Е.О.Федосеева, Г П. Федосеева 12 страница

Еще совершеннее пентодный прожектор, в который введен до­полнительный ускоряющий электрод Л_уск. Он расположен между модулятором и первым анодом при отсутствии экранирующего электрода (рис. 3.9, 6) или между экранирующим электродом и первым анодом. Ускоряющий электрод имеет форму длинного цилиндра с двумя диафрагмами и электрически соединен со вторым анодом. Он устраняет влияние регулировки яркости на фокусировку луча.

При увеличении плотности тока и яркости пятна на экране фокусировка луча ухудшается из-за увеличения расталкивающих сил между одноименными зарядами. Рассеяние пучка электронов уменьшается при повышении напряжения на ускоряющем элект­роде и втором аноде. Поэтому в кинескопах применяют высокое напряжение на этих электродах — порядка 20 кВ — для получе­ния достаточной яркости изображения и малого размера свето­вого пятна.

Использование сложных электронных прожекторов и систем фокусировки позволяет получить на экране одинаково высокую четкость изображения разной яркости.

Одной из причин ухудшения качества изображения в кине­скопе в процессе его эксплуатации служит возникновение в центре экрана темного пятна, называемого ионным. Оно появля­ется из-за разрушения люминофора тяжелыми отрицательными ионами, падающими вместе с электронами на экран. Источником отрицательных ионов является катод, который их эмиттирует под действием нагрева и бомбардировки положительными иона­ми при ионизации остаточных газов. В кинескопах с магнитной системой отклонения отрицательный ион отклоняется значитель­но меньше, чем электрон, так как скорость иона меньше. По­этому ионами бомбардируется только центральная часть экрана, где и возникает ионное пятно.

Для устранения ионного пятна в электронный прожектор кинескопа вводятся так называемые ионные ловушки. Принцип действия ионных ловушек основан на том, что они создают маг­нитное поле, различно влияющее на траекторию движения элек­тронов и отрицательных ионов. В результате отрицательные ионы задерживаются внутри электронного прожектора. Простейшая конструкция ионной ловушки содержит постоянный магнит, рас­положенный на горловине трубки. Он создает поперечное маг- нитйое поле у входа в ускоряющий анод (рис. 3.9, в). Изгибом анода или смещением его входного и выходного отверстий пучки электронов и отрицательных ионов направляются в анод под уг­лом к оси трубки, где они попадают в магнитное поле. Тяжелые отрицательные ионы практически не отклоняются этим полем, попадают на стенку анода и оседают там. Электроны отклоня­ются магнитным полем вдоль оси трубки и выходят из отверстия анода в виде узкого луча.

Чтобы увеличить чувствительность кинескопа, горловину трубки делают возможно меньшего диаметра. Это дает возмож­ность расположить диаметрально противоположные катушки ближе друг к другу и повысить напряженность магнитного поля внутри трубки при данном значении ампер-витков.

Для получения в телевизионных приемниках достаточно боль­шого изображения экраны кинескопов должны иметь значитель­но большие размеры, чем в осциллографических трубках. Стрем­ление уменьшить габариты телевизионного приемника при одно­временном увеличении размера экрана привело к использованию баллонов с прямоугольным дном, на которое наносится, соот­ветственно, прямоугольный экран.

Нежелательно засвечивание экрана светом, излучаемым изо­бражением. Засвечивание происходит из-за отражения этих лу­чей от стенок баллона на экран. Чтобы ослабить засвечивание экрана, переход от горловины к расширенной части трубки делают не плавным конусообразным, а специальной, резко рас­ширяющейся формы.

На рис. 3.10 показаны форма баллона кинескопа и растр на его прямоугольном экране. При большом экране кинескопы рас­
считывают на большие углы отклонения луча, чтобы сократить длину трубки.

