מכשור אלקטרוני - פרק 3 : מכשור מבוסס על הולכה בוואקום

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

1

:3מכשור אלקטרוני - פרק מכשור מבוסס על הולכה בוואקום

שקפים נלמד תוכן #

השיעור Xמחולל קרני 3.1

תא פוטואלקטרי (דיודת וואקום) 3.2

מכפיל אור 3.3

שפופרות וואקום 3.4

הלחמה בקרן אלקטרונים 3.5לימוד חלקי האוסצילוסקופ 3.6

לנ"ס )TV של CRTצגי הדמיה ( 3.7

4פרק מיקרוסקופ אלקטרוני 3.8

להדפיס עד שקף

24

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

2

Xמחולל קרני עקרון הפעולהמבנהמטרה

מבנה סכמתי

שפופרת וואקום

אנודה

קתודה תרמיונית

Xקרני

מעגל למתח

גבוהאפקט דמוי

"קתודו-לומינסנטי"

http://www.brandx-ray.com/brand_x_ray_tube_co___inc___x_ray_tube_faq_page.htm

עקרון הפעולה

עבודהבאיזור הרוויה

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

3

Xעקרון פעולה: יצירת קרני

+Z

e-***

Most Inner Shell

אטום בגביש – מצב מוצק

e-** + e-**

SEE

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

4

Xיצירת קרני

+Z

X-Ray h

X-Ray h' Cascade

שרשרת של נפילות

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

5

Xסיכום פליטה של קרני e-*** + MX-Ray 2e-** + MX-Ray

+

SEE

e-**(inner+1) e-* (inner) + hX-Ray נפילה" לרמה פנימית פנויה"

e-* (inner+2) e-* (inner+1) + h’X-

Ray “Cathodo-luminescence” ?

“Cathodo-luminescence” ?

יכולה לשתף גם רמות גבוהות יותר, cascadeה- הנותנות קרינה באורכי גל גדולים יותר.

הקפיצה יכולה לכלול גם את המעבר מרמת ההולכה לערכיות

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

6

Auger Effect

+Z

e-***

Most Inner Shell

אטום בגביש – מצב מוצק

e-** + e-**

SEE

+Z

X-Ray h

X-Ray h'

e-*** + MX-Ray 2e-** + MX-Ray+

SEE

e-**(inner+1) e-* (inner) + hX-Ray נפילה" לרמה פנימית פנויה"

e-* (inner+2) e-* (inner+1) + h’X-

Ray

Cathodo-luminescence ?

Cathodo-luminescence ?

h + Mphel e-* + Mphel+

פנימיתהליך פוטו-אלקטרי

wאנרגית העקירה גדולה מ-h>w

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

7

רמות Z+במוצק +Z +Z +Z

הרמותהפנימיות נשארותצמודות לגרעין.

+Z +Z +Z +Z

חפיפה של רמות מלאות חלקית

וראשונה ריקה

+Z +Z +Z +Z

לא סגור להמחיש שזה מספר גדול מאוד

מתחילה האלקטרונים של הרמות הפנימיות Xהמפולת של פליטת קרני

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

8

שפופרת וואקום

אלקטרון מואץ

אנודה

קתודה פוטו-אלקטרית

Photon

h>w

פוטו-דיודת וואקום תא פוטו-אלקטרי

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

9

מכפיל אורמכפיל אור

h

Anode

Photo-cathode

דינודה SEEM

דינודה

עקרוןהפעולה

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

10

עקרון הפעולה VPhotocathode < Vdynode 1

< Vdynode 2 < ... Vdynode n

< VAnode

e-1 Kev + SEEM SEEMn+ + ne-*

ההגבר

G = gD

D = 8g = 4

G = gD = 48 = 6.6 x 104 

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

11

שפופרת וואקום

מעטפת חיצונית

אנודה Collector

(+)

grid רשת

קתודה תרמיונית

(-)

גוף חימום מבודד(גוף שחור)

שימוש : מגברים להספקים גבוהים: •

.מכ"ם, תחנות שידורטעם אקוסטי•

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

12

הזרם כתלות בהפרש המתח בדיודה

V

I ]A

]

IRD

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

13

שפופרת וואקום כדיודה

A

אלקטרודה חמה

תא וואקום

אלקטרודה קרה

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

14

DVc-g = - 1 V

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

DVc-a= 25 Vבקרת

זרם

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

15

Vc-g = - 1 V

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

Vc-a= 200 V

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

בקרת זרם

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

16

פעילות הטריודהפעילות הטריודה

I ]A]

VCut-off(-1.0V)

Vgrid = 0.0 V

V100 200 300

-1.0 V

-2.0 V

-3.0 V

-4.0 V

מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוו17אקום

(c) שכנר

עבודה באינטרנט

The Tube Directory

http://www.mclink.it/com/audiomatica/tubes/6sl7.htm

23 first tubes

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

18

http://physicsnobelprize.net/ebw.html

at 150 kV

הלחמה בקרן

אלקטרונים(grid)

תותחאלקטרונים

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

19

עקרון פעולה מכשיר

לפי איזה עקרונותפיסיקליים מוכנסים

אלקטרונים לשפופרתוואקום

12

איזה עקרונותפיסיקליים מנוצלים

לתמרן את האלקטרונים

13

שיעורי ביתמצא דפי נתונים3.1

אין לצרף את דפי הנתונים

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

20

מטרה: מדידת מתחים ותדירויותאוסצילוסקופ : תיאור סכמתי

2

1

34 5

6

78

9

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

21

מכלוליםתפקיד / תיאור שם #

מעטפת 1תותח אלקטרוני 2

3

4

5מסך פלורסצנטי 6

7

8grid 9

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

22

כושר הבחנהCRT של מסך

d

e-***

Mcatlu

d1 d2 d3

מישור כניסהלזכוכית המסך מישור זוהר

מופנה לצופה

וואקום

קוטר הכתם

eV0

(eV0 – w)/3

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

23

– אלקטרון מואץ במתח גבוהה פוגע במסך קתודו-לומינסצנטי, 2.10בהנחות הבאות:

