkość elektronów bez zmiany jasności plamki.
Planuję osiągnąć ten efekt zmieniając napięcie żarzenia
- wzrost prędkości elektronów byłby kompensowany spadkiem
napięcia żarzenia i co za tym idzie mniejszą ilością
elektronów, tak, że jasność plamki pozostawałaby stała.
A broń Cię Panie Boże!
Obniżając temperaturę katody rzeczywiście obniżasz max. prąd jaki może
wyemitować (zmieniasz wartość perweancji - zawsze podobała mi się ta nazwa
-) Natomiast niedogrzanie katody prowadzi do jej zniszczenia spowodowanego
zatruciem gazami resztkowymi obecnymi w lampie.
Budowa lamp oscyloskopowych była ładnie opisana w starej książce
J.Rydzewskiego "Oscyloskop elektroniczny". Obecnie jest do kupienia książka
"Pomiary oscyloskopowe" tego samego autora, ale nie wiem czy jeszcze
znajdziesz w niej coś o lampach ;-) Natomiast Tobie polecałbym jakiś skrypt
z przyrządów elektronowiązkowych. W skryptach PW możesz np. poszukać tego co
napisała Hanna Górkiewicz-Galwas.
Sądzę, że przyda Ci się ten wątek z adresami wydawnictw akademickich:
http://groups.google.com.pl/groups?selm=3c98b317%40news.home.net.pl
MDz
From: "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl>
Subject: Re: Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
Date: Thu, 26 Sep 2002 14:37:42 +0200
Użytkownik "Marek Dzwonnik" :
[...]
Dzięki, bardzo mi pomógł Twój post :-) !
Podejrzewam, że zmienia się tylko napięcie anodowe
(przyspieszajace) i o jasnosci plamki decyduje prędkość
elektronów uderzających w luminofor.
Napięcie andowe pozostaje stałe. Prąd katody reguluje się ujemnym napięciem
pierwszej siatki (cylindra Wenhetla, potencjał minus kilka...dziesiąt V
wzgl. katody). W uproszczeniu działa to tak:
W miarę podgrzewania katody rośnie liczba elektronów posiadających energię
większą od pracy wyjścia z materiału katody czyli tych, które mogą ulec
emisji termicznej. Elektrony, które pokonały barierę pracy wyjścia mają
pewnien ciągły rozkład energii (oczywiście nie pamiętam jaki :(.
Też nie pamiętam, ale to chyba nieistotne, bo te energie wyjścia sš
niczym wobec póniejszej energii uzyskanej w polu przyśpieszajšcym.
Postawienie
na ich drodze dodatkowej bariery potencjału w postaci (regulowanego)
napięcia pierwszej siatki powoduje, że jedynie część elektronów
wyemitowanych z katody jest w stanie tą barierę pokonać i stworzyć wiązkę
elektronową.
To znaczy, że pierwsza siatka ma jeszcze niższy potencjał niż katoda ?
I że elektrony sš najpierw hamowane w celu regulacji intensywności, a
dopiero póniej przyspieszane ? Ze schematu mojej lampy wynika raczej
coś odwrotnego, że już ta pierwsza siatka przyspiesza elektrony,
regulacja mogłaby tu polegać na zmniejszaniu pracy wyjscia wlasnie
tym wstepnym napieciem przyspieszajacym (przyznam, ze wczesniej,
jak pisalem tamten post, nie wiedzialem do czego te posrednie
siatki sluzš - myślałem że tylko chodzi o ogniskowanie).
Następnie elektrony te zostają przyspieszone i uformowane w wiązkę polem
elektrycznym pomiędzy elektrodami soczewki a następnie poddane odchylaniu i
wysłane w kierunku ekranu. ZTCP w dużych lampach oscyloskopowych stosuje
się przyspieszanie po odchylaniu (PDA - post deflection acceleration). Tzn.
wiązka jest wstępnie przyspieszana napięciem rzędu kilkuset V. Z tą
niewielką energią przechodzi przez płytki odchylające a dopiero następnie
wchodzi w obszar jednorodnego pola przyspieszającego o różnicy potencjałów
rzędu kilku...kilkunastu kV. Jednorodność pola uzyskuje się nanosząc na
powierzchni szkła rezystywną spiralę, zasilaną napięciem anodowym, wzdłuż
której następje stopniowy wzrost potencjału.
Jestem pod wrażeniem tego pomysłu ze spiralš. Ktoś kto to wymyślił
miał "łeb nie od parady" :-)
W paru oscyloskopach widziałem cewki magnetyczne, tzn. coś w rodzaju
solenoidu otaczajšcego cały poczštek lampy, i to nie w środku tylko
na zewnštrz lampy (nawinięte nieomal na szkle lampy). Pole wytwarzane
przez taki solenoid jest w przybliżeniu równoległe do biegu elektronów.
Do czego to służy ?
Jednak ja potrzebuje używać lampy w taki sposób, żeby
zmieniać prędkość elektronów bez zmiany jasności plamki.
Planuję osiągnąć ten efekt zmieniając napięcie żarzenia
- wzrost prędkości elektronów byłby kompensowany spadkiem
napięcia żarzenia i co za tym idzie mniejszą ilością
elektronów, tak, że jasność plamki pozostawałaby stała.
A broń Cię Panie Boże!
Obniżając temperaturę katody rzeczywiście obniżasz max. prąd jaki może
wyemitować (zmieniasz wartość perweancji - zawsze podobała mi się ta nazwa
-) Natomiast niedogrzanie katody prowadzi do jej zniszczenia spowodowanego
zatruciem gazami resztkowymi obecnymi w lampie.