Основными характеристиками кинескопа являются модуля­ционные характеристики. Модуляционная характеристика показы­вает зависимость тока в луче /_л и яркости свечения экрана от напряжения модулятора при постоянном значении напряжения на втором аноде (рис. 3.11):

/_л = f(U*) при (У_а2 = const.

Ток в луче зависит от плотности электронов в нем.

	Рис. 3.10. Баллон кинескопа и растр его на экране		Рис. 3.11. Модуляционные ха­рактеристики кинескопа

Отрицательное напряжение модулятора, при котором /_л = О и световое пятно исчезает, называют напряжением запирания и*эап- При большем значении постоянного напряжения на вто­ром аноде абсолютная величина напряжения запирания воз­растает; модуляционная характеристика сдвигается влево. В кине­скопах, имеющих экранирующий электрод, анодное напряжение U_a2 очень слабо влияет на сдвиг модуляционной характеристики. При U_a2 = const от тока в луче зависит, яркость изображения на экране, поэтому характер зависимости яркости от напряжения модулятора такой же, как для тока /_л (на рис. 3.11 это показано пунктирной кривой).

В проекционных кинескопах изображение, полученное на эк­ране трубки, проектируется на большой экран оптическим мето­дом. Поэтому к ним предъявляются более высокие требования в отношении яркости и четкости изображения. Экран проек­ционного кинескопа должен быть плоским и небольших размеров для уменьшения габаритов устройства и упрощения оптической системы проекции на большой экран, а также во избежание оптических искажений. Однако увеличение размеров большого
экрана, на который осуществляется проекция, возможно только за счет увеличения экрана кинескопа. Яркость экрана проек­ционного кинескопа должна быть в сотни и тысячи раз больше, чем у обычного кинескопа. Поэтому он работает при очень высо­ком напряжении на втором аноде, составляющем несколько десятков киловольт, и с большими токами в луче. Экран такого кинескопа покрывают высокоэффективными люминофорами и тонкими пленками алюминия. При малом размере экрана проек­ционного кинескопа диаметр светового пятна должен быть, соответственно, значительно меньше, чем в обычных кинескопах.

В современных телевизионных приемниках широкое распро­странение получили кинескопы цветного изображения.

Точни свечения: 1—красного р_ис 3.12. Принцип получе-

2— зеленого _ния цветного изображения на

3— синего экране кинескопа

Принцип получения цветного изображения основан, как и цветовое зрение, на том, что любой цвет можно получить при смешении в определенных пропорциях трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Например, при смешении красного и зеленого цветов получается желтый. Все три цвета при смеше­нии дают белый цвет.

На экран кинескопа цветного изображения нанесено более ста тысяч групп точек; каждая из этих групп содержит три точки, люминофоры которых дают, соответственно, красное, зеленое и синее свечение (рис. 3.12). Перед экраном находится маска в виде диафрагмы с отверстиями. Число отверстий соответствует числу групп точек, причем каждое отверстие расположено перед одной группой из трех точек. В кинескопе размещены три элект­ронных прожектора, каждый из которых дает свой электронный луч, попадающий через отверстия в маске только на точки одного цвета: от первого прожектора только на точки с красным свечением, от второго — только на точки с зеленым свечением, от третьего — на точки с синим свечением. Если работает только
один из прожекторов, то в процессе развертки его луч, пробегая по строчкам растра, дает изображение только в одном из основ­ных цветов. Все три прожектора, работая одновременно, дают три луча, каждый из которых вызывает свечение своих точек. В прожекторе плотностью электронов в луче и яркостью свечения точек экрана управляет электрический телевизионный сигнал, соответствующий данному цвету. В результате на экране смеши­ваются изображения трех основных цветов (в определенных изменяющихся пропорциях) по мере перемещения лучей по груп­пам точек экрана; получается цветное изображение.

3.1.5. Параметры и система обозначений электроннолучевых трубок

Электроннолучевые трубки характеризуются способом управ­ления лучом, чувствительностью, конструктивными особенно­стями, электрическими и световыми параметрами.

