8. Elektro vakuum cihazları Elektrovakuum cihazların klassifikasiyası. Elektron və ion cihazlar. İkielektrodlu lampa- diod. Üçelektrodlu lampa- triod. İndikator cihazları

8. Elektro vakuum cihazları
Elektrovakuum cihazların klassifikasiyası. Elektron və ion cihazlar. İkielektrodlu lampa- diod.Diod (du... va (elektr)od) - ikki elektrodli elektron lampa. Bir tomonlama oʻtkazuvchanlik xususiyatiga ega. Vakuum va yarimoʻtkazgich D.lar boʻladi. Vakuum D. anod va katoddan iborat. Tok berilib, katod qizdirilsa, elektronlar oqimi anodga qarab yoʻnaladi va anod toki hosil boʻladi. Üçelektrodlu lampa- triod. İndikator cihazları.
8.1. Ümumi məlumatlar
Daxilində vakuumda, və ya, qazda hərəkət edən elektronların, yaxud, ionların hərəkəti hesabına elektrik keçiriciliyi yerinə yetirilən cihazları elektrovakuum cihazları adlandırırlar. Elektrovakuum cihazları elektron-idarə olunan lampalara, elektron-şüa və qazboşalma cihazlarına bölünürlər.
İstənilən elektrovakuum cihazının əsas konstruktiv elementləri balonun (qaz keçməyən örtüyün) daxilində yerləşdirilmiş elektrodlardır. Elektrodlar, elektronları (ionları) emissiya edən (buraxan), yaxud yığan, ya da onların bir elektroddan o biri elektroda hərəkətini idarə edən naqillərdir. Təyinatından asılı olaraq elektrovakuum cihazlarının elektrodları katod, anod və idarəedici elektrodlara bölünürlər. Katod bu cihazlarda elektronlar mənbəyidir. Anod sürətləndirici elektrod olub çıxış elektrodu və əsas kollektor (yığıcı) rolunu oynayır. İdarəedici elektrod, əsas elektron selini idarə etmək üçün nəzərdə tutulmuş elektroddur. Əgər idarəedici elektrod tor şəklində hazırlanıbsa, onu idarəedici tor adlandırırlar. Elektrodları sap, müstəvi lövhə, boş silindr və spiral şəklində hazırlayırlar, onları balonun daxilində xüsusi tutqacların üstündə: traverslərdə və slyudada , yaxud keramik izolyatorlarda bərkidirlər.
Elektrovakuum cihazlarının balonları şüşədən, metaldan və ya keramikadan hazırlanmış qaz keçməyən örtükdür (korpusdur). Elektron-idarə olunan lampaların balonlarında 10-8... 10-4 Pa vakuum, qazboşalma cihazlarının balonlarında isə 10-1... 10-4 Pa seyrəklik yaradılır.
8.2. Elektron - idarə olunan lampalar
Elektron-idarə olunan lampalar dedikdə, işi elektrodlar arasındakı potensiallar fərqi vasitəsi ilə fəza yükünün idarə olunmasına əsaslanan elektrovakuum cihazları başa düşülür. Funksional təyinatına və tətbiq sahələrinə görə elektron-idarə olunan lampaları generator, modulyator, tənzimləyici, gücləndirici, düzləndirici lampalara bölürlər. Bundan əlavə adi lampalardan bir çox xüsusiyyətləri ilə fərqlənən böyük güclü gücləndirici və ifrat yüksək tezlik diapazonlu lampalar da mövcuddur.
Elektrodlarının sayına görə elektron-idarə olunan lampaları diodlara, triodlara, tetrodlara, pentodlara, heksodlara, heptodlara, oktodlara, ennodlara və dekodlara bölürlər.
Elektron emissiyasının fiziki təbiəti. Elektron emissiyası, maddənin səthindən ətraf fəzaya elektronların buraxılmasına deyilir. Katodların hazırlandığı metallarda sərbəst elektronlar fasiləsiz xaotik istilik hərəkətində olurlