Электровакуумные приборы

(ЭВП)

приборы для генерации, усиления и преобразования электромагнитной энергии, в которых рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы жёсткой газонепроницаемой оболочкой. К ЭВП относятся лампы накаливания (См. Лампа накаливания), вакуумные Электронные приборы (в которых поток электронов проходит в вакууме), газоразрядные электронные приборы (в которых поток электронов проходит в газе).

Лампы накаливания — наиболее массовый вид ЭВП (в 70-х гг. 20 в. ежегодный мировой выпуск составляет около 10 млрд. штук). Удаление воздуха из баллона лампы предотвращает окисление нити накала кислородом. Для уменьшения испарения накалённой нити лампы накаливания некоторых типов после удаления воздуха наполняют инертным газом. Это позволяет повысить рабочую температуру нити накала и тем самым — световую отдачу ламп без изменения срока их службы. Присутствие инертного газа не влияет на процесс преобразования подводимой к лампе электрической энергии в световую.

Вакуумные электронные приборы изготовляют с таким расчётом, чтобы в рабочем режиме давление остаточных газов внутри баллона составляло 10^-6—10^-10 мм рт. ст. При такой степени разрежения ионы остаточных газов не влияют на траектории электронов и шумы, создаваемые потоком этих ионов при их движении к катоду, достаточно малы. Такие ЭВП охватывают следующие классы приборов. 1) Электронные лампы (См. Электронная лампа)—Триоды, Тетроды, Пентоды и т. д.; предназначены для преобразования энергии постоянного тока в энергию электрических колебаний с частотой до 3․10⁹гц. Основные области применения электронных ламп — радиотехника, радиосвязь, радиовещание, телевидение. 2) ЭВП СВЧ — Магнетроны и Магнетронного типа приборы, пролётные и отражательные Клистроны, лампы бегущей волны (См. Лампа бегущей волны) и лампы обратной волны (См. Лампа обратной волны)и т. д.; предназначены для преобразования энергии постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний с частотами от 3․10⁸ до 3․10¹² гц. ЭВП СВЧ используются главным образом в устройствах радиолокации, телевидения (для передачи телевизионных сигналов по линиям радиорелейной связи, спутниковым линиям), СВЧ радиосвязи, телеуправления (например, ИСЗ и космическими кораблями). 3) Электроннолучевые приборы—осциллографические электроннолучевые трубки (См. Осциллографическая электроннолучевая трубка), Кинескопы, запоминающие электроннолучевые трубки (См. Запоминающая электроннолучевая трубка) и т. д.; предназначены для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов (например, визуализации электрических сигналов, преобразования двумерного оптического изображения в последовательность телевизионных сигналов и наоборот). 4) Фотоэлектронные приборы — передающие телевизионные трубки (См. Передающая телевизионная трубка), фотоэлектронные умножители (См. Фотоэлектронный умножитель), вакуумные Фотоэлементы; служат для преобразования оптического излучения в электрический ток и применяются в устройствах автоматики, телевидения, астрономии, ядерной физики, звукового кино, факсимильной связи и т. д. 5) Вакуумные индикаторы — электронносветовые индикаторы (См. Электронносветовой индикатор), цифровые индикаторные лампы (См. Цифровая индикаторная лампа) и др. Работа индикаторных ламп основана на преобразовании энергии постоянного тока в световую энергию. Применяются в измерительных приборах, устройствах отображения информации, радиоприёмниках и т. д. 6) Рентгеновские трубки (См. Рентгеновская трубка); преобразуют энергию постоянного тока в рентгеновские лучи. Применяются: в медицине — для диагностики ряда заболеваний; в промышленности — для обнаружения невидимых внутренних дефектов в различных изделиях; в физике и химии — для определения структуры и параметров кристаллических решёток твёрдых тел, химического состава вещества, структуры органических веществ; в биологии — для определения структуры сложных молекул.

В газоразрядных электронных приборах (ионных приборах (См. Ионные приборы)) давление газа обычно значительно ниже атмосферного (поэтому их и относят к ЭВП). Класс газоразрядных ЭВП охватывает следующие виды приборов. 1) Ионные приборы большой мощности (до нескольких Мвт при токах до тысячи а), действие которых основано на нейтрализации объёмного заряда ионами газа. К таким ЭВП относятся ртутные вентили (См. Ртутный вентиль), используемые для преобразования переменного тока в постоянный в промышленности, на ж.-д. транспорте и в других отраслях; импульсные водородные Тиратроны и Таситроны, служащие для преобразования постоянного тока в импульсный в устройствах радиолокации, электроискровой обработки металлов и др.; искровые разрядники (См. Искровой разрядник) и клипперные приборы (См. Клипперный прибор), применяемые для защиты аппаратуры от перенапряжений. 2) Газоразрядные источники света непрерывного излучения, используемые для освещения помещений, улиц, в светящихся рекламах, киноаппаратуре и т. д., и Импульсные источники света, применяемые в устройствах автоматики и телемеханики, передачи информации, оптической локации и т. д. 3) Индикаторы газоразрядные (сигнальные, знаковые, линейные, матричные), служащие для визуального воспроизведения информации в ЭВМ и других устройствах. 4) Квантовые газоразрядные приборы, преобразующие энергию постоянного тока в когерентное излучение — газовые Лазеры, Квантовые стандарты частоты.

Лит. см. при ст. Электронные приборы.

Р. Ф. Коваленко.

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ (ЭВП) - служат для различного рода преобразований электромагнитной энергии (генерации, усиления и т. д.). К ЭВП относятся: вакуумные электронные приборы (электронные лампы, магнетроны, клистроны, электронно-лучевые приборы, рентгеновские трубки и т. д.), газоразрядные электронные приборы (ионные приборы).

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ (ЭВП), электронные приборы, в которых рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы газонепроницаемой (вакуумно-плотной) оболочкой. Работа основана на взаимодействии потока электронов, испускаемых катодом, с электрическим и магнитным полями. Служат для различного рода преобразований электромагнитной энергии (генерации, усиления и т.д.). Основные типы ЭВП: электронные лампы, электронно-лучевые приборы, ЭВП сверхвысокочастотные, рентгеновские трубки; к ЭВП относят также газоразрядные приборы.

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ

приборы, принцип действия к-рых обусловлен движением эл-нов в высоком вакууме. К Э. п. относятся электронные лампы (выпрямительные, генераторные, усилительные, смесительные, индикаторные и др.), электронные приборы СВЧ (клистрон, магнетрон, амплитрон, лампа бегущей волны, лампа обратной волны и др.), электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы (кинескоп, иконоскоп, супериконоскоп, ортикон, видикон, плюмбикон, секон, вакуумный фотоэлемент, фотоэлектронный умножитель, электронно-оптич. преобразователь, рентгеновские трубки и др.). Э. п. широко используются в радио- и телевизионной передающей и приёмной аппаратуре, в измерит. и вычислит. технике, в устройствах автоматики, в медицинских приборах и т. д.

ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ

- приборы, в к-рых перенос тока осуществляется электронами или ионами, движущимися между электродами через высокий вакуум или газ внутри газонепроницаемой оболочки.

Э. п. разделяются на два больших класса: электронные приборы и ионные приборы. В электронных приборах перенос электрич. заряда в междуэлектродном пространстве обусловливается движением эмитированных катодом свободных электронов в высоком вакууме. В газоразрядных (ионных) приборах в переносе электрич. заряда участвуют как электроны, так и тяжёлые заряж. частицы - ионы, образующиеся при взаимодействии электронов, движущихся в электрич. поле, с атомами газа, заполняющего прибор.