Наиболее важный параметр — чувствительность трубки. Под чувствительностью S трубки понимают отношение величины ли­нейного перемещения h светового пятна на экране к вызвавшему это перемещение отклоняющему напряжению или току.

Чувствительность трубки с электростатическим управлением измеряется в миллиметрах на вольт и показывает, на сколько миллиметров переместится пятно при изменении напряжения на отклоняющих’ пластинах на 1 В:

Чувствительность зависит от геометрических размеров трубки. Она прямо пропорциональна длине отклоняющих пластин 1\ и расстоянию от середины пластин до экрана /2 и обратно про­порциональна расстоянию между пластинами d и напряжению на втором аноде i/_a2:

ЖГ^ЫЫ^^В-

Для большинства трубок с электростатическим управлением чувствительность составляет 0,1 — 1 мм/В.

Чувствительность электроннолучевой трубки с магнитным от­клонением определяется как отношение величины линейного пе­ремещения h к числу ампер-витков отклоняющей системы и из­меряется в миллиметрах на ампер-виток:

Чувствительность в этом случае зависит от ширины 1\ по­перечного магнитного поля, пересекаемого пучком электронов, от расстояния 1% между осью катушек и экраном, от ускоряющего анодного напряжения (У_а, а также от конфигурации катушек, характеризующейся постоянным коэффициентом а:

с, а/|/₂

Диапазон частот сигнала, который можно получить на экране трубки, — еще один из ее параметров. Для современных уни­версальных электроннолучевых трубок он достигает 20 МГц. При большей частоте падает яркость и увеличивается погреш­ность изображения.

Световыми параметрами являются цвет свечения, яркость све­чения и длительность послесвечения. Под длительностью после­свечения понимают время после прекращения воздействия элек­тронного луча, в течение которого яркость свечения экрана уменьшается до 1 % от первоначальной. Длительность после­свечения зависит от типа люминофора. Ее подразделяют на короткое время послесвечения (до 10 мс), среднее время (от 10 до 100 мс) и длительное (более 100 мс).

К электрическим параметрам относят величину рабочих напряжений на управляющем электроде и анодах и мощности, потребляемой трубкой.

К конструктивным параметрам относят геометрические разме­ры трубки и отклоняющих пластин или катушек, расстояния между отклоняющими пластинами и от середины отклоняющих пластин до экрана.

Световая отдача К — это сила света /, излучаемого световым пятном, приходящаяся на 1 Вт затрачиваемой мощности Я;

к--Ь

Световая отдача измеряется в канделах на ватт (кд/Вт).

Затрачиваемая электрическая мощность определяется как произведение тока луча /_л на разность рабочего напряжения ускоряющего анода Ц,₂ и минимального напряжения Ц,о, при котором начинается свечение:

Я = /л (t/a2 —

Электроннолучевые трубки могут быть не только однолуче­выми, но и двухлучевыми и более. Эти трубки имеют две или бо­лее электронные системы, формирующие и отклоняющие элект­ронные лучи, но один общий экран. Они позволяют получить одновременно изображения на экране нескольких процессов, например осциллограмм напряжений и токов. Это позволяет ис­следовать формы кривых и временные сдвиги между электричес­кими величинами на отдельных участках электронного устройст­ва.

Кроме трубок с системой развертки для наблюдения электри­ческих колебаний в промышленной электронике используют специальные электроннолучевые трубки, дающие на экране зна­ки — цифры, буквы, различные символы. Эти трубки называют знакопечатающими. Они в настоящее время получили очень ши­рокое распространение. В знакопечатающих трубках электрон­ный луч проходит через металлическую пластину (матрицу), в которой имеются отверстия в виде необходимых знаков. Одна отклоняющая система служит для выбора соответствующего знака и при подаче на нее требуемых напряжений направ­ляет луч через то отверстие в матрице, которое по форме опре­деляет выбранный знак. Вторая отклоняющая система, называе­мая адресной, служит для направления луча, высвечивающего этот знак, в определенное место экрана.

Условное буквенно-цифровое обозначение типов электроннолучевых трубок в соответствии с ГОСТ 13393—76 состоит из четырех элементов:

первый элемент — число, указывающее округленно диаметр или диагональ экрана в сантиметрах;

второй элемент — две буквы, характеризующие тип электроннолучевой труб­ки; например, ЛО — осциллографическая электроннолучевая трубка с электроста­тическим управлением, ЛМ — электроннолучевая трубка с магнитным управле­нием, ЛК — кинескоп, ЛС — знакопечатающая электроннолучевая трубка;

третий элемент — число, указывающее порядковый номер разработки данного типа трубки;

четвертый элемент — буква, обозначающая условно тип экрана и цвет его свечения; например, В — зеленое, И — синее, Б — белое, Ц — экран кинескопа цветного изображения.

Примеры обозначения трубок:

18Л04В — электроннолучевая осциллографическая трубка с электростатичес­кими фокусировкой и отклонением луча, с экраном диаметром 18 см, с зеленым свечением, четвертый порядковый номер разработки;

61ЛКЗЦ — кинескоп цветного изображения, с диагональю экрана 61 см, третий порядковый номер разработки;

53ЛК5Б — кинескоп черно-белого изображения с экраном диаметром 53 см, пятый порядковый номер разработки.

3.1.6. Передающие телевизионные электроннолучевые трубки

Передающая телевизионная трубка — это электроннолучевой прибор, преобразующий оптическое изображение в последова­тельность электрических сигналов. Она является датчиком электрического сигнала, который в системе телевидения пере­дается на модулятор кинескопа. Датчик сигнала преобразует световую энергию, отраженную от объекта и падающую на фоточувствительную поверхность, в электрическую.

Яркость отдельных элементов изображения, спроецированного
на фоточувствительную поверхность, различна. Электрические сигналы от этих элементов должны передаваться в определенной последовательности — построчно по кадрам. Для этого служит электронный луч, создаваемый прожектором, и система разверт­ки луча по горизонтали и вертикали изображения на фоточувст- вительной поверхности, аналогичная развертке по экрану кинес­копа. Таким образом, передающие телевизионные трубки содер­жат фотоэлектронные и электроннолучевые приборы.

На рис. 3.13, а приведено схематическое устройство трубки.

Рис. 3.13. Схематическое устрой­ство передающей телевизионной электроннолучевой трубки (а) и разрез структуры мозаичного фотокатода (б): I — баллон;

2 — мозаичный фотокатод; 3 — второй анод; 4 — объект; 5 — объектив; 6 — электронный про­жектор; 7 — отклоняющая сис­тема; 8 — электронный луч; 9 — элементы мозаики; 10 — слюда; II — сигнальная пластина; 12 — опорная пластина

В торце широкой части баллона 1 расположен фоточувствитель- ный экран 2. Он представляет собой тонкую слюдяную пластину (рис. 3.13, б), с одной стороны покрытую металлическим слоем, называемым сигнальной пластиной, от которой сделан наружный вывод. С другой стороны на слюдяную пластину нанесено мно­жество мельчайших изолированных друг от друга зерен фото- чувствительного серебра. Каждое из нескольких миллионов этих зерен является миниатюрным фотоэлементом, который через ем­кость элементарного миниатюрного конденсатора серебро — слю­да — металл соединен с сигнальной пластиной и внешним вы­водом. Такой экран называют мозаичным фотокатодом, или прос­то мозаикой. На внутреннюю поверхность баллона нанесен ме­таллический слой 3 (см. рис. 3.13, а), служащий вторым анодом. Напротив мозаики в баллоне имеется окно, через которое опти­ческое изображение объекта 4 с помощью объектива 5 фокуси­руется на мозаику.

В узкой горловине трубки, расположенной под углом к мозаи­ке, находятся электронный прожектор 6 и система отклонения луча 7.

