अगदी अलीकडे, कॅथोड रे ट्यूब अॅनालॉग ऑसिलोस्कोप, तसेच रेडिओ अभियांत्रिकी उद्योगांमध्ये - टेलिव्हिजन आणि रडार सारख्या विविध प्रकारच्या उपकरणांमध्ये सामान्य आहे. परंतु प्रगती थांबत नाही आणि कॅथोड रे ट्यूब हळूहळू अधिक आधुनिक सोल्यूशन्सने बदलल्या जाऊ लागल्या. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की काही उपकरणे अद्याप त्यांचा वापर करतात, म्हणून ते काय आहेत ते पाहूया.

कॅथोड रे ट्यूबमध्ये चार्ज केलेल्या कणांचा स्त्रोत म्हणून, एक गरम कॅथोड वापरला जातो, जो थर्मिओनिक उत्सर्जनाच्या परिणामी इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करतो. कंट्रोल इलेक्ट्रोडच्या आत कॅथोड ठेवलेला असतो, ज्याचा आकार दंडगोलाकार असतो. आपण नियंत्रण इलेक्ट्रोडची नकारात्मक क्षमता बदलल्यास, आपण स्क्रीनवरील प्रकाश स्पॉटची चमक बदलू शकता. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की इलेक्ट्रोडची नकारात्मक क्षमता बदलल्याने इलेक्ट्रॉन प्रवाहाच्या विशालतेवर परिणाम होतो. कंट्रोल इलेक्ट्रोडच्या मागे दोन बेलनाकार एनोड आहेत, ज्याच्या आत डायफ्राम (लहान छिद्रांसह विभाजने) स्थापित केले आहेत. एनोड्सद्वारे तयार केलेले प्रवेगक फील्ड इलेक्ट्रॉनची स्क्रीनकडे निर्देशित हालचाल सुनिश्चित करते आणि त्याच वेळी इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह एका अरुंद प्रवाहात (बीम) "संकलित" करते. फोकसिंग व्यतिरिक्त, जे इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड वापरून साध्य केले जाते, कॅथोड रे ट्यूबमध्ये बीमचे चुंबकीय फोकसिंग देखील वापरले जाते. हे लक्षात येण्यासाठी, ट्यूबच्या मानेवर एक फोकसिंग कॉइल ठेवली जाते. , जे कॉइलद्वारे तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रॉनांवर कार्य करते, त्यांना ट्यूबच्या अक्षावर दाबते, ज्यामुळे एक पातळ तुळई तयार होते. इलेक्ट्रिक आणि चुंबकीय क्षेत्रांचा वापर स्क्रीनवरील इलेक्ट्रॉन बीम हलविण्यासाठी किंवा विचलित करण्यासाठी केला जातो, जसे फोकस करण्यासाठी.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक बीम डिफ्लेक्शन सिस्टममध्ये प्लेट्सच्या दोन जोड्या असतात: क्षैतिज आणि अनुलंब. प्लेट्समध्ये उडताना, इलेक्ट्रॉन सकारात्मक चार्ज केलेल्या प्लेटच्या दिशेने विचलित होतील (आकृती अ)):

प्लेट्सच्या दोन परस्पर लंब जोड्या इलेक्ट्रॉन बीमला उभ्या आणि क्षैतिज दोन्ही दिशांमध्ये विक्षेपित करण्याची परवानगी देतात. चुंबकीय विक्षेपण प्रणालीमध्ये 1 - 1 / आणि 2 - 2 / कॉइलच्या दोन जोड्या असतात, एकमेकांच्या काटकोनात ट्यूब सिलेंडरवर स्थित असतात (आकृती b)). या कॉइल्सने तयार केलेल्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये, लॉरेन्ट्झ बल इलेक्ट्रॉन उत्तीर्ण करण्यावर कार्य करेल.

इलेक्ट्रॉन प्रवाहाच्या उभ्या हालचालीमुळे क्षैतिज स्थित कॉइलचे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होईल. अनुलंब स्थित कॉइलचे क्षेत्र क्षैतिज आहे. एका विशेष पदार्थाचा अर्धपारदर्शक थर जो इलेक्ट्रॉन्सचा भडिमार झाल्यावर चमकू शकतो तो कॅथोड रे ट्यूबच्या स्क्रीनला झाकतो. अशा पदार्थांमध्ये काही अर्धसंवाहकांचा समावेश होतो - कॅल्शियम टंगस्टिक ऍसिड, विलेमाइट आणि इतर.

कॅथोड किरण ट्यूब्सचा मुख्य गट ऑसिलोग्राफिक ट्यूब आहे, ज्याचा मुख्य उद्देश विद्युत् प्रवाह आणि व्होल्टेजमधील जलद बदलांचा अभ्यास करणे आहे. या प्रकरणात, अभ्यासाधीन विद्युत् प्रवाह विक्षेपण प्रणालीला पुरविला जातो, ज्यामुळे या विद्युत् प्रवाहाच्या (व्होल्टेज) ताकदीच्या प्रमाणात स्क्रीनवरील बीमचे विक्षेपण होईल.

§ 137. कॅथोड किरण ट्यूब. ऑसिलोस्कोप

ऑसिलोस्कोपचा वापर ऑटोमेशन उपकरण, टेलिमेकॅनिक्स आणि तंत्रज्ञानाच्या इतर क्षेत्रातील विविध बदलत्या प्रक्रियांचे निरीक्षण, रेकॉर्ड, मोजमाप आणि नियंत्रण करण्यासाठी केला जातो (चित्र 198). ऑसिलोस्कोपचा मुख्य भाग कॅथोड रे ट्यूब आहे - एक इलेक्ट्रिक व्हॅक्यूम डिव्हाइस, त्याच्या सर्वात सोप्या स्वरूपात इलेक्ट्रिकल सिग्नलला प्रकाशात रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे.