Одной из особенностей прохождения тока в Э. п. является нелинейная зависимость величины тока, протекающего через прибор, от величины приложенного напряжения - нелинейная вольт-амперная характеристика, к-рая для электронных приборов во мн. случаях может быть описана показательной ф-цией. Характеристики газоразрядных приборов имеют разнообразные виды: растущие, падающие, разрывные и др. Мн. виды Э. п. обладают односторонней проводимостью - условия прохождения тока резко изменяются при изменении полярности приложенного напряжения.

Величиной проходящего через Э. п. тока можно управлять в широких пределах - от "запирания" (нуля) до максимально возможного для данного прибора значения, причём практически без затраты энергии.

Электронные Э. п. практически безынерционны, т. е. изменение тока, протекающего через прибор, происходит почти мгновенно при изменении приложенного напряжения. Это определяется тем, что электроны, движущиеся в электрич. поле в свободном пространстве (высоком вакууме), могут приобретать скорость, близкую к скорости света: при прохождении в ускоряющем поле с разностью потенциалов 100 кВ скорость электрона составляет ~(2/3) с. При таких скоростях время пролёта электроном междуэлектродного пространства составляет <=10^-10 -10^-9 с, что позволяет считать Э. п. приборами мгновенного действия.

Большинство Э. п. является преобразователями информации (сигналов) - и по виду преобразуемой энергии, и по параметрам преобразования.

По виду преобразуемой энергии Э. п. разделяются на группы: преобразующие электрич. сигналы в электрические с др. параметрами; преобразующие электрич. сигналы в оптические (световые); оптические - в электрические; оптические-в оптические с др. параметрами.

Э. п. могут преобразовывать величину (амплитуду) сигнала, осуществляя усиление напряжения, тока, мощности, яркости оптич. изображения и т. п. в весьма широком диапазоне изменения величины преобразуемого сигнала, напр. по мощности - от долей Вт до десятков МВт. Э. п. могут преобразовывать сигналы по частоте, осуществляя генерирование ВЧ- и СВЧ-колебаний, детектирование, выпрямление перем. тока (также в очень широком диапазоне- от нуля до десятков ГГц). Ряд Э. п. применяется для переключения (коммутации) электрич. цепей больших мощностей и высокого напряжения с помощью маломощных управляющих сигналов.

К Э. п., преобразующим электрич. сигналы в электрические с др. параметрами, относятся электронные лампы, электронные приборы СВЧ-диапазона ( клистроны, магнетроны, лампа бегущей волны, лампа обратной волны), запоминающие электронно-лучевые трубки, нек-рые газоразрядные приборы (ртутные вентили, газотроны, тиратроны дугового и тлеющего разрядов). Приборами, преобразующими электрич. сигналы в оптические, являются приёмные электронно-лучевые трубки (осциллографич., индикаторные, кинескопы), электронно-световые индикаторы напряжения, лампы накаливания, газоразрядные источники света, в т. ч. люминесцентные лампы (см. Источники оптического излучения). Преобразование оптических (световых) сигналов в электрические осуществляется вакуумными фотоэлементами, фотоэлектронными умножителями, передающими телевиз. трубками (диссекторами, суперор-тиконами, видиконами и др.). Преобразование оптич. сигналов в оптические с др. параметрами происходит с помощью электронно-оптических преобразователей, усилителей яркости, усилителей рентгеновского изображения.

К Э. п. относятся также стабилизаторы тока (бареттеры), газоразрядные стабилизаторы напряжения (стабилитроны) и механотроны - приборы, преобразующие меха-нич. параметры (изменение расстояния между электродами, давление, ускорение, амплитуду и частоту вибраций) в электрич. сигналы.

Лит.: Тягунов Г. А., Электровакуумные и полупроводниковые приборы, М.- Л., 1962; Электронные приборы, под ред. Г. <Г. Шишкина, 4 изд., М., 1989; Кацнельсон Б. В., Калугин A.M., Ларионов А. С., Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. Справочник, 2 изд., М., 1985.

А. А. Жигарев.