Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 22 (всего у книги 47 страниц)
Электронное зеркало
Электро'нное зе'ркало, электрическая или магнитная система, отражающая пучки электронов и предназначенная либо для получения с помощью таких пучков электроннооптических изображений, либо для изменения направления движения электронов. В значительной своей части Э. з. – системы, симметричные относительно некоторой оси (см. Электронная и ионная оптика ). Электростатические осесимметричные Э. з. (рис. 1 ) используют для создания правильных электроннооптических изображений объектов. Если последний электрод такого Э. з. сплошной и электроны меняют направление движения непосредственно вблизи его поверхности, то можно получить увеличенное изображение микрорельефа этой поверхности. В зеркальном электронном микроскопе используется именно это свойство Э. з. Цилиндрические Э. з. с «двухмерным» (оно не зависит от координаты х ) электрическим (рис. 2 ) или магнитным полем применяют для изменения направления электронных пучков, причем для электронов, движущихся в средней плоскости зеркала, угол падения равен углу отражения, подобно тому как это имеет место при отражении луча света от оптического зеркала. Т. н. трансаксиальные Э. з. (рис. 3 , 4 ) отличаются малыми аберрациями (погрешностями изображений) в направлении, параллельном средней плоскости Э. з.
Лит.: Глазер В., Основы электронной оптики, пер. с нем., М., 1957; Кельман В. М., Явор С. Я., Электронная оптика, 3 изд., Л., 1968.
В. М. Кельман, И. В. Родникова.
Рис. 3. Электростатическое трансаксиальное электронное зеркало: 1 и 2 – электроды, находящиеся под потенциалами V1 и V2; R – радиус кривизны зазора между электродами; плоскость xz совмещена со средней плоскостью зеркала.
Рис. 4. Отражение пучка электронов в средней плоскости трансаксиального электростатического электронного зеркала. Сплошными кривыми показаны сечения эквипотенциальных поверхностей средней плоскостью зеркала; пунктирная кривая – эффективная поверхность отражения электронного зеркала, соответствующая поверхности отражения его светооптического аналога – зеркала З.
Рис. 1. Осесимметричные двухэлектродные электронные зеркала: V1 и V2 – потенциалы электродов; тонкие линии – сечения эквипотенциальных поверхностей плоскостью рисунка; линии со стрелками – траектории электронов с разной энергией. Зеркала а и б всегда рассеивающие; зеркала в, г и д могут быть как рассеивающими, так и собирающими.
Рис. 2. Электростатическое цилиндрическое электронное зеркало: 1 и 2 – электроды, потенциалы которых соответственно V1 и V2. Название «цилиндрический» применительно к электроннооптическим системам отражает то обстоятельство, что в качестве электронных линз они могут действовать на электронный пучок так же, как цилиндрическая светооптическая линза – на световой пучок.
Электронное копирование
Электро'нное копи'рование, электронно-искровое, электроискровое, процесс копирования документов, основанный на использовании теплового действия электрического (искрового) разряда. Э. к. применяют преимущественно при изготовлении ротаторных (трафаретных) и реже офсетных печатных форм для оперативной полиграфии . Э. к. осуществляется в электронно-искровых копировальных аппаратах (рис. ). В аппарате листовой оригинал (черно-белый или цветной, выполненный карандашом, тушью, машинописным или типографским способом) и заготовку для печатной формы – пластикатную электропроводную плёнку – закрепляют на роторе (металлическом цилиндре). При вращении ротора, и равномерном перемещении оптической головки участки оригинала поочерёдно проходят под оптической головкой, в которой размещаются осветитель и фотоэлемент . Луч света, формируемый осветителем, отражается от поверхности оригинала (при этом интенсивность светового потока меняется в зависимости от отражательной способности участка, над которым проходит головка) и попадает на фотоэлемент, где световой поток преобразуется в электрический сигнал, который после усиления поступает на игольчатый электрод, перемещающийся синхронно с оптической головкой. Между электродом и поверхностью ротора возникает искровой разряд, прожигающий в заготовке отверстия в местах, соответствующих тёмным участкам изображения оригинала. Процесс изготовления копии длится 5—10 мин. Разрешающая способность электронно-искровых копировальных аппаратов 60—240 линий на 1 мм.
Лит.: Алферов А. В., Резник И. С., Шорин В. Г., Оргатехника, М., 1973.
А. В. Алферов.
Рис. к ст. Электронное копирование.
Электронно-искровой копировальный аппарат «ЭЛИКА» (СССР): схема устройства (вверху) и внешний вид (внизу).
Электроннолучевая обработка
Электроннолучева'я обрабо'тка, см. в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки .
Электроннолучевая печь
Электроннолучева'я печь, разновидность электрической печи , в которой электрическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно в расплавляемом металле в результате соударения с ним электронов, вылетающих из электронной пушки . Электроны разгоняются электрическим полем высокого напряжения (10– 35 Кб) в условиях низкого давления (ниже 10 мн/м2 ). Э. п., применяемые в металлургии чистых металлов и сплавов, состоят из следующих узлов и систем (рис. ): излучатель электронов (электронная пушка) с катодом, ускоряющим анодом и магнитной фокусирующей системой; плавильная камера со шлюзовыми устройствами и кристаллизатором (изложницей или тиглем) для металла; вакуумная система; механизмы перемещения переплавляемого металла; блок электропитания с системой автоматического регулирования. Переплавляемый металл подаётся в Э. п. (через вакуумный затвор) в виде так называемого расходуемого электрода, слитка, монокристалла, порошка и т. д. Расплавленный металл стекает каплями либо в водоохлаждаемый кристаллизатор – изложницу (при наплавлении слитка) или тигель (при плавке в гарнисаже с целью получения фасонных отливок и при выращивании монокристаллов),– либо в холодные водоохлаждаемые подовые ёмкости (при рафинировании жидкого металла). В промышленности работают Э. п. мощностью более 1 Мвт для переплава слитков стали диаметром до 1000 мм, жаропрочных сплавов – до 500 мм, тугоплавких металлов – до 280 мм. Электрический кпд Э. п. 0,6—0,8. Удельный расход электроэнергии 1—2 для стали, 10—15 для ниобия, тантала, молибдена и 20—40 квт ·ч/кг для вольфрама. Проектируют (1978) Э. п. мощностью до 7,2 Мвт для переплава стальных слитков диаметром до 2000 мм (с холодным подом).
Лит.: Электронные плавильные печи, М., 1971; Егоров А. В., Моржин А. Ф., Электрические печи, М., 1975.
А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.
Схемы конструкций электроннолучевых печей: а—д, ж – с электростатическими электронными пушками; е – с магнетронной электронной пушкой; ЭП – электронная пушка; КК – кольцевой катод; ЛК – линейный катод; СК (ДК) – спиральный (или дисковый) катод; А – ускоряющий анод; МФС – магнитная фокусирующая система; МОС – магнитная отклоняющая система; РЭ – расходуемый электрод; Ш – сыпучая шихта; М – монокристалл; Сл – слиток; Кр – кристаллизатор; ГТ – гарнисажный тигель; Т – тигель; Ф – литейная форма; ХП – холодный под; ВС – вакуумная система.
