Электровакуумные индикаторы

Высоковакуумные электронные индикаторы

Катодолюминесцентные индикаторы. Устройство катодолюминес-центного индикатора показано на рис. 12.1,а. Он состоит из накаленного катода, сетки и анода. Роль анода выполняют несколько (от 7 до 19) изолированных друг от друга металлических полосок (сегментов), размещенных в одной плоскости и покрытых люминофором. На сетку подается положительное напряжение 20 В. При подаче такого же напряжения на те или иные сегменты на них устремляются электроны, эмиттируемые катодом; возникает люминесценция, и эти сегменты покрываются зеленым свечением, совместно образуя определенную светящуюся цифру, хорошо видимую издалека. Катод при этом не виден, так как он нагревается до невысокой температуры, при которой свечение еще отсутствует. Сетка также практически незаметна, поскольку её изготовляют из тонкой проволоки.

Отечественные катодолюми-несцентные индикаторы ИВ-2, ИВ-3 имеют ток накала 50 мА, напряжение накала 0,85 В, суммарный ток анода и сетки 3,5 мА, яркость свечения 200 кд/м2, долговечность 3000 ч.

Накаливаемые индикаторы. Эти индикаторы представляют собой плату с размещенными на ней восемью или десятью вольфрамовыми нитями. Плата находится в вакууме в стеклянном герметичном баллоне (рис. 12,1,6). При подаче на соответствующие нити напряжения (от 2,5 до 5 В) на плате высвечивает ся необходимая цифра.

Высокая яркость свечения (несколько тысяч кд/м2) делает эти индикаторы незаменимыми при работе в условиях высокого уровня внешней освещенности. Применяя светофильтры, можно получить любой требуемый цвет свечения.

Вследствие сравнительно невысокой температуры накала нитей индикатор обладает долговечностью свыше 100 000 ч. Недостатком

его является относительно высокая потребляемая мощность (ток накала 30 мА).

Газоразрядные индикаторы

Светосигнальные газоразрядные лампы. Свечение газа, возникающее при тлеющем разряде, широко используют для создания сигнальных ламп, применяемых в радиоэлектронной аппаратуре и на пультах управления в качестве управляемых генераторов световых сигналов, свидетельствующих, например, о наличии напряжения в сети, исправности аппаратуры и т. д.

Светящиеся области тлеющего разряда в длинной цилиндрической трубке с плоскопараллельными электродами показаны на рис. 12.2,а, а распределение потенциала—на рис. 12.2,6. Вблизи катода располагается область катодного свечения, за ней, после области основного катодного падения потенциала,— ярко светящаяся область (отрицательное тлеющее свечение). При давлениях более 10s Па эта область близко примыкает к катоду и в. случае аномального тлеющего разряда повторяет конфигурацию катода. Далее следует столб положительного свечения (в коротких трубках, анод А которых расположен ближе начала положительного свечения, столб отсутствует). У анода имеется область слабого анодного свечения.

В газоразрядных индикаторах в качестве источника света используется отрицательное тлеющее свечение.

Светосигнальные газоразрядные лампы обычно имеют двухэлект-родную конструкцию и наполняются неоном, дающим красно-оранжевое свечение. Напряжение возникновения разряда в светосигнальных газоразрядных лампах стремятся получить более низким. Применяя катод, активированный для снижения работы выхода барием, и добавляя примесь аргона, удается получить напряжение возникновения разряда 64 В, а при активировании цезием — 40 В. Однако у ламп с активированными катодами стабильность напряжения невысока. Высокую стабильность имеют лампы с чисто молибденовыми или титановыми катодами (ИН-21).

При использовании индикаторных неоновых ламп следует иметь в виду, что подавать переменное напряжение на электроды можно только в тех лампах, которые для этого предназначены, иначе анод, не рассчитанный на работу в режиме катода, может быстро распылиться и лампа выйдет из строя. Лампы постоянного тока подключают к источникам переменного тока только через диод.

При необходимости получить другой цвет свечения прибегают к преобразованию спектра излучения с помощью люминофоров, нанесенных на внутреннюю поверхность колбы. Возбуждение люминофора при этом осуществляется либо ультрафиолетовым излучением столба положительного свечения в ксеноне или аргоне, либо медленными электронами, бомбардирующими люминофор, нанесенный на анод прибора. Подобные приборы, называемые сигнальными люминесцентными лампами, на порядок экономичнее ламп накаливания с цветными стеклами. Цвет свечения зависит от рода газа и типа люминофора.

Знаковые (знакогенерирующие) индикаторы. В этих приборах (рис. 12.3) катоды имеют форму цифр или букв и располагаются друг за другом, анод выполнен в виде сетки. Баллон наполняется инертным газом (неоном) под давлением значительно ниже атмосферного.

При подаче на тот или иной катод отрицательного напряжения (порядка 170—200 В) в приборе возникает тлеющий разряд и катод покрывается ярким свечением в форме соответствующей цифры. Яркость свечения достигает 50 кд/м2, что достаточно для опознания при умеренной внешней освещенности; долговечность прибора составляет 5000 ч; потребляемый ток 3—4 мА.

К недостаткам этих индикаторов относятся небольшой угол наблюдения (<60°), искажения знаков из-за параллакса, высокое рабочее напряжение.

Отечественной промышленностью выпускается свыше 20 разновидностей буквенных и цифровых индикаторов данного типа. Индикатор ИН-18 имеет высоту цифр 4,5 мм, остальные — 18 мм.

Сегментные газоразрядные индикаторы. По способу формирования знака эти приборы подобны катодолюминесцентным индикаторам, но сегменты выполняют здесь роль катодов тлеющего разряда, а анодом служит тонкий прозрачный слой золота, нанесенный на внутреннюю поверхность передней стенки стеклянного баллона прибора. Баллон наполняется инертным газом. Напряжение возникновения тлеющего разряда составляет 130 В, яркость свечения сегментов может достигать 150 кд/м2. Отечественной промышленностью выпускаются индикаторы ИН-14, ИН-16, ИН-23 подобного типа.

Точечно-растровые газоразрядные индикаторные панели. Устройство индикаторной панели показано на рис. 12.4. В пазы стеклянных пластин укладываются проволочные катоды и аноды, пластины разделены диэлектриком, имеющим отверстия в точках скрещивания катодов и анодов. Устройство в сборе герметизируется и наполняется инертным газом под давлением 104 Па.

При подаче достаточного по величине напряжения между каким-либо катодом и анодом в соответствующей ячейке (там, где эти электроды пересекаются) возникает тлеющий разряд яркостью до 100 кд/м2. При подаче напряжения на несколько катодов и анодов точечным растром воспроизводится знак любой несложной конфигурации. Подобные панели могут иметь до 100x100 ячеек с шагом в 1 мм, что позволяет использовать их для воспроизведения не только знаков, но и графиков.

Напряжение возникновения разряда 250—300 в, напряженке разряда 120—150 в, долговечность порядка 1000 ч.

При питании индикаторной панели переменным током с частотой в несколько десятков килогерц электродные системы могут быть нанесены на стеклянные пластины снаружи в виде полупрозрачных полосок, что упрощает конструкцию прибора. Индикаторные панели переменного тока получили название плазменных индикаторных панелей, поскольку в них используется свечение плазмы.