Рассмотрим принцип работы передающей трубки. Под дей­
ствием света, падающего на мозаику от объекта через объектив, фотоэлементы мозаики испускают электроны; происходит фото­электронная эмиссия. Количество испускаемых каждым фотоэле­ментом электронов разное; оно пропорционально интенсивности светового потока от данного элемента объекта. Электроны с фотокатода уходят на положительно заряженный анод 3, а эле­мент мозаики, с которого они ушли, заряжается положительно. Величины зарядов элементов мозаики различны и пропорцио­нальны количеству ушедших электронов; распределение накоп­ленных положительных зарядов на мозаичном фотокатоде точно соответствует освещенности элементов оптического изображения объекта на нем. Так создается электронное изображение объекта, под которым понимают поток электронов с поверхности фото­катода, распределение плотности которого соответствует распре­делению освещенности в оптическом изображении, спроециро­ванном на фотокатод.

Дальнейший процесс преобразования электронного изображе­ния в электрические сигналы осуществляется путем считывания этого изображения построчно электронным лучом 8. Пробегая по строчкам мозаики, луч поочередно нейтрализует положитель­ные заряды ее элементов своими электронами. Поскольку каж­дый фотоэлемент соединен через элементарные конденсаторы с сигнальной пластиной, то образовавшиеся на нем положительные заряды индуктируют на пластине соответствующие местные от­рицательные заряды, т. е. притягивают электроны. При нейтрали­зации элементов мозаики лучом происходит разряд элементарных конденсаторов: электроны освобождаются и уходят через внеш­ний вывод в цепь. В результате при движении луча по мозаике в цепи возникают последовательные импульсы тока, величина которых изменяется пропорционально освещенности элементов мозаики. На сопротивлении нагрузки /?„ импульсы тока создают импульсы напряжения — электрические видеосигналы.

В современных передающих телевизионных трубках конструк­ция и процессы сложнее. Усовершенствование этих приборов осуществляется с развитием науки и техники в соответствии с требованиями улучшения параметров преобразователей опти­ческих изображений в электрические сигналы: чувствительности, разрешающей способности, быстродействия, световых и спект­ральных характеристик. В частности, вместо непрозрачного мо­заичного фотокатода используется полупрозрачный фотокатод, работающий на просвет, т. е. эмиттирующий электроны в сторо­ну, противоположную той, откуда падает свет. Полученное в виде потока электронов электронное изображение может быть перенесено с помощью ускоряющего электрического и продоль­ного магнитного полей на другую плоскость — мозаичную ми­шень. Падая на нее, электронные пучки, вышедшие из элементов фотокатода, вызывают вторичную электронную эмиссию с эле­ментов мишени. Уход вторичных электронов создает на элемен­тах мишени положительные заряды. Поскольку вторичных электронов вылетает больше, чем падает первичных, то проис­ходит умножение величины заряда и увеличение импульсов тока; чувствительность трубки повышается. В ряде типов трубок ис­пользуются вторично-электронные умножители с несколькими ступенями умножения потока электронов, у которых коэффициент усиления тока достигает величины 10⁷.

Решение задачи миниатюризации передающей телевизионной аппаратуры потребовало замены электровакуумных преобразо­вателей световой энергии в электрические сигналы твердотель­ными (безвакуумными) фотоэлектронными преобразователями, что привело к изобретению приборов с зарядовой связью. Эти преобразователи основаны на использовании фоторезисторов, фотодиодов и фототранзисторов. Изготовление приборов с заря­довой связью осуществляется на базе МОП-структур при полу­проводниковой технологии. Используется их способность соби­рать, накапливать и хранить заряды неосновных носителей в локальных областях у поверхности полупроводника. Заряды возникают под действием света и путем управляемого переме­щения этих областей последовательно переносятся к выходному устройству, которое преобразует их в последовательные электри­ческие видеосигналы.

