示波管的构造和简易检查

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电子示波器是电子爱好者经常使用的仪器之一,借助它可以观察所测量的电压或电流的各种波形和变化规律。

在电子示波器中,一个最主要的器件就是示波管,有了它才能把看不见的电气变化转为可见光迹(即波形)。下面简单介绍示波管的构造和检查其质量好坏的简易方法。

构造

正如我们用笔按一定规律在纸上描绘出所需要的曲线或波形一样,示波管要显示波形,也同样有上述“用笔按一定规律在纸上描绘”的类似过程。只是,此时的“笔”是示波管内的电子束;绘图的“手”是示波管内的偏转系统;而“纸”则是荧光屏。

因此,按功能作用来划分示波管的内部构造就有:

(1)产生和形成电子束的系统,称为电子枪。

(2)使电子束按外加电压规律来产生偏转作用的偏转系统。

(3)把电子束描绘的轨迹转化为可见光迹的荧光屏。

这三部分都安装在一个密封的真空玻璃管泡中,其结构图如图1所示。结构示意图见图2。

图1
图1 🔍原图 (900×1333)
图2
图2 🔍原图 (855×457)

1.电子枪:

电子枪由灯丝、阴极、调制极、第一阳极、第二阳极和第三阳极构成。

阴极K,一般是一个镍杯,其外侧顶部涂有能发射电子的氧化物。阴极要发射电子,其发射部分必须热到足够的温度,所以在阴极中间装有由电阻丝构成的灯丝H,在两引出端间加上一定的电压后,灯丝发热,再间接加热阴极,该电压称为灯丝电压。

调制极G\(_{1}\),是一个与阴极同轴的镍质圆筒,在其预部中心有一个圆孔。调制极对阴极处于负电位,调节这个负电位的大小,即可以控制阴极发射电子的多少,所以又称为控制栅极。

调制极的后面有第一阳极A\(_{1}\)、第二阳极A2和第三阳极A\(_{3}\),它们都是由镍质圆筒组成。这些外形为圆筒状的电极依次排列在示波管的轴线上。

第二阳极A\(_{2}\)的电位介于阴极K与第一阳极之间。由于各电极不同电压的配合,相互间形成不均匀的轴对称静电场,对阴极发射的电子起会聚和加速作用,形成电子束。调节第二阳极电压的大小,可以使电子束恰好聚焦于荧光屏上,而得到较细的光点,所以第二阳极又称为聚焦极。

由于在第二阳极与调制极之间加入一个第一阳极A\(_{1}\)(它与第三阳极同电位,通常A1\(_{3}\)在管内已连接)。由于A1的屏蔽作用,调节第二阳极电压使电子束“聚焦”时不会影响“亮度”的变化。

第三阳极A\(_{3}\)起加速作用,加于A3的电压,对电子束射向屏幕的速度有很大影响,因此第三阳极电压V\(_{a3}\)称为加速电压,是示波管的重要数据之一。

2.偏转系统:

示波管的偏转系统通常是由两对在空间互相垂直的偏转板组成,它们位于电子枪之后。当偏转板加上了信号电压,电子束通过偏转板时,就会受偏转板间电场的影响而产生偏转,图③表示一对偏转板使电子束发生偏转的示意图。

图3
图3 🔍原图 (819×505)

3.荧光屏:

将荧光晶体涂于示波管顶端玻璃面上而构成荧光屏,当电子束冲击荧光晶体时,即能激发出可见光,于是电子束的偏转运动就在荧光屏上留下光迹,使人眼可以观察,进而可以记录。其发光的亮度与荧光晶体的发光效率、第三阳极电压(影响电子的速度)和调制极电压(影响电子束电流的大小)有关。

荧光晶体是一种特殊的经激发能发光的化合物,并有相对应的发光光谱(即光迹颜色)。当电子束停止冲击后,荧光晶体所发的光不是立即停止,而是按近似指数曲线的规律逐渐衰减,这种现象称为余辉。荧光晶体所发光的亮度由最大值衰减到它的1%所需的时间,称为余辉时间,根据不同的余辉时间和发光光谱,可将示波管的荧光屏分成3种主要类型:

短余辉:发光为蓝色,余辉时间小于1ms,宜于照相记录用,用符号A表示。

中余辉:发光为黄绿色,余辉时间介于1ms~100ms之间,宜于人眼观察,是最常用的,用符号J表示。

长余辉:发光为橙黄色,余辉时间大于100ms,宜于显示慢变化波形,用符号D表示。

示波管的简易检查

(1)观察荧光屏有无荧光粉脱落和荧光晶体被烧毁所造成的黑点。(2)仔细检查玻璃壳有无裂纹,特别是对一些管脚引出针直接烧焊在玻壳上引出的管子,尤应注意引出处有无裂纹。(2)轻轻摇动示波管,注意管内有否电极脱焊、晃动或碰击声。(4)按规定电压点燃灯丝,注意灯丝的正常亮度。如灯丝不亮,可能有严重漏气或灯丝已断,可用万用表检查一下。(5)各极加上电压,注意管内有否因慢性漏气造成气体电离而发蓝光。(施博琪)