Электроннолучевая плавка
Электроннолучева'я пла'вка, плавка в электроннолучевой печи , происходящая при высокой температуре и глубоком вакууме, что обеспечивает протекание многих реакций рафинирования, невозможных в иных условиях (например, при вакуумной дуговой плавке и индукционной плавке в тиглях из тугоплавких окислов). Применяется для получения особо чистых тугоплавких металлов и сплавов, крупных слитков из стали и сплавов для деталей ответственного назначения и в других случаях. Основные достоинства Э. п.: регулирование в широких пределах скорости наплавления, определяющей благоприятную для последующей обработки макроструктуру слитка; возможность высокого перегрева металлов, позволяющего в сочетании с глубоким вакуумом удалить вредные примеси (например, цветные металлы); глубокая дегазация металла в вакууме; отсутствие контакта жидкого металла с загрязняющей его футеровкой; переплав практически любой шихты и возобновление процесса плавки после случайного перерыва без ухудшения качества слитка. При получении слитков большой массы (нескольких десятков т ) важное достоинство процесса – возможность переплава сравнительно небольших заготовок, попеременно подаваемых в зону плавления. Жидкий металл поступает в кристаллизатор либо непосредственное переплавляемой заготовки, либо из промежуточной ёмкости, где он дополнительно рафинируется. В результате Э. п. в 2—4 раза снижается содержание газовых примесей и неметаллических включений, повышаются плотность металла, изотропность его свойств. Ответственные изделия, например роторы мощных паровых турбин, изготовленные из металла, выплавленного в электроннолучевой печи, обладают вдвое более высоким сопротивлением хрупкому разрушению по сравнению с ротором из стали, выплавленной, например, в обычной дуговой печи, и, следовательно, более надёжны.
Лит.: Введение в технологию электроннолучевых процессов, пер. с англ., [М.], 1965.
Я. М. Васильев.
Электроннолучевая сварка
Электроннолучева'я сва'рка, см. в ст. Сварка .
Электроннолучевая трубка
Электроннолучева'я тру'бка (ЭЛТ), обобщённое название ряда электроннолучевых приборов , предназначенных для различного рода преобразований электрических или световых сигналов. ЭЛТ, служащие для преобразования электрических сигналов в видимые изображения, в зависимости от их функционального назначения делятся на приёмные телевизионные трубки (кинескопы ); осциллографические электроннолучевые трубки ; знакопечатающие электроннолучевые трубки ; индикаторные трубки, используемые в радиолокационных станциях (см. Индикатор ); отображения информации устройства (в том числе трубки с памятью – потенциалоскопы ) и др. Преобразование световых изображений в телевизионные сигналы осуществляется передающими телевизионными трубками . Существуют ЭЛТ, в которых как входные, так и выходные сигналы представлены в форме электрических сигналов; в таких ЭЛТ выходные сигналы отражают тот или иной вид преобразования, производимого над входными: математическую обработку, задержку во времени, изменение порядка следования или частотного спектра и т. д.
Лит.: Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972.
В. Л. Герус.
Электроннолучевой переключатель
Электроннолучево'й переключа'тель, электроннолучевой коммутатор, электроннолучевой прибор , служащий для безынерционного переключения слаботочных электрических цепей. Основан на управлении положением электронного луча (пучка электронов), который может в заданной последовательности направляться на изолированные друг от друга электроды – ламели, подключенные к внешним цепям. Ток электронного луча может при этом управляться внешним сигналом. Большого распространения не получил. В некоторых случаях функции Э. п. успешно выполняются трохотроном .
Электроннолучевые приборы
Электроннолучевы'е прибо'ры (ЭЛП), класс электровакуумных электронных приборов , предназначенных для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов; отличительная особенность таких приборов – использование потока электронов, сконцентрированных (сфокусированных) в узкий пучок (электронный луч), управляемый как по интенсивности, так и по положению в пространстве. В простейшем случае (рис. 1 ) пучок формируется электронной пушкой ; управляется по интенсивности изменением потенциала управляющего электрода (модулятора); отклоняется в двух взаимноперпендикулярных направлениях с помощью поперечных по отношению к оси ЭЛП электрических или магнитных полей, создаваемых отклоняющими пластинами или внешними по отношению к ЭЛП магнитными катушками; направляется в ту или иную точку двумерной мишени. Взаимодействие пучка с мишенью обеспечивает преобразование сигналов в зависимости от свойств и структуры мишени.
