книги / Проектирование электронно-лучевых приборов

кое применение, полезно перейти к безразмерным параметрам и задавать все линейные, размеры, относя их к 50, а потенциалы — в виде их отношения А [см. (3.76)]. При этом получается одно трансцендентное уравнение для величины х при заданных значе­ ниях 7= / / 50, А и т] (расстояние до экрана Ь можно не задавать, поскольку целью является получение максимального значения х). По результатам его численного решения на ЭВМ для двух край­ них значений г| (0,8 и 0) построены зависимости (рис. 3.15). Пря­ молинейные участки на сплошных кривых (для 11= 0,8) соответ­ ствуют отклонению полем параллельных пластин, когда значение хп задается выражением (3.796). При решении уравнения опре­ деляется также координата центра отклонения, что вместе со зна­ чением максимального угла отклонения хп полностью характери­ зует ОС с точки зрения структурного проектирования.

Особенности моделирования магнитных ОС. Для магнитных ОС применимы

как изложенные выше методы траекторного анализа, так и элементы синтеза

оптимальной образующей поверхности магнитопровода. При этом в дополнение к перечисленным выше характеристикам первого лорядка при расчете магнитных ОС для кинескопов цветного телевидения важную роль играет так называемое несведение, т. е. максимальная разность координат вертикальных или горизон­ тальных линий, формируемых на экране лучами зеленого, красного и синего цве­ тов лри изображении белой линии тест-таблицы в различных зонах экрана. Эта разность может быть определена численным расчетом центральной траектории

но при этом следует учитывать модельные органичения, накладываемые этими методами, которые могут вызывать расхождение с экспериментом при больших углах отклонения (более 90°). В таких случаях целесообразно использовать аль­ тернативные методы [59, 60], основанные на уточненных моделях. При необхо­ димости синтез оптимальной формы образующей магнитопровода может быть осуществлен по методике, аналогичной изложенной выше с учетом отличий в фи­

зической постановке задачи.

Одной из проблем проектирования отклоняющих систем оста­ ется оценка информационных качеств отклоненного пятна. Полу­ чение таких оценок посредством траекториого анализа требует дальнейшего повышения точности решения полевой задачи, при­ менения алгоритмов расчета траекторий, основанных на методе главной траектории, а также разработки алгоритмов определения характеристик отклоненного пятна. Работы по развитию траекторного анализа в этом направлении ведутся, и в ближайшем будущем следует ожидать появления «промышленных» алгорит­ мов и программ оценки характеристик отклоненного пятна, а пока можно рекомендовать использование приближенных алго­ ритмов [22].

3.6. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПОСЛЕУСКОРЕНИЯ

Несмотря на конструктивное разнообразие систем послеускорения (см. § 1.3), общим для них является воздействие поля на пучок, отклоненный в двух направлениях, поэтому при моделиро­ вании систем послеускорения (СПУ) необходимы исходные дан­ ные о характеристиках отклоняющих систем, полученные с по­ мощью методики, изложенной выше. Считая, что между ОС и СПУ пучок не испытывает действия полей, можно описывать ОС как осевые источники, координаты которых совпадают с коорди­ натами соответствующих центров отклонения, а предельный угол вылета определяется максимальным углом отклонения. Эти па­ раметры определяются в результате траекториого анализа откло­ няющих систем и в дальнейшем будут считаться заданными.

Наиболее полно особенности траекториого анализа СПУ мож­ но рассмотреть на примере сеточных СПУ, в которых сформиро­ ванный и сфокусированный пучок, ускоренный потенциалом {Ууск, отклоняется сигнальными и временными отклоняющими си­

пе

Рис. 3.16. Конструктивные схемы СПУ:

выходе линзы СПУ; 1п — зазор между электродами линзы СПУ; Яс—радиус кривизны вы­ пуклой сетки; 1п — высота корректирующего кольца

стемами, проходит сквозь сетку и ускоряется полем СПУ до по­ тенциала экрана Цэ (рис. 3.16). Наличие сетки исключает про­ висание поля послеускорения в низкопотенциальную область, где осуществляется отклонение пучка. Между сеткой, находящейся под потенциалом 1УуСк, и внутренним токопроводящим покрытием баллона, находящимся под потенциалом (Уэ, образуется иммер­ сионная линза. Форма сетки определяет конфигурацию эквипотенциалей линзы, которая обладает рассеивающим действием, увеличивающим отклонение пучка.