ऑसिलोस्कोपच्या कॅथोड रे ट्यूबच्या इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये इलेक्ट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन बीम कसे विक्षेपित होतात याचा विचार करूया.
जर इलेक्ट्रॉन दोन समांतर प्लेट्स (चित्र 199, a) मध्ये विरुद्ध विद्युत शुल्क असणारा ठेवला असेल, तर प्लेट्सच्या दरम्यान निर्माण होणाऱ्या विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, इलेक्ट्रॉन विचलित होईल, कारण ते ऋण चार्ज आहे. तो प्लेट ढकलतो ए, एक ऋण शुल्क आहे, आणि प्लेट आकर्षित आहे बीसकारात्मक विद्युत चार्ज असणे. इलेक्ट्रॉनची हालचाल फील्ड लाईन्सवर निर्देशित केली जाईल.

जेव्हा एखादी व्यक्ती वेगाने फिरते तेव्हा प्लेट्समधील शेतात प्रवेश करते व्हीइलेक्ट्रॉन (Fig. 199, b), नंतर केवळ फील्ड फोर्सद्वारेच नाही तर त्यावर कारवाई केली जाते एफ, पण सामर्थ्य देखील एफ 1, त्याच्या हालचाली बाजूने निर्देशित. या शक्तींच्या कृतीचा परिणाम म्हणून, इलेक्ट्रॉन त्याच्या सरळ मार्गापासून विचलित होईल आणि रेषेच्या बाजूने पुढे जाईल. ठीक आहे. - तिरपे.
जर प्लेट्सच्या दरम्यान हलणारे इलेक्ट्रॉनचे अरुंद बीम - एक इलेक्ट्रॉन बीम (चित्र 199, c), तर ते विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली विचलित होईल. इलेक्ट्रॉन बीमच्या विक्षेपणाचा कोन बीम बनवणाऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीचा वेग आणि प्लेट्समधील विद्युत क्षेत्र निर्माण करणाऱ्या व्होल्टेजच्या विशालतेवर अवलंबून असतो.
प्रत्येक कॅथोड रे ट्यूब (चित्र 200) एक सिलेंडर आहे ज्यामधून हवा बाहेर काढली जाते. सिलेंडरच्या आतील पृष्ठभागाचा शंकूच्या आकाराचा भाग ग्रेफाइटने झाकलेला असतो आणि त्याला म्हणतात aquadag. सिलेंडरच्या आत 3 इलेक्ट्रॉनिक स्पॉटलाइट फिट 8 - इलेक्ट्रॉन गन, डिफ्लेक्शन प्लेट्स 4 आणि 6 , आणि स्क्रीन 5 . इलेक्ट्रॉन ट्यूब इल्युमिनेटरमध्ये गरम केलेले कॅथोड असते, जे इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते आणि इलेक्ट्रोडची एक प्रणाली जी इलेक्ट्रॉन बीम बनवते. ट्यूबच्या कॅथोडद्वारे उत्सर्जित होणारा हा किरण स्क्रीनच्या दिशेने उच्च वेगाने फिरतो आणि मूलत: इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीच्या विरुद्ध दिशेने निर्देशित केलेला विद्युत प्रवाह असतो.

कॅथोड एक निकेल सिलेंडर आहे, ज्याचा शेवट ऑक्साईडच्या थराने लेपित आहे. सिलिंडर एका पातळ-भिंतीच्या सिरेमिक ट्यूबवर ठेवला जातो आणि कॅथोड गरम करण्यासाठी त्याच्या आत सर्पिलच्या स्वरूपात बनवलेला टंगस्टन फिलामेंट ठेवला जातो.
कॅथोड कंट्रोल इलेक्ट्रोडच्या आत स्थित आहे 7 कपासारखा आकार. कपच्या तळाशी एक लहान छिद्र केले जाते ज्याद्वारे कॅथोड पासमधून उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन्स; या छिद्राला म्हणतात डायाफ्राम. कॅथोडच्या सापेक्ष नियंत्रण इलेक्ट्रोडवर एक लहान नकारात्मक व्होल्टेज (अनेक दहा व्होल्टच्या क्रमाचा) लागू केला जातो. हे एक विद्युत क्षेत्र तयार करते जे कॅथोडमधून उत्सर्जित होणाऱ्या इलेक्ट्रॉनांवर कार्य करते जेणेकरून ते ट्यूब स्क्रीनच्या दिशेने निर्देशित केलेल्या अरुंद बीममध्ये एकत्रित केले जातात. इलेक्ट्रॉन फ्लाइट ट्रॅजेक्टोरीजच्या छेदनबिंदूला म्हणतात ट्यूबचे पहिले फोकस. कंट्रोल इलेक्ट्रोडवरील नकारात्मक व्होल्टेज वाढवून, काही इलेक्ट्रॉन इतके विक्षेपित केले जाऊ शकतात की ते छिद्रातून जाणार नाहीत आणि त्यामुळे स्क्रीनला आदळणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या कमी होईल. कंट्रोल इलेक्ट्रोडचे व्होल्टेज बदलून, तुम्ही त्यातील इलेक्ट्रॉन्सची संख्या नियंत्रित करू शकता. हे आपल्याला कॅथोड किरण ट्यूबच्या स्क्रीनवरील चमकदार स्पॉटची चमक बदलण्याची परवानगी देते, ज्यावर विशेष रचना असते ज्यावर पडणाऱ्या इलेक्ट्रॉन बीमच्या प्रभावाखाली चमकण्याची क्षमता असते.
इलेक्ट्रॉन गनमध्ये दोन एनोड्स देखील समाविष्ट आहेत जे एक प्रवेगक फील्ड तयार करतात: प्रथम फोकसिंग आहे 1 आणि दुसरा व्यवस्थापक आहे 2 . प्रत्येक एनोड डायफ्रामसह एक सिलेंडर आहे, जो इलेक्ट्रॉन बीमच्या क्रॉस सेक्शनला मर्यादित करण्यासाठी काम करतो.
एनोड एकमेकांपासून ठराविक अंतरावर नलिकाच्या अक्षावर स्थित असतात. पहिल्या एनोडवर अनेक शंभर व्होल्ट्सच्या क्रमाचा सकारात्मक व्होल्टेज लागू केला जातो आणि ट्यूबच्या एक्वाडॅगशी जोडलेल्या दुसऱ्या एनोडमध्ये पहिल्या एनोडच्या क्षमतेपेक्षा अनेक पटीने जास्त सकारात्मक क्षमता असते.
कंट्रोल इलेक्ट्रोडच्या छिद्रातून बाहेर पडणारे इलेक्ट्रॉन, पहिल्या एनोडच्या इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये प्रवेश करून, उच्च गती प्राप्त करतात. पहिल्या एनोडच्या आत उडताना, इलेक्ट्रॉन बीम इलेक्ट्रिक फील्ड फोर्सच्या प्रभावाखाली संकुचित होते आणि एक पातळ इलेक्ट्रॉन बीम बनवते. पुढे, इलेक्ट्रॉन दुसर्‍या एनोडमधून उडतात, आणखी जास्त वेग (कित्येक हजार किलोमीटर प्रति सेकंद) घेतात आणि डायाफ्राममधून स्क्रीनवर उडतात. नंतरच्या काळात, इलेक्ट्रॉन प्रभावांच्या प्रभावाखाली, एक मिलिमीटरपेक्षा कमी व्यासासह एक चमकदार स्पॉट तयार होतो. हे ठिकाण आहे दुसरा फोकसकॅथोड रे ट्यूब.
इलेक्ट्रॉन बीम दोन विमानांमध्ये विचलित करण्यासाठी, कॅथोड रे ट्यूब दोन जोड्या प्लेट्ससह सुसज्ज आहे 6 आणि 4 , एकमेकांना लंब असलेल्या वेगवेगळ्या विमानांमध्ये स्थित.
प्लेट्सची पहिली जोडी 6 , जे इलेक्ट्रॉन गनमध्ये जवळ स्थित आहे, उभ्या दिशेने बीम विचलित करण्यासाठी कार्य करते; या प्लेट्स म्हणतात अनुलंब विक्षेपित. प्लेट्सची दुसरी जोडी 4 , ट्यूब स्क्रीनच्या जवळ स्थित, क्षैतिज दिशेने बीम विचलित करण्यासाठी कार्य करते; या प्लेट्स म्हणतात क्षैतिजरित्या विक्षेपित.
चला डिफ्लेक्शन प्लेट्सच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वाचा विचार करूया (Fig. 201).

विक्षेपण प्लेट्स IN 2 आणि जी 2 पोटेंशियोमीटर स्लाइडरशी कनेक्ट केलेले पीमध्ये आणि पी d. पोटेंशियोमीटरच्या टोकांना स्थिर व्होल्टेज लागू केले जाते. विक्षेपण प्लेट्स IN 1 आणि जी 1, पोटेंशियोमीटरच्या मध्यबिंदूंप्रमाणे, ग्राउंड केलेले आहेत आणि त्यांची क्षमता शून्य आहे.
जेव्हा पोटेंशियोमीटर स्लाइडर्स मध्यम स्थितीत असतात, तेव्हा सर्व प्लेट्सवरील संभाव्यता शून्य असते आणि इलेक्ट्रॉन बीम स्क्रीनच्या मध्यभागी एक चमकदार स्पॉट तयार करतो - एक बिंदू बद्दल. पोटेंशियोमीटर स्लाइडर हलवताना पी g प्लेटवर सोडले जी 2, एक नकारात्मक व्होल्टेज लागू केला जातो आणि म्हणून या प्लेटमधून बाहेर पडणारा इलेक्ट्रॉन बीम विचलित होईल आणि स्क्रीनवरील चमकदार बिंदू बिंदूच्या दिशेने सरकेल. ए.
पोटेंशियोमीटर स्लाइडर हलवताना पी g उजव्या प्लेटची क्षमता जी 2 इलेक्ट्रॉन बीम वाढेल आणि परिणामी, स्क्रीनवरील चमकदार बिंदू क्षैतिजरित्या बिंदूकडे जाईल बी. अशा प्रकारे, प्लेटवरील संभाव्यतेमध्ये सतत बदलासह जी 2 इलेक्ट्रॉन बीम स्क्रीनवर एक क्षैतिज रेषा काढेल एबी.
त्याचप्रमाणे पोटेंशियोमीटरने बदलताना पीउभ्या डिफ्लेक्शन प्लेट्सवरील व्होल्टेजमध्ये, बीम अनुलंब विक्षेपित होईल आणि स्क्रीनवर एक उभी रेषा काढेल व्ही.जी. डिफ्लेक्शन प्लेट्सच्या दोन्ही जोड्यांवर एकाच वेळी व्होल्टेज बदलून, इलेक्ट्रॉन बीम कोणत्याही दिशेने हलविला जाऊ शकतो.
कॅथोड रे ट्यूबची स्क्रीन एका विशेष कंपाऊंडने लेपित केली जाते - एक फॉस्फर जो वेगाने उडणाऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या प्रभावांच्या प्रभावाखाली चमकू शकतो. अशा प्रकारे, जेव्हा फोकस केलेला बीम स्क्रीनवर एक किंवा दुसर्या बिंदूवर आदळतो तेव्हा ते चमकू लागते.
कॅथोड किरणांच्या नळ्यांचे पडदे झाकण्यासाठी फॉस्फरचा वापर झिंक ऑक्साईड, बेरीलियम झिंक, झिंक सल्फेट आणि कॅडमियम सल्फेटचे मिश्रण इत्यादी स्वरूपात केला जातो. या पदार्थांमध्ये इलेक्ट्रॉनच्या प्रभावानंतर काही काळ चमकत राहण्याचा गुणधर्म असतो. थांबवले याचा अर्थ त्यांच्याकडे आहे नंतरची चमक.
हे ज्ञात आहे की मानवी डोळा, व्हिज्युअल इंप्रेशन प्राप्त करून, तो एका सेकंदाच्या 1/16 पर्यंत धरून ठेवू शकतो. कॅथोड रे ट्यूबमध्ये, तुळई इतक्या वेगाने स्क्रीनवर फिरू शकते की स्क्रीनवरील अनेक सलग प्रकाश बिंदू डोळ्यांना सतत प्रकाशमान रेषा म्हणून समजतात.
ऑसिलोस्कोप वापरून अभ्यास केला जाणारा व्होल्टेज ट्यूबच्या उभ्या विक्षेपन प्लेट्सवर लागू केला जातो. क्षैतिज विक्षेपण प्लेट्सवर सॉटूथ व्होल्टेज लागू केले जाते, ज्याचा आलेख अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. 202, ए.

हा व्होल्टेज इलेक्ट्रॉनिक सॉटूथ पल्स जनरेटरद्वारे पुरविला जातो, जो ऑसिलोस्कोपच्या आत बसविला जातो. सॉटूथ व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली, इलेक्ट्रॉन बीम स्क्रीनवर क्षैतिजरित्या हलतो. दरम्यान ट 1 - ट 8 बीम स्क्रीनवर डावीकडून उजवीकडे फिरते आणि कालांतराने ट 9 - ट 10 त्वरीत त्याच्या मूळ स्थितीकडे परत येतो, नंतर पुन्हा डावीकडून उजवीकडे हलतो, इ.
उभ्या डिफ्लेक्शन प्लेट्सना पुरवलेल्या तात्काळ व्होल्टेज मूल्यांच्या वक्र आकाराचा ऑसिलोस्कोपच्या कॅथोड रे ट्यूबच्या स्क्रीनवर आपण कसे पाहू शकता ते शोधू या. क्षैतिज विक्षेपन नलिकांना ६० च्या मोठेपणासह सॉटूथ व्होल्टेज लागू केले आहे असे गृहीत धरू. व्हीआणि 1/50 च्या बदल कालावधीसह सेकंद.
अंजीर मध्ये. आकृती 202, b सायनसॉइडल व्होल्टेजचा एक कालावधी दर्शविते, ज्याच्या वक्राचा आकार आपण पाहू इच्छितो आणि वर्तुळ (चित्र 202, c) ऑसिलोस्कोप ट्यूबच्या स्क्रीनवर इलेक्ट्रॉन बीमची परिणामी हालचाल दर्शविते.
वरच्या दोन आलेखांवर एकाच वेळी व्होल्टेजची समान पदनाम असतात.
एका क्षणी ट 1 सॉटूथ व्होल्टेज ( यू d), इलेक्ट्रॉन बीमला क्षैतिजरित्या विक्षेपित करणे, 60 च्या बरोबरीचे आहे व्ही, आणि उभ्या प्लेट्सवर ताण यूशून्याच्या बरोबरीने आणि स्क्रीनवर एक बिंदू उजळतो ओ१. एका क्षणी ट 2 व्होल्टेज यू g = - 50 व्ही, आणि व्होल्टेज यूमध्ये = ४५ व्ही. च्या बरोबरीच्या काळात ट 2 - ट 1, इलेक्ट्रॉन बीम स्थितीत जाईल ओ 2 ऑनलाइन ओ 1 - ओ 2. एका क्षणी ट 3 व्होल्टेज यू g = 35 व्ही, आणि व्होल्टेज यूमध्ये = 84.6 व्ही. दरम्यान ट 3 - ट 2 बीम बिंदूकडे जाईल ओ 3 ऑनलाइन ओ 2 - ओ 3, इ.
इलेक्ट्रॉन बीमवर विक्षेपण प्लेट्सच्या दोन्ही जोड्यांद्वारे तयार केलेल्या इलेक्ट्रिक फील्डच्या क्रियेची प्रक्रिया चालू राहील आणि बीम पुढे रेषेच्या बाजूने विक्षेपित होईल. ओ 3 - ओ 4 - o 6, इ.
दरम्यान ट 10 - ट 9, इलेक्ट्रॉन बीम त्वरीत डावीकडे विचलित होईल (बीम उलटेल), आणि नंतर प्रक्रिया पुनरावृत्ती होईल: चाचणी केली जाणारी व्होल्टेज वेळोवेळी बदलते, त्यामुळे इलेक्ट्रॉन बीम त्याच मार्गावर वारंवार फिरेल, परिणामी बऱ्यापैकी तेजस्वी होईल. रेषा, ट्यूबच्या उभ्या विक्षेपन प्लेट्सवर लागू व्होल्टेज वक्रच्या आकाराप्रमाणे.
सॉटूथ स्वीप पल्सच्या व्होल्टेजचा कालावधी (आणि वारंवारता) आणि अभ्यासाधीन व्होल्टेज समान असल्याने, स्क्रीनवरील साइनसॉइड गतिहीन असेल. जर या व्होल्टेजची वारंवारता भिन्न असेल आणि एकमेकांच्या गुणाकार नसेल, तर प्रतिमा ट्यूब स्क्रीनच्या बाजूने फिरेल.
जेव्हा समान मोठेपणा आणि फ्रिक्वेन्सीचे दोन सायनसॉइडल व्होल्टेज, परंतु टप्प्यात 90° ने स्थलांतरित केले जातात, तेव्हा विक्षेपण प्लेट्सच्या दोन्ही जोड्यांशी जोडलेले असतात, तेव्हा ट्यूब स्क्रीनवर एक वर्तुळ दृश्यमान होईल. अशा प्रकारे, ऑसिलोस्कोप वापरुन, आपण इलेक्ट्रिकल सर्किट्समध्ये होणार्‍या विविध प्रक्रियांचे निरीक्षण आणि परीक्षण करू शकता. सॉटूथ पल्स जनरेटर व्यतिरिक्त, ऑसिलोस्कोपमध्ये उभ्या बीम डिफ्लेक्शन प्लेट्सवर लागू होणारा व्होल्टेज आणि क्षैतिज विक्षेपण प्लेट्सवर लागू केलेला सॉटूथ व्होल्टेज वाढवण्यासाठी अॅम्प्लीफायर असतात.