Если мишень ЭЛП представляет собой люминесцентный экран, изготовленный из люминофоров (светящихся при бомбардировке их электронами), то такой ЭЛП способен преобразовывать временные последовательности электрических сигналов в двумерное распределение яркости свечения экрана, т. е. визуализировать электрические сигналы. Возможны 2 способа такой визуализации. При 1-м способе отображаемые электрические сигналы поступают на отклоняющие пластины или катушки и управляют положением пучка на экране; в результате на экране создаётся графическое изображение сигналов. Например, если к горизонтально отклоняющим пластинам приложить линейно изменяющееся напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, а на пластины вертикального отклонения подать изучаемый переменный электрический сигнал, то на экране вычерчивается осциллограмма этого сигнала в прямоугольной системе координат. ЭЛП, предназначенные для реализации такого режима, называются осциллографическими электроннолучевыми трубками . Если управлять положением луча одновременно по двум направлениям (горизонтальному и вертикальному) специально сформированными сигналами, то можно получать на экране чертежи, цифры, буквы и иные символы, несущие соответствующую информацию. Такие ЭЛП используются, в частности, в отображения информации устройствах . Разновидность ЭЛП для отображения знаков – знакопечатающие электроннолучевые трубки . При 2-м способе электронный луч перемещается по поверхности экрана по определённому закону; в процессе отклонения (развёртки ) входной сигнал поступает на управляющий электрод, изменяет интенсивность луча и, следовательно, яркость свечения различных точек экрана, создавая на нём полутоновое изображение, соответствующее последовательности электрических сигналов. На этом принципе основано действие таких ЭЛП, как кинескоп (преобразует телевизионный сигнал в телевизионное изображение), индикаторная электроннолучевая трубка (применяется, например, для создания радиолокационного изображения).
Если в качестве мишени использовать светочувствительный слой, изменяющий свои электрические свойства (например, электропроводность) под действием света, то ЭЛП с такими мишенями способны осуществлять обратное преобразование двумерного оптического изображения в последовательность телевизионных сигналов. При проецировании на такую мишень передаваемого изображения происходят локальные изменения потенциала поверхности слоя, что приводит к изменению тока, протекающего через слой, в процессе сканирования мишени электронным лучом постоянной интенсивности по принятому в телевидении закону развёртки. Эти изменения тока во времени и представляют собой телевизионный сигнал. ЭЛП, предназначенные для такого преобразования, называются передающими телевизионными трубками .
Существуют ЭЛП, в которых управляемый по интенсивности входным сигналом пучок изменяет какое-либо оптическое свойство мишени, что в процессе отклонения луча приводит к локальным изменениям (модуляции) светового потока от интенсивного внешнего источника света, равномерно освещающего поверхность мишени (рис. 2 ). Промодулированный световой поток создаёт оптическое изображение, проецируемое с помощью объектива на большой экран (см., например, Проекционное телевидение ). Такие ЭЛП называются светоклапанными; в них для модуляции света посредством воздействия электронов на вещество используют эффекты окрашивания некоторых кристаллов (см. Скиатрон ), деформацию масляных, термопластических или иных плёнок, электрооптические эффекты в кристаллах и др.
Существуют ЭЛП с мишенями, представляющими собой диэлектрический слой на электропроводящей подложке. С помощью электронного луча на такой мишени можно накапливать электрические заряды. Последовательность входных электрических сигналов преобразуется в процессе развёртки в зарядный (потенциальный) рельеф на мишени, который сохраняется в течение необходимого промежутка времени. Этот процесс называется записью сигналов. Закодированная таким способом информация может быть снова воспроизведена в форме выходных электрических сигналов при повторном сканировании мишени тем же или другим электронным лучом. Этот обратный процесс называется считыванием. Изменение скорости развёртки при считывании по отношению к скорости при записи позволяет изменить частотный спектр выходных сигналов по сравнению с входными при передаче информации по узкополосным каналам связи . Изменением закона развёртки при считывании можно изменять порядок следования сигналов, что важно, например, при преобразовании радиолокационного сигнала в телевизионный. Многократное накопление перед считыванием периодических сигналов, сопровождаемых случайными сигналами (помехами), позволяет увеличить отношение полезного сигнала к помехе. ЭЛП с такими мишенями позволяют также напоминать сигналы и воспроизводить их с задержкой во времени, сравнивать их с последующими сигналами или многократно воспроизводить однократно записанный сигнал. ЭЛП с диэлектрическими мишенями получили название запоминающих электроннолучевых трубок . Возможно сочетание диэлектрических мишеней с люминесцентным экраном в одном ЭЛП для создания запоминаемого видимого изображения (см. Потенциалоскоп ). Такие ЭЛП используются для осциллографирования однократных процессов, создания яркого немерцающего изображения и других целей.