В рассмотренных системах преобразования оптического изоб­ражения в электрические сигналы в качестве сигнала используют мгновенное значение фототока только от одного передаваемого элемента изображения и лишь в течение времени передачи этого элемента. Световой поток, падающий на другие элементы изобра­жения, и вызываемый им фототок в этом случае не используют для образования сигнала. Такие системы называют системами мгновенного действия. В них низка эффективность использова­ния светового потока, а также чувствительность системы. Повы­сить эффективность использования светового потока позволяют системы с бегущим лучом. В них весь световой поток сосредото­чен в луче соответственно угловому размеру одного элемента изображения, но световое пятно должно перемещаться по объек­ту по закону развертки изображения.

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте схематическое устройство электроннолучевой трубки с электро­статическим управлением и объясните назначение ее основных узлов.

2. В чем заключаются развертка электронного луча и получение на экране изо­бражения исследуемого сигнала?

3. Объясните принцип фокусировки и отклонения луча в электроннолучевой трубке с магнитным управлением.

4. Что представляет собой кинескоп? Какие виды кинескопов существуют и каковы особенности их устройства?

5. Объясните принцип действия кинескопов черно-белого и цветного изобра­жений.

6. Назовите основные параметры электроннолучевых трубок.

7. Объясните принцип действия передающей телевизионной электроннолучевой трубки.

Глава 3.2.

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

3.2.1. Виды фотоэффекта. Фотоэлектронная эмиссия

Фотоэлектронным прибором называют электронный прибор, предназначенный для преобразования энергии оптического излу­чения в электрическую. Принцип действия этих приборов осно­ван на изменении электрических свойств веществ под действием падающего на них излучения, в частности видимого света. Фото­электронные приборы разделяют на электровакуумные и полу­проводниковые.

Влияние света на электрические свойства вещества носит на­звание фотоэффекта. Различают внешний и внутренний фото­эффект.

Внешний фотоэффект — это фотоэлектронная эмиссия, т. е. испускание электронов с поверхности вещества под действием энергии падающего света; на этом основан принцип действия электровакуумных фотоэлектронных приборов — фотоэлементов и фотоумножителей.

Внутренний фотоэффект может быть двух видов: фоторезис- тивный эффект — уменьшение электрического сопротивления по­лупроводника под действием падающего света; фотогальвани- ческий эффект — возникновение на р-п переходе под действием падающего света разности потенциалов, называемой фото-э.д.с. На внутреннем фотоэффекте основан принцип действия полу­проводниковых фотоэлектронных приборов.

Фотоэффект объясняется изменением энергетического состоя­ния свободных электронов в металле, а также атомов в кристал­ле полупроводника при поглощении энергии излучений. Энергия оптического излучения выделяется и поглощается квантами — фотонами, а распространяется волнами, как электромагнитные колебания. При поглощении фотонов валентными электронами один электрон может поглотить только один фотон. За счет этого его энергия скачком увеличивается.

Принцип действия электровакуумных фотоэлектронных прибо­ров основан, как было сказано, на фотоэлектронной эмиссии.

Для выхода электрона из фотокатода в вакуум необходимо, чтобы электрон, имевший внутри катода максимальную энергию

Wi, поглотил энергию фотона не меньшую, чем работа выхода электрона для данного вещества. Согласно квантовой теории, энергия кванта, в данном случае фотона, прямо пропорциональна частоте излучения:

W_KB = /iv,

где v — частота излучения; h — постоянная Планка; h — 6,62 X X 10^-34 Дж • с.

Частота v обратно пропорциональна длине волны излуче­ния X:

^v=-b

Энергия фотона может быть выражена через длину волны излучения:

W = —

^кв к ’

где с — скорость света; с — 3 • 10⁸ м/с.

Например, коротковолновое излучение, соответствующее фио­летовым лучам видимого спектра с длиной волны Я = 0,38 мкм, несет энергию фотона 3,25 эВ, а длинноволновые красные лучи с X = 0,76 мкм — энергию фотона 1,6 эВ.