При траекторном анализе линзы СПУ [61] сетка считается сплошным электродом, прозрачным для электронов, а действие ее ячеек рассматривается отдельно. Геометрия СПУ считается осесимметричной поскольку для баллонов с прямоугольным эк­ раном в неосесимметричиой области напряженность поля близка к нулю. В качестве исходных данных используются координаты центров отклонения и чувствительность ОС, полученные из их траекторного анализа. Это дает возможность задавать с некото­ рым шагом углы отклонения а*,- и аУх и просчитывать соответст­ вующие траектории, считая известными отклоняющие потенциа­ лы 11Х1 и ИУг. Уравнение дважды отклоненной траектории мож­

Используя для траекториого анализа бессеточных СПУ мето­ дику решения трехмерных полевых задач [35], можно распрост­ ранить на них основные приемы определения характеристик се­ точных СПУ, изложенные выше. Одним из немногих дополнений, связанных с астигматичностыо бессеточных СПУ, является необ­ ходимость определения двух разных зависимостей угловых увели­ чений Г* и Г?; от координаты центра отклонения и двух значений

3.7. СТРУКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Необходимым условием для осуществления структурного про­ ектирования ЭОС является знание зависимостей двух родов:

1) зависимостей, связывающих электронно-оптические харак­ теристики каждого из ФЭ с параметрами его геометрии и ре­

жима; 2) зависимостей, связывающих электронно-оптические харак­

теристики различных ФЭ и ЭОС в целом.

В качестве примера зависимостей первого рода можно приве-

(3.53) и линзы (3.67), (3.68) и т. п. К зависимостям второго рода можно отнести выражения для радиуса изображения гиз (3.65), КЧХ ЭОС с диафрагмированием (3.64) и без него (3.69), КЧХ ЭОС и прибора в целом через КЧХ его элементов (3.18) и др.

Зависимости первого и второго рода могут выражаться не только аналити­ чески, но и в виде таблиц (графиков), полученных по результатам численных или натурных экспериментов. Примерами здесь могут служить графики зависимо­ стей фокусного расстояния пушки /, координаты г 0б и радиуса объекта г0б, углового увеличения линзы СПУ Г от параметров геометрии и режима соответ­ ствующих ФЭ.

При использовании ЭВМ зависимости, для которых нет аналитических вы­ ражений, могут храниться в табличном виде в памяти машины. Распространен­ ным является также алгоритмическое задание зависимостей, когда в составе при­ кладного программного обеспечения САПР имеются алгоритмы, позволяющие получать значения электронно-оптичеоких характеристик .при задании набора па­ раметров конструкции и режима. К числу таких алгоритмов .относятся и описан­ ные в настоящей главе алгоритмы траекториого анализа ФЭ ЭОС.

Электронно-оптические и токовые характеристики, а также не­ которые из параметров конструкции и режима функционального элемента могут рассматриваться как показатели его качества. Например, при равных значениях всех прочих параметров лучше та пушка, которая позволяет получить меньший размео объекта

горловины и ограничениями на мощность отклонения входит в ТЗ на проектирование магнитных отклоняющих систем.

Предварительные данные о конструкции этих систем позволя­ ют задать ограничения на расположение линзы и других электро­ статических ФЭ так, чтобы обеспечить разделение фокусирующе­ го и отклоняющих полей. При проектировании ЭОС с большими углами отклонения (50° и более) дополнительным требованием к фокусировке является минимизация угла схождения пучка на эк­ ране, а в остальном ФЭ, формирующие и фокусирующие пучок, могут проектироваться независимо от отклоняющих систем.

В ЭЛП с электростатическим отклонением, в особенности в •современных осциллографических приборах, для повышения чув­ ствительности к отклонению часто используются линзы усиления отклонения (ЛУО) и системы послеускорения, оказывающие вли­ яние на фокусировку пучка. В этом случае «отклоняющую часть» ЭОС, включающую электростатистические отклоняющие системы и (при необходимости) ФЭ, усиливающие отклонение, целесооб­ разно рассматривать отдельно. Структурное проектирование «от­ клоняющей части» осуществляется в первую очередь, и его ре­ зультаты дают исходные данные для проектирования «формиру- тоще-фокусирующей части».

Таким образом, для большинства приемных ЭЛП задачу структурного проектирования ЭОС можно разделить на две под­ задачи:

1) проектирование ФЭ, осуществляющих отклонение пучка (с возможным его усилением), исходя из требований к чувстви­ тельности, размерам рабочей части экрана и т. п.;

2) проектирование ФЭ, осуществляющих формирование и фо­ кусировку пучка, исходя из требований к размеру пятна в цент­ ре экрана, углу схождения пучка, току луча и т. п.

Это не означает полного разделения двух подзадач. Напротив, решение первой доопределяет постановку второй; обе подзадачи имеют общие параметры (промежутки вдоль оси прибора, отводи­ мые на размещение каждого ФЭ, значение ускоряющего потен­ циала, размер объекта и т. п.), однако их вычислительные моде­ ли могут строиться отдельно.

Проектирование ФЭ, осуществляющих отключение. На

рис. 3.19 представлена структурная схема «отклоняющей части» ЭОС осциллографического ЭЛП, содержащей две отклоняющие системы (ОС* и ОС7/) и осесимметричную систему послеускоре­ ния. Для структурного проектирования такой ЭОС должны быть заданы в числе других следующие параметры:

размеры половин рабочей части экрана Ох и Б у] чувствительность к отклонению 5* и З у; ограничения на нелинейность отклонения и геометрические ис­

кажения;

максимальная длина от катода до экрана I;