Особую группу составляют ЭЛП для мгновенного преобразования электрических сигналов с помощью металлических мишеней различной структуры. В принадлежащих к этой группе т. н. функциональных ЭЛП плоская мишень имеет множество отверстий, расположенных таким образом, что прозрачность мишени является заданной функцией z = f (x, у ) координат х и у мишени. При подаче на обе пары отклоняющих пластин двух независимых электрических сигналов Ux и Uy , под действием которых луч отклоняется на мишени в точку с координатами х и у, в цепи расположенного за мишенью коллектора прошедших сквозь мишень электронов регистрируется выходной сигнал z. Каждый тип функциональных ЭЛП предназначен для реализации какой-либо одной функциональной зависимости (например, 
; 
В зависимости от назначения и принципа действия ЭЛП могут иметь не одну, а несколько электронных пушек и отличаться от простейших значительной конструктивной сложностью при сохранении, однако, основного принципа – взаимодействия управляемых электронных потоков с мишенями.
Лит.: Шерстнев Л, Г., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1971; Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972; Денбновецкий С. В., Семенов Г. Ф., Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации, М., 1973.
В. Л. Герус.
Рис. 2. Схематическое изображение светоклапанного электроннолучевого прибора: 1 – электронный луч; 2 – источник света с оптической системой; 3 – электронная пушка; 4 – отклоняющие катушки; 5 – мишень; 6 – объектив; 7 – проекционный экран.
Рис. 1. Схема простейшего электроннолучевого прибора: 1 – электронный луч (пучок электронов); 2 – электронная пушка; 3 – отклоняющие пластины; 4 – мишень; 5 – вакуумплотная оболочка; К – катод (источник электронов); М – управляющий электрод (модулятор).
Электроннооптический преобразователь
Электронноопти'ческий преобразова'тель (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах) в видимое либо для увеличения (усиления) яркости видимого изображения. В основе действия ЭОП лежит преобразование оптического или рентгеновского изображения в электронное, осуществляемое с помощью фотокатода , и затем электронного изображения в световое (видимое), получаемое на катодолюминесцептном экране (см. Катодолюминесценция , Люминофоры ). В ЭОП (см. рис. ) изображение объекта проецируется (с помощью объектива) на фотокатод (при использовании рентгеновских лучей теневое изображение объекта проецируется на фотокатод непосредственно). Излучение от объекта вызывает фотоэлектронную эмиссию с поверхности фотокатода, причём величина эмиссии с различных участков последнего изменяется в соответствии с распределением яркости спроецированного на него изображения. Фотоэлектроны ускоряются электрическим полем на участке между фотокатодом и экраном, фокусируются с помощью электрического или (и) магнитного поля (образующего электронную линзу ) и бомбардируют экран, вызывая его люминесценцию . Интенсивность свечения отдельных точек экрана зависит от плотности потока фотоэлектронов, вследствие чего на экране возникает видимое изображение объекта. Различают ЭОП одно– и многокамерные (каскадные); последние представляют собой такое последовательное соединение двух или более однокамерных ЭОП, при котором световой поток с экрана первого ЭОП (каскада) направляется на фотокатод второго и т. д.