W poprzedniej wersji demonstracji fizycznej o której tu piszę
cała sekcja zasilania lampy zawierała jeden duży transformator
wytwarzajšcy kilkaset woltów (do póniejszego powielacza na diodach)
oraz 6.3V napięcie żarzenia. Efekt zmniejszenia prędkości elektronów
uzyskiwano "łopatologicznie" poprzez zasilanie uzwojenia pierwotnego
transformatora (nominalnie miało tam być 220V) z regulowanego
autotransformatora sieciowego. Powodowało to - z grubsza współliniowe -
przestrojenie wszystkich napięć podawanych na lampę, łšcznie z napięciem
żarzenia, napięciami na siatkach pośrednich i napięciem anodowym.
Użyty zakres regulacji obejmował obszar w którym żarzenie katody
spadało do 4V, więc prawie się juz nie żarzyła. Chodziło toto
przez kilka lat średnio po kilka(naście) godzin w tygodniu, i działa
nadal. Więc jak to jest z tym zatruciem gazami, jest to rzecz
ciut przeteoretyzowana, czy może ja mam jakieś pancerne lampy (sš
to bardzo stare lampy z lat ok. 1970, z oscyloskopów na bardzo
małe pasmo, więc i napięcie anodowe nie przewyższa tam 2 kV),
a wielkość ich ekranu jest porównywalna z małymi monitorami
komputerowymi :-)
Budowa lamp oscyloskopowych była ładnie opisana w starej książce
J.Rydzewskiego "Oscyloskop elektroniczny". Obecnie jest do kupienia książka
"Pomiary oscyloskopowe" tego samego autora, ale nie wiem czy jeszcze
znajdziesz w niej coś o lampach ;-) Natomiast Tobie polecałbym jakiś skrypt
z przyrządów elektronowiązkowych. W skryptach PW możesz np. poszukać tego co
napisała Hanna Górkiewicz-Galwas.
Jeszcze raz bardzo dziękuję !
O.C.
From: "Marek Dzwonnik" <mdz_at_nospam_message.pl>
Subject: Re: Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
Date: Thu, 26 Sep 2002 15:15:33 +0200
Użytkownik "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl> napisał w wiadomości
news:amuuo0$6uu$1_at_nospam_info.cyf-kr.edu.pl...
emisji termicznej. Elektrony, które pokonały barierę pracy wyjścia mają
pewnien ciągły rozkład energii (oczywiście nie pamiętam jaki :(.
Też nie pamiętam, ale to chyba nieistotne, bo te energie wyjścia sš
niczym wobec póniejszej energii uzyskanej w polu przyśpieszajšcym.
Energia jaką uzyskują elektrony w wyniku termoemisji mieści się w zakresie
0...kilkadziesiąt eV. Jej rozkład jest o tyle istotny, że decyduje o
charakterystyce regulacji prądu katody za pomocą napięcia pierwszej siatki.
To znaczy, że pierwsza siatka ma jeszcze niższy potencjał niż katoda ?
Tak. Praca z napięciami dodatnimi wgzl. katody powodowałaby przepływ prądu
siatki.
O szczegóły pytaj "lampowców". Jest kilku takich w grupie ;-) Moja wiedza
pochodzi głównie z wykładu o przyrządach elektronowiązkowych. A od tego
momentu minęło już kilkanaście lat.
I że elektrony sš najpierw hamowane w celu regulacji intensywności, a
dopiero póniej przyspieszane ?
Przede wszystkim "filtrowane" na barierze potencjału. Zakres energii tego
co przeszło przez cylinder Wenhelta jest rzeczywiście stosunkowo wąski w
porównaniu z napieciem anodowym, a nawet w porównaniu z napięciem siatek
ogniskujacych. Zresztą zwróć uwagę, że jakość ogniskowania pogarsza się ze
wzrostem prądu wiązki. O ile się nie mylę to z dwóch powodów: szerszego
przedziału początkowej energii elektronów poddawanych ogniskowaniu oraz
oddziaływania ładunku przestrzennego (elektrony w wiązce odpychają się
wzajemnie)
W paru oscyloskopach widziałem cewki magnetyczne, tzn. coś w rodzaju
solenoidu otaczajšcego cały poczštek lampy, i to nie w środku tylko
na zewnštrz lampy (nawinięte nieomal na szkle lampy). Pole wytwarzane
przez taki solenoid jest w przybliżeniu równoległe do biegu elektronów.
Do czego to służy ?
Cewki rozmagnesowujące? W tej chwili nie kojarzę nic innego.
MDz
From: "edek" <k_at_nospam_ii.pl>
Subject: Re: Oscyloskop - jak dziala regulacja intensywnosci plamki ??
Date: Wed, 25 Sep 2002 23:05:47 +0200
Użytkownik "Olgierd Cybulski" <cybulski_at_nospam_if.uj.edu.pl> napisał w wiadomości
news:amsb5b$c1$1_at_nospam_info.cyf-kr.edu.pl...
Chcialbym wiedziec na jakiej zasadzie reguluje sie
intensywnosc plamki w lampie oscyloskopowej.
Podejrzewam, że zmienia się tylko napięcie anodowe
(przyspieszajace) i o jasnosci plamki decyduje prędkość
elektronów uderzających w luminofor.
Nie.
Zmienia sie nmatezenie "pradu" strumienia elektronow reguulujac napiecie na
siatce.
Edek