Осциллограф состоит из трех частей: электронной пушки, отклоняющей системы и люминесцентного экрана.
(1) Электронная пушка
Электронная пушка используется для генерации и формирования высокоскоростного многолучевого потока электронов, бомбардирующего флуоресцентный экран и заставляющего его излучать свет. Он в основном состоит из нити F, катода K, контрольного полюса G, первого анода A1, второго анода A2. Помимо нити, конструкция остальных электродов представляет собой металлические цилиндры, оси которых выдержаны на одной оси. После того, как катод нагрет, он может испускать электроны вдоль оси; управляющий полюс имеет отрицательный потенциал относительно катода, а изменение потенциала позволяет изменять количество электронов, проходящих через малые отверстия управляющего полюса, то есть управлять яркостью светового пятна на люминесцентном экране. Чтобы улучшить яркость точки света на экране, не снижая чувствительности отклонения электронного луча, в современных осциллографах между системой отклонения и люминесцентным экраном добавлен также задний ускоряющий электрод А3.
К первому аноду по отношению к катоду приложено положительное напряжение около нескольких сотен вольт. Ко второму аноду прикладывается более высокое положительное напряжение, чем у первого анода. Электронный луч, проходя через небольшое отверстие в контрольном полюсе, ускоряется под действием высоких потенциалов первого и второго анодов и движется с большой скоростью в направлении люминесцентного экрана. За счет отталкивания заряда того же пола электронный луч будет постепенно распространяться. Благодаря фокусирующему эффекту электрического поля между первым анодом и вторым анодом электроны перегруппировываются и сходятся в одной точке. Соответствующим контролем размера разности потенциалов между первым анодом и вторым анодом можно сделать так, чтобы фокус просто падал на флуоресцентный экран, показывая маленькую яркую точку. Изменение разности потенциалов между первым анодом и вторым анодом может сыграть роль в регулировании фокуса точки света, что является принципом регулировки «фокуса» и «вспомогательного фокуса» осциллографа. Третий анод представляет собой конус осциллографа, покрытый слоем графита, образованным, как правило, под высоким напряжением. Он выполняет три функции: ① через систему отклонения после дальнейшего ускорения электронов, чтобы у электронов было достаточно энергии для бомбардировки экрана в чтобы получить достаточную яркость; ② слой графита, покрытый конусом, может играть защитную роль; ③ бомбардировка экрана электронным лучом приведет к образованию вторичных электронов, при высоком потенциале A3 эти электроны могут быть поглощены. поглощать эти электроны.
(2) система отклонения
Система отклонения осциллографа в основном представляет собой электростатическое отклонение, которое состоит из двух пар взаимно перпендикулярных параллельных металлических пластин, соответственно, известных как пластина горизонтального отклонения и пластина вертикального отклонения. Соответственно контролируют движение электронного луча в горизонтальном и вертикальном направлениях. При движении электронов между пластинами дефлектора, если к пластинам дефлектора не приложено напряжение и нет электрического поля между пластинами, электроны, попавшие в отклоняющую систему после выхода из второго анода, будут двигаться в осевом направлении и стрелять к центру пластины. экран. Если на дефлекторной пластине есть напряжение, то между дефлекторными пластинами существует электрическое поле, и электроны, попадающие в отклоняющую систему, под действием отклоняющего электрического поля будут выстреливаться в заданное положение люминесцентного экрана.
Если две дефлекторные пластины параллельны друг другу и их разность потенциалов равна нулю, то электронный луч, пройдя через пространство дефлекторных пластин со скоростью υ, будет двигаться в исходном направлении (заданном направлению оси) и попасть в начало координат люминесцентного экрана. Если между двумя дефлекторными пластинами существует постоянная разность потенциалов, то дефлекторная пластина между образованием электрического поля, электрическим полем и направлением движения электронов перпендикулярна направлению движения, поэтому электроны будут отклоняться в сторону пластина дефлектора с более высоким потенциалом. Таким образом, в пространстве между двумя дефлекторными пластинами электроны движутся по касательной в этой точке по параболе. Наконец, электрон попадает в точку А люминофорного экрана, которая находится на некотором расстоянии от начала экрана (0), и это расстояние называется отклонением и обозначается y. Отклонение y пропорционально напряжению Vy, приложенному к пластине дефлектора. Аналогично, когда к горизонтально отклоняющей пластине прикладывается напряжение постоянного тока, возникает аналогичная ситуация, за исключением того, что точка света отклоняется в горизонтальном направлении.
(3) Флуоресцентный экран
Люминесцентный экран расположен на конце осциллографа, его функция — отображать отклоненный электронный луч для наблюдения. Внутренняя стенка флуоресцентного экрана осциллографа покрыта слоем люминесцентного материала, поэтому в тех местах экрана, на которые воздействуют высокоскоростные электроны, наблюдается флуоресценция. Яркость пятна определяется количеством и плотностью электронного луча и его скоростью. Измените напряжение управляющего полюса, изменится количество электронов в электронном пучке, изменится также яркость светового пятна. При использовании осциллографов не рекомендуется закреплять очень яркую световую точку на флуоресцентном экране осциллографа в определенном положении, иначе точка флуоресцентного материала сгорит из-за длительного воздействия электронов, что приведет к потере способность излучать свет.
Покрытый различными флуоресцентными веществами флуоресцентный экран, воздействие электронов будет показывать разный цвет и разное время послесвечения, обычно для наблюдения общих форм сигнала с зеленым светом, это осциллограф послесвечения, для наблюдения непериодических и низкочастотные сигналы с оранжево-желтым свечением, представляет собой длительное послесвечение осциллографа; для фотографического осциллографа, обычно используемого в осциллографах с коротким послесвечением и синими волосами.