विद्यार्थ्याला कळले पाहिजे : ऑसिलोस्कोपचा ब्लॉक आकृती; ऑसिलोस्कोपच्या मुख्य ब्लॉक्सचा उद्देश; डिव्हाइस आणि कॅथोड रे ट्यूबच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत; स्वीप जनरेटर (सॉटुथ व्होल्टेज) चे ऑपरेटिंग तत्त्व, परस्पर लंब दोलन जोडणे.

विद्यार्थी सक्षम असणे आवश्यक आहे : प्रायोगिकरित्या क्षैतिज आणि अनुलंब विभाजित करण्याची किंमत निश्चित करा, डायरेक्ट व्होल्टेजचे परिमाण, कालावधी, वारंवारता आणि पर्यायी व्होल्टेजचे मोठेपणा मोजा.

संक्षिप्त सिद्धांत ऑसिलोस्कोप रचना

इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप हे एक सार्वत्रिक उपकरण आहे जे आपल्याला जलद विद्युत प्रक्रियांचे निरीक्षण करण्यास अनुमती देते (10-12 सेकंदांपर्यंत टिकते). ऑसिलोस्कोप वापरून, तुम्ही व्होल्टेज, वर्तमान, वेळेचे अंतर मोजू शकता आणि पर्यायी विद्युत् प्रवाहाचा टप्पा आणि वारंवारता निर्धारित करू शकता.

कारण सजीवांच्या कार्यक्षम तंत्रिका आणि स्नायूंमध्ये संभाव्य फरक उद्भवत असल्याने, इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोप किंवा त्यातील बदल विविध अवयव, हृदय, मज्जासंस्था, डोळे, पोट इत्यादींच्या कार्याच्या जैविक आणि वैद्यकीय अभ्यासामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

विशेष प्राथमिक ट्रान्सड्यूसर वापरल्यास हे उपकरण विद्युत नसलेल्या प्रमाणांचे निरीक्षण करण्यासाठी आणि मोजण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.

ऑसिलोस्कोपमध्ये कोणतेही हलणारे यांत्रिक भाग नाहीत (चित्र 1 पहा), परंतु इलेक्ट्रॉन बीम विद्युत किंवा चुंबकीय क्षेत्रात विक्षेपित आहे. इलेक्ट्रॉनचा एक अरुंद बीम एका विशेष रचना असलेल्या स्क्रीनवर आदळल्याने तो त्या बिंदूवर चमकतो. जेव्हा इलेक्ट्रॉनचा बीम हलतो, तेव्हा तुम्ही स्क्रीनवरील चमकदार बिंदूच्या हालचालीद्वारे त्याचे अनुसरण करू शकता.

इलेक्ट्रॉन बीम अभ्यास करत असलेल्या विद्युत क्षेत्रातील बदलाचे “निरीक्षण” करते, त्याच्याशी ताळमेळ ठेवत, कारण इलेक्ट्रॉन बीम व्यावहारिकरित्या जडत्व मुक्त आहे.

तांदूळ. 1. अंजीर. 2.

कॅथोड रे ट्यूबची रचना कॅथोड आणि मॉड्युलेटर

इतर रेकॉर्डिंग साधनांच्या तुलनेत इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोपचा हा मोठा फायदा आहे.

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोपमध्ये खालील मुख्य घटक असतात: कॅथोड रे ट्यूब (सीआरटी), स्कॅन जनरेटर, अॅम्प्लीफायर्स आणि वीजपुरवठा.

कॅथोड रे ट्यूबची रचना आणि ऑपरेशन

इलेक्ट्रॉन बीमचे इलेक्ट्रोस्टॅटिक फोकसिंग आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक नियंत्रण असलेल्या कॅथोड रे ट्यूबच्या यंत्राचा विचार करूया.

सीआरटी, आकृतीमध्ये दर्शविले आहे. 1, एक विशेष आकाराचा काचेचा फ्लास्क आहे ज्यामध्ये उच्च व्हॅक्यूम तयार केला जातो (सुमारे 10 -7 मिमी एचजी). फ्लास्कच्या आत इलेक्ट्रोड्स आहेत जे इलेक्ट्रॉनचा एक अरुंद बीम तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन गनचे कार्य करतात; बीम-डिफ्लेक्टिंग प्लेट्स आणि फॉस्फरच्या थराने झाकलेली स्क्रीन.

इलेक्ट्रॉन गनमध्ये कॅथोड 1, कंट्रोल (मॉड्युलेटिंग) इलेक्ट्रोड 2, अतिरिक्त शील्डिंग इलेक्ट्रोड 3 आणि पहिले आणि दुसरे एनोड्स 4, 5 असतात.

हीटिंग कॅथोड 1 लहान निकेल सिलेंडरच्या रूपात बनविले आहे, ज्याच्या आत एक फिलामेंट आहे; त्याच्या पुढच्या टोकाला ऑक्साईडचा थर आहे ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन मिळविण्यासाठी कमी इलेक्ट्रॉन कार्य कार्य आहे (चित्र 2).

कॅथोड कंट्रोल इलेक्ट्रोड किंवा मॉड्युलेटरच्या आत स्थित आहे, जो एक धातूचा कप आहे ज्याच्या शेवटी एक छिद्र आहे ज्यामधून इलेक्ट्रॉन जाऊ शकतात. कंट्रोल इलेक्ट्रोडमध्ये कॅथोडच्या सापेक्ष नकारात्मक संभाव्यता असते आणि, या संभाव्यतेचे मूल्य बदलून, तुम्ही त्याच्या छिद्रातून जाणाऱ्या इलेक्ट्रॉनच्या प्रवाहाच्या तीव्रतेचे नियमन करू शकता आणि त्याद्वारे स्क्रीनची चमक बदलू शकता. त्याच वेळी, कॅथोड आणि मॉड्युलेटर दरम्यानचे विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉन बीम (चित्र 2) वर केंद्रित करते.