Основные характеристики ЭОП: 1) интегральная чувствительность (ИЧ) – отношение фототока к интенсивности падающего на фотокатод излучения; определяется главным образом свойствами используемого в ЭОП фотокатода; например, у ЭОП с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом, применяемого для преобразования изображения в инфракрасных лучах (с длиной волн 0,78—1,5 мкм ), ИЧ достигает 70 мка/лм; многощелочной фотокатод (состоит из соединений Sb с Cs и Sb с К и Na), используемый в ЭОП для усиления яркости видимого изображения, обеспечивает ИЧ до 106мка/лм; 2) разрешающая способность, определяемая максимальным количеством раздельно видимых штрихов изображения на участке экрана длиной 1 мм; лежит в пределах 25—60 и более штрихов на 1 мм; 3) коэффициент преобразования – отношение излучаемого экраном светового потока к лучистому потоку, падающему от объекта на фотокатод; у однокамерных ЭОП составляет несколько тыс., у каскадных – 106 и более.
Основные недостатки каскадных ЭОП – малая разрешающая способность и сравнительно высокий темновой фон, приводящие к ухудшению качества изображения. Последний недостаток устранён в ЭОП с микроканальным усилителем, предложенным в 1940 советским инженером И. Ф. Песьяцким. В ЭОП этого типа на пути фотоэлектронов располагается стеклянная пластина, пронизанная множеством каналов диаметром 15—25 мкм; внутренние стенки каналов покрыты материалом с высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии . К пластине прикладывают напряжение в несколько кв, под действием которого попавшие в каналы фотоэлектроны ускоряются до энергий, достаточных для возникновения вторичной электронной эмиссии из стенок каналов, что позволяет усилить первичный электронный поток в 105— 106 раз. Электроны из каждого канала попадают в соответствующую точку экрана, формируя видимое изображение. В микроканальных ЭОП отпадает необходимость применения электронной фокусировки.
Большой вклад в разработку ЭОП различных типов внесли советские учёные П. В. Тимофеев , В. В. Сорокина, М. М. Бутслов и др.
И. Ф. Усольцев.
ЭОП применяются в инфракрасной технике , спектроскопии , медицине, микробиологии, кинотехнике , ядерной физике и других областях науки и техники. В конце 40-х гг. с помощью инфракрасного ЭОП с длинноволновой границей чувствительности 1,1 мкм были сфотографированы спектр ночного неба и невидимая область центральной части нашей Галактики, что стимулировало широкое использование ЭОП в астрономии.
Современные многокамерные ЭОП позволяют регистрировать на фотоэмульсии световые вспышки (сцинтилляции ) от одного электрона, испускаемого входным фото-катодом. Но наряду с этим при наблюдениях слабых (слабоизлучающих или слабоосвещённых) небесных объектов возможно накопление сигналов о таких вспышках в памяти ЭВМ. Существуют спектральные приборы, работающие на этом принципе, которые одновременно регистрируют около тысячи элементов спектра небесного светила и столько же элементов спектров сравнения; способность к накоплению информации практически ограничивается объёмом памяти ЭВМ. Такие приборы обеспечивают существенный выигрыш при наблюдении слабых объектов на фоне свечения ночного неба.
Этот выигрыш пропорционален 
, где h – квантовый выход приёмника (отношение числа фотоэлектронов к числу падающих квантов), t — время накопления. Посредством таких приборов может быть осуществлено суммирование изображений, получаемых с помощью нескольких телескопов.
В некоторых типах ЭОП изображение регистрируется матрицей из электроночувствительных элементов (в количестве 10—100), установленной вместо люминесцентного экрана.
П. В. Щеглов.
Лит.: Зайдель И. Н., Куренков Г. И., Электронно-оптические преобразователи, М., 1970; Козелкин В. В., Усольцев И. Ф., Основы инфракрасной техники, 2 изд., М., 1974; Курс астрофизики и звездной астрономии, под ред. А. А. Михайлова, 3 изд., т. 1, М., 1973; Щеглов П. В., Электронная телескопия, М., 1963.
Структурная схема электроннооптического преобразователя: А – объект наблюдения; О – объектив; Ф – фотокатод; ФЭ – фокусирующий электрод; Э – люминесцентный экран; К – стеклянный или керамический корпус; стрелками показан ход лучей вне (оптических) и внутри (электронных) прибора.