האנרגיה הקינטית מתחלקת באופן שווה בין המוצק •הקתודו-לומינסנטי ושני אלקטרונים

Ee = 1 KeVהאלקטרון הראשון המתנגש הוא בעל אנרגיה של •w = 4 eVפונקצית העבודה של החומר הקטודו-לומניסטי היא •אנרגית המעבר בין רמות הערכיות וההולכה בחומר הוא• Eg = 2 eVd = 10 nmהמרחק הממוצע בין ההתנגשויות הוא •

בנה מודל שתאפשר להעריך את:מספר ההתנגשויות הדרוש לקבלת אלקטרונים העשויים להעלות •

את אלקטרוני החומר הקתודולומינסטי לרמת ההולכה.העומק בו התגבות בין האלטרונים והחומר הקתודולומינסנטי•

עשוי לפלוט פוטונים.מספר האלקטרונים הנעקרים מהגביש עבור כל אלקטרון (ראשני)•

שפוגע במוצק.

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

24

מספרe-

הכולל אחרי

ההתנגשות

[eV [אנרגיה קינטית מספר ההתנגשות

האלקטרון אחרי

ההתנגשות

כוללת אחרי

ההתנגשות

של האלקטרון לפני ההתנגשות

2 332 996 1000 1

4 109 328 332 2

8 35 105 109 3

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

25

צירים ציר האות,

המתחY

X ציר הזמן

ר עוצמת ההארה צי

,עד כאן,בפרק הזההסמסטר

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

26

תותח האלקטרונים

הספקה

למתח וחימום

רשת : שליטה בעוצמת ההארה

קתודה תרמיונית

אנודה מחוררת

עם ""קולימציה

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

27

+

_

Lp

d

s2

L

s1

Yציר באוסצלוסקופ

s1 = ½ ayt2 s2 = L tang

תרגום מתח למרחק

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

28

שלבים בחישוב הקשר

מציאתs1

מציאתs2

y = s1 + s2

הצבות

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

29

– גובה yחישוב = y = s1 + s2האות

eELp2

2mevz2

+ eELpLmevz2

EeLp(Lp+2L) 2me vz

2=

2mevz2 = 4

eVoscpEeLp(Lp+2L) 4 eVoscp

y = E = Vsg / d

1/2mevz2 = eVoscp

Vsg Lp

(Lp+2L) 4 d Voscp

y =

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

30

קבוע האוסצילוסקופ

Lp(Lp+2L) 4 d Voscp

Kscope =

y = Kscope VVsgsg

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

31

Lp = 2.5 cmדוגמהL = 35 cm

Vscop = 90 Vd = 1 cm

2.5 (72.5)/(360) = 181.25/360 = 0.503 cm/V

Lp(Lp+2L) 4 d Voscp

Kscope =

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

32

ציר הזמן

t

x (cm) t ]sec]

0 0.0

2 0.2

4 0.4

6 0.6

8 0.8

10 1.0

המרחק מנקודת האפס היאפונקציה ישירה של הזמן

x = kxt

המתח מנקודת האפס היאפונקציה ישירה של הזמן

Vx = kVt

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

33

Y תרגום מתח למרחק – ציר

+

_

Lp

d

L

s1

s2

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

34

X תרגום מתח למרחק – ציר

X=0

X=10מבט על

sx2+

_

Lpx

dx

x

Lx

sx1

עקרון פעולה זהה, הטעיה ע"י שדה חשמלי.ההבדל המתח משתנה עם הזמן –כל הזמן

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

35

הפונקציה k

הפונקציה k

Vx

t[s]

x [cm]7.55.0 2.5 0.0

0.750.50 0.25 0.00

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

36

הפונקציה k

הפונקציה k

t[s]

x [cm]Vx

0.0

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

37

מיקום האלומה בציר הזמן

Vsg Lp(Lp+2L) 4 d Voscp

y = עבור גובה האות

בדומה, עבור זמן הסריקהVx Lpx(Lpx+2L) 4 d Voscp

x =

kVt Lpx(Lpx+2L) 4 d Voscp

x = Vx = kVt

: המתח בין לוחות הזמן מקיים

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

38

45

1

2

36

11Video

9

10

8

7

CRTשלTV

12

Imaging displays צגי הדמיה

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

39

מטריצה דו-ממדית של עוצמות תאורהתמונה

I(1,1) I(1,2) I(1,3)

I(2,3)

I(3,4)

I(4,5)

pixel

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

40

מטריצהמסך טלוויזיה תלת צבעי

R GB

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

41

אות ווידאו

11Video

10

8

7

V

t

frame

Vertical SignalHorizontal Signal

Intensity

Mixed Video

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

42

ו- scopeהבדלים בין TV

TV scopeXציר Yציר

עוצמת ההארהמספר תותחיםצבעים במסך

לנ"ס

(c) שכנר מכשור 3 - התקנים אלקטרוניים בוואקום

43

משתנים באוסצילוסקופ

l

L

d

y

s1

s2

vz

vy

ay

tFy

Ey

Vsg

Voscp

פיסיקלייםגיאומטריים