शिल्डिंग इलेक्ट्रोड 3 ची क्षमता कॅथोड संभाव्यतेपेक्षा किंचित जास्त आहे आणि इलेक्ट्रॉन्स बाहेर जाण्यास सुलभ करते, कंट्रोल इलेक्ट्रोड 2 आणि पहिल्या एनोड 4 च्या इलेक्ट्रिक फील्डमधील परस्परसंवाद दूर करते.

इलेक्ट्रॉनचे अतिरिक्त फोकसिंग आणि प्रवेग पहिल्या आणि दुसऱ्या एनोड्समधील विद्युत क्षेत्राद्वारे होते, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन लेन्स बनते. हे एनोड्स आत डायफ्रामसह सिलेंडरच्या स्वरूपात बनवले जातात. पहिला एनोड 4 शेकडो व्होल्टच्या ऑर्डरच्या कॅथोडच्या सापेक्ष सकारात्मक संभाव्यतेसह आणि दुसरा 5 हजार व्होल्टच्या ऑर्डरसह पुरवला जातो. या एनोड्समधील इलेक्ट्रिक फील्ड मजबुती रेषा आकृती 3 मध्ये दर्शविल्या आहेत.

नोकरीची उद्दिष्टे

1. इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोपच्या डिझाइन आणि ऑपरेटिंग तत्त्वाची सामान्य ओळख,
2. ऑसिलोस्कोपची संवेदनशीलता निश्चित करणे,
3. ऑसिलोस्कोप वापरून पर्यायी विद्युत् विद्युत् सर्किटमध्ये काही मोजमाप करणे.

इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलोस्कोपच्या डिझाइन आणि ऑपरेशनबद्दल सामान्य माहिती

ऑसिलोस्कोपच्या कॅथोड रे ट्यूबच्या कॅथोडचा वापर करून, एक इलेक्ट्रॉन प्रवाह तयार केला जातो, जो ट्यूबमध्ये स्क्रीनच्या दिशेने निर्देशित केलेल्या अरुंद बीममध्ये तयार होतो. ट्यूब स्क्रीनवर फोकस केलेल्या इलेक्ट्रॉन बीममुळे प्रभावाच्या बिंदूवर एक चमकदार जागा निर्माण होते, ज्याची चमक बीमच्या ऊर्जेवर अवलंबून असते (स्क्रीन एका विशेष ल्युमिनेसेंट रचनासह लेपित आहे जी इलेक्ट्रॉन बीमच्या प्रभावाखाली चमकते). इलेक्ट्रॉन बीम व्यावहारिकदृष्ट्या जडत्वहीन आहे, त्यामुळे इलेक्ट्रॉन बीमवर विद्युत क्षेत्र लागू केल्यास प्रकाशाचा स्पॉट स्क्रीनवरील कोणत्याही दिशेने जवळजवळ त्वरित हलविला जाऊ शकतो. डिफ्लेक्टर प्लेट्स नावाच्या प्लेन-समांतर प्लेट्सच्या दोन जोड्या वापरून फील्ड तयार केले जाते. बीमची कमी जडत्व 10 9 हर्ट्झ किंवा त्याहून अधिक वारंवारतेसह वेगाने बदलणार्या प्रक्रियांचे निरीक्षण करणे शक्य करते.

विद्यमान ऑसिलोस्कोपचा विचार करता, डिझाइन आणि उद्देशाने भिन्न, आपण पाहू शकता की त्यांचे कार्यात्मक आकृती अंदाजे समान आहे. मुख्य आणि अनिवार्य नोड्स असावेत:

अभ्यासाधीन प्रक्रियेच्या दृश्य निरीक्षणासाठी कॅथोड रे ट्यूब;

ट्यूब इलेक्ट्रोडला पुरवलेले आवश्यक व्होल्टेज मिळविण्यासाठी वीज पुरवठा;

ब्राइटनेस, फोकस आणि बीम शिफ्ट समायोजित करण्यासाठी डिव्हाइस;

इलेक्ट्रॉन बीम (आणि त्यानुसार, ल्युमिनस स्पॉट) ट्यूब स्क्रीनवर एका विशिष्ट वेगाने हलविण्यासाठी जनरेटर स्कॅन करा;

जर ट्यूब स्क्रीनवरील बीम लक्षणीयपणे विचलित करण्यासाठी पुरेसे नसेल किंवा त्याउलट, खूप जास्त असेल तर चाचणी अंतर्गत सिग्नलचे व्होल्टेज वाढवण्यासाठी किंवा कमी करण्यासाठी अॅम्प्लीफायर्स (आणि एटेन्युएटर) वापरले जातात.

कॅथोड रे ट्यूब उपकरण

सर्व प्रथम, कॅथोड रे ट्यूब (चित्र 36.1) च्या उपकरणाचा विचार करूया. सामान्यत: हा काचेचा फ्लास्क 3 असतो, उच्च व्हॅक्यूममध्ये रिकामा केला जातो. त्याच्या अरुंद भागात एक गरम कॅथोड 4 आहे, ज्यामधून थर्मिओनिक उत्सर्जनामुळे इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित होतात. दंडगोलाकार इलेक्ट्रोड 5, 6, 7 ची एक प्रणाली इलेक्ट्रॉनला अरुंद बीम 12 मध्ये केंद्रित करते आणि त्याची तीव्रता नियंत्रित करते. यानंतर डिफ्लेक्शन प्लेट्स 8 आणि 9 (क्षैतिज आणि अनुलंब) च्या दोन जोड्या आणि शेवटी, स्क्रीन 10 - बल्ब 3 च्या तळाशी, ल्युमिनेसेंट रचनांनी लेपित, ज्यामुळे इलेक्ट्रॉन बीमचा ट्रेस दृश्यमान होतो.