Минимальная частота vo, при которой возможна фотоэлект­ронная эмиссия, называется порогом фотоэлектронной эмиссии. Ей соответствует длина волны Х₀. Ее величину для данного ве­щества можно найти из условия равенства энергии фотона и ра­боты выхода:

^кв = W₀.

тавив сюда значе]

получим

hv о — £фо,

откуда

ец) о. he

Vo =—т— и Ло =----------,

h ец>о

где h_y с и е (заряд электрона) — постоянные; фо — работа вы­хода в электрон-вольтах, зависящая от материала фотокатода.

Для получения фотоэлектронной эмиссии в более широкой области видимой части спектра необходимы фотокатоды с малой работой выхода.

3.2.2. Законы фотоэлектронной эмиссии и характеристики фотокатода

Простейшим электровакуумным прибором, преобразующим оптический сигнал в электрический, является фотоэлемент. Он имеет два электрода: фотокатод и анод. На анод подается посто­янное положительное напряжение относительно катода. Эмитти- рованные из фотокатода электроны движутся к аноду, создавая в цепи фототок /_ф.

Законы Столетова и Эйнштейна являются основными для фотоэлектронной эмиссии.

а б в

Рис. 3.14. Световая (а) и спектральные (б, в) характеристики фотокатода

Закон Столетова: величина фототока прямо пропорциональ­на световому потоку, падающему на фотокатод, при неизменном спектральном составе света:

/_Ф = 5Ф,

где Ф — световой поток в люменах; S — коэффициент пропор­циональности, называемый чувствительностью фотокатода и из­меряемый в микроамперах на люмен.

Закон Столетова основывается на квантовой теории: больший световой поток несет в единицу времени больше фотонов, сле­довательно, большее число электронов может за это время погло­тить по одному фотону и выйти из фотокатода в вакуум. Этот за­кон отражается световой характеристикой (рис. 3.14, а).

Световая характеристика — это зависимость фототока от све­тового потока при постоянном спектральном составе света и неизменном анодном напряжении:

/_ф = 1(ф) при U_a — const.

Она представляет собой прямую линию, выходящую из нача­ла координат; ее наклон зависит от чувствительности фотока­тода.

Закон Эйнштейна: максимальная кинетическая энергия выле­тевшего из фотокатода электрона линейно возрастает с увели­чением частоты падающего света и не зависит от его интенсив­ности.

Поскольку разность энергии фотона и работы выхода прев­ращается в кинетическую энергию электрона, то закон Эйнштей­на выражается уравнением

Sf- = W_M - Wo,

где mv²/2 — кинетическая энергия электрона.

Подставив в уравнение значения W_KB и W_G, получим:

= /iv — ец>₀.

Это уравнение определяет линейную зависимость кинетичес­кой энергии электрона от частоты излучения v; остальные его элементы — постоянные для данного вещества.

Максимальной кинетической энергией будут обладать те электроны, которые внутри фотокатода имели максимальную внут­реннюю энергию Wi. При W_KB — W₀ кинетическая энергия вылетев­шего электрона равна нулю, а при №_кв <С Wо фотоэлектронная эмиссия невозможна.

Закону Эйнштейна подчиняется фотоэлектронная эмиссия из чистых металлов сравнительно большей толщины. Такую эмис­сию называют нормальной. Однако эти фотокатоды не нашли применения из-за большой работы выхода, при которой нельзя получить эмиссию при облучении их видимой частью спектра. В фотоэлементах и фотоумножителях используют сложные тон­копленочные катоды, например сурьмяно-цезиевые, характери­зующиеся избирательной фотоэлектронной эмиссией. Они облада­ют максимальной чувствительностью к лучам определенной час­ти спектра.

Чувствительность — основной параметр фотоэлектронного прибора. Различают интегральную (световую) и спектральную чувствительность.

Дата добавления: 2015-10-21