कॅथोडमध्ये टंगस्टन फिलामेंट समाविष्ट आहे - हीटर 2, एका अरुंद ट्यूबमध्ये स्थित आहे, ज्याचा शेवट (इलेक्ट्रॉनचे कार्य कमी करण्यासाठी) बेरियम किंवा स्ट्रॉन्टियम ऑक्साईडच्या थराने झाकलेला असतो आणि प्रत्यक्षात इलेक्ट्रॉन प्रवाहाचा स्रोत असतो.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड वापरून एका अरुंद बीममध्ये इलेक्ट्रॉनला आकार देण्याची प्रक्रिया अनेक प्रकारे प्रकाश बीमवर ऑप्टिकल लेन्सच्या प्रभावासारखीच असते. म्हणून, इलेक्ट्रोड 5,6,7 च्या प्रणालीला इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल उपकरण म्हणतात.

इलेक्ट्रोड 5 (मॉड्युलेटर) एका अरुंद छिद्रासह बंद सिलेंडरच्या स्वरूपात कॅथोडच्या तुलनेत थोड्या नकारात्मक संभाव्यतेखाली आहे आणि इलेक्ट्रॉन ट्यूबच्या कंट्रोल ग्रिड प्रमाणेच कार्य करते. मॉड्युलेटिंग किंवा कंट्रोल इलेक्ट्रोडवरील नकारात्मक व्होल्टेजचे परिमाण बदलून, आपण त्याच्या छिद्रातून जाणाऱ्या इलेक्ट्रॉनची संख्या बदलू शकता. म्हणून, मॉड्युलेटिंग इलेक्ट्रोड वापरुन, आपण स्क्रीनवरील बीमची चमक नियंत्रित करू शकता. मॉड्युलेटरवरील नकारात्मक व्होल्टेजचे प्रमाण नियंत्रित करणारे पोटेंशियोमीटर ऑसिलोस्कोपच्या पुढील पॅनेलवर "ब्राइटनेस" शिलालेखासह प्रदर्शित केले जाते.

दोन कोएक्सियल सिलेंडर्स 6 आणि 7 ची प्रणाली, ज्याला प्रथम आणि द्वितीय एनोड म्हणतात, बीमला गती आणि फोकस करण्यासाठी कार्य करते. पहिल्या आणि दुसर्‍या एनोड्समधील अंतरातील इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड अशा प्रकारे निर्देशित केले जाते की ते इलेक्ट्रॉनच्या वळणावळणाच्या प्रक्षेपणांना सिलेंडरच्या अक्षाकडे वळवते, ज्याप्रमाणे दोन लेन्सची ऑप्टिकल प्रणाली प्रकाशाच्या वळणा-या किरणांवर कार्य करते. या प्रकरणात, कॅथोड 4 आणि मॉड्युलेटर 5 प्रथम इलेक्ट्रॉन लेन्स बनवतात आणि दुसरी इलेक्ट्रॉन लेन्स पहिल्या आणि द्वितीय एनोडशी संबंधित आहे.

परिणामी, इलेक्ट्रॉन बीम एका बिंदूवर केंद्रित आहे जे स्क्रीनच्या समतल भागात असले पाहिजे, जे प्रथम आणि द्वितीय एनोड्समधील संभाव्य फरकाच्या योग्य निवडीसह शक्य आहे. या व्होल्टेजचे नियमन करणारी पोटेंशियोमीटर नॉब ऑसिलोस्कोपच्या पुढील पॅनेलवर "फोकस" शिलालेखासह स्थित आहे.

जेव्हा इलेक्ट्रॉन बीम स्क्रीनवर आदळतो, तेव्हा त्यावर एक स्पष्टपणे परिभाषित चमकदार स्पॉट (बीमच्या क्रॉस सेक्शनशी संबंधित) तयार होतो, ज्याची चमक बीममधील इलेक्ट्रॉनची संख्या आणि गती यावर अवलंबून असते. स्क्रीनवर भडिमार करताना बहुतेक बीम ऊर्जा उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते. ल्युमिनेसेंट कोटिंगद्वारे बर्न टाळण्यासाठी, स्थिर इलेक्ट्रॉन बीमसह उच्च ब्राइटनेसची परवानगी नाही. एकमेकांच्या काटकोनात स्थित समांतर-समांतर प्लेट्स 8 आणि 9 च्या दोन जोड्या वापरून बीमला विक्षेपित केले जाते.

एका जोडीच्या प्लेट्सवर संभाव्य फरक असल्यास, त्यांच्यामधील एकसमान विद्युत क्षेत्र या क्षेत्राच्या परिमाण आणि चिन्हावर अवलंबून इलेक्ट्रॉन बीमच्या प्रक्षेपकाला विचलित करते. गणना दर्शविते की ट्यूब स्क्रीनवर बीम विक्षेपणाचे प्रमाण डी(मिलीमीटरमध्ये) प्लेट व्होल्टेजशी संबंधित यू डीआणि दुसऱ्या एनोडवर व्होल्टेज Ua 2(व्होल्टमध्ये) खालीलप्रमाणे:

(36.1),

कदाचित अशी कोणतीही व्यक्ती नसेल जिच्या आयुष्यात कॅथोड रे ट्यूब (किंवा CRT) समाविष्ट असलेल्या उपकरणांचा सामना केला नसेल. आता लिक्विड क्रिस्टल स्क्रीन्स (एलसीडी) वर आधारित त्यांच्या अधिक आधुनिक समकक्षांद्वारे असे उपाय सक्रियपणे बदलले जात आहेत. तथापि, अशी अनेक क्षेत्रे आहेत ज्यात कॅथोड रे ट्यूब अजूनही अपरिहार्य आहे. उदाहरणार्थ, उच्च-परिशुद्धता ऑसिलोस्कोपमध्ये एलसीडीचा वापर केला जाऊ शकत नाही. तथापि, एक गोष्ट स्पष्ट आहे - माहिती प्रदर्शन उपकरणांच्या प्रगतीमुळे शेवटी CRTs पूर्णपणे सोडून दिले जाईल. ही काळाची बाब आहे.

देखावा इतिहास

शोधकर्ता जे. प्लुकर मानला जाऊ शकतो, ज्याने 1859 मध्ये, विविध बाह्य प्रभावाखाली धातूंच्या वर्तनाचा अभ्यास करताना, प्राथमिक कण - इलेक्ट्रॉनच्या रेडिएशन (उत्सर्जन) च्या घटनेचा शोध लावला. व्युत्पन्न झालेल्या कणांच्या किरणांना कॅथोड किरण म्हणतात. जेव्हा इलेक्ट्रॉन बीम त्यांच्यावर आदळतात तेव्हा काही पदार्थांच्या (ल्युमिनोफोर) दृश्यमान चमक दिसण्याकडेही त्यांनी लक्ष वेधले. आधुनिक कॅथोड रे ट्यूब या दोन शोधांमुळे प्रतिमा तयार करण्यास सक्षम आहे.

20 वर्षांनंतर, हे प्रायोगिकरित्या स्थापित केले गेले की उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीची दिशा बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावाने नियंत्रित केली जाऊ शकते. हे समजावून सांगणे सोपे आहे की जर आपल्याला हे लक्षात असेल की हलणारे नकारात्मक चार्ज वाहक चुंबकीय आणि विद्युत क्षेत्रांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

1895 मध्ये, के.एफ. ब्राउन यांनी ट्यूबमधील नियंत्रण प्रणाली सुधारली आणि त्याद्वारे कण प्रवाहाचा दिशात्मक वेक्टर केवळ फील्डच नव्हे तर फिरण्यास सक्षम असलेल्या विशेष आरशाने देखील बदलला, ज्याने शोध वापरण्यासाठी पूर्णपणे नवीन शक्यता उघडल्या. . 1903 मध्ये, वेहनेल्टने ट्यूबमध्ये सिलेंडर-आकाराचे कॅथोड-इलेक्ट्रोड ठेवले, ज्यामुळे उत्सर्जित प्रवाहाची तीव्रता नियंत्रित करणे शक्य झाले.

1905 मध्ये, आइन्स्टाईनने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाची गणना करण्यासाठी समीकरणे तयार केली आणि 6 वर्षांनंतर अंतरावर प्रतिमा प्रसारित करण्यासाठी एक कार्यरत उपकरण प्रदर्शित केले गेले. बीम नियंत्रित होते आणि कॅपेसिटर ब्राइटनेस पातळीसाठी जबाबदार होते.

जेव्हा पहिल्या CRT मॉडेल्सचे उत्पादन सुरू झाले, तेव्हा उद्योग मोठ्या कर्णरेषेसह स्क्रीन तयार करण्यास तयार नव्हता, म्हणून भिंग लेन्सचा वापर तडजोड म्हणून केला गेला.

कॅथोड रे ट्यूब उपकरण

तेव्हापासून, डिव्हाइस सुधारित केले गेले आहे, परंतु बदल हे उत्क्रांती स्वरूपाचे आहेत, कारण कामात मूलभूतपणे नवीन काहीही जोडलेले नाही.

काचेच्या शरीराची सुरुवात शंकूच्या आकाराच्या विस्तारासह ट्यूबने होते जी स्क्रीन बनवते. कलर इमेजिंग उपकरणांमध्ये, आतील पृष्ठभाग तीन प्रकारच्या फॉस्फरसह एका विशिष्ट पिचने झाकलेले असते, जे इलेक्ट्रॉन बीमने आदळल्यावर स्वतःचा चमक रंग देतात. त्यानुसार, तीन कॅथोड्स (गन) आहेत. फोकस-बाहेरचे इलेक्ट्रॉन काढून टाकण्यासाठी आणि इच्छित बीम स्क्रीनवरील इच्छित बिंदूवर अचूकपणे आदळतो याची खात्री करण्यासाठी, कॅथोड प्रणाली आणि फॉस्फर लेयर दरम्यान एक स्टील ग्रिड - एक मुखवटा - ठेवला जातो. त्याची तुलना स्टॅन्सिलशी केली जाऊ शकते जी अनावश्यक सर्वकाही कापते.

तापलेल्या कॅथोड्सच्या पृष्ठभागापासून इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन सुरू होते. ते ट्यूबच्या शंकूच्या आकाराच्या भागाशी जोडलेल्या एनोड (इलेक्ट्रोड, सकारात्मक चार्जसह) दिशेने धावतात. पुढे, बीम एका विशेष कॉइलद्वारे केंद्रित केले जातात आणि विक्षेपण प्रणालीच्या क्षेत्रात पडतात. शेगडीमधून जाताना, ते स्क्रीनच्या इच्छित बिंदूंवर पडतात, ज्यामुळे त्यांचे रूपांतर चमकात होते.

संगणक अभियांत्रिकी

कॅथोड रे ट्यूब मॉनिटर्स संगणक प्रणालींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. डिझाइनची साधेपणा, उच्च विश्वासार्हता, अचूक रंग प्रस्तुतीकरण आणि विलंबांची अनुपस्थिती (एलसीडीमधील मॅट्रिक्स प्रतिसादाचे मिलीसेकंद) - हे त्यांचे मुख्य फायदे आहेत. तथापि, अलीकडे, आधीच सूचित केल्याप्रमाणे, CRTs अधिक किफायतशीर आणि अर्गोनॉमिक एलसीडी मॉनिटर्सद्वारे बदलले जात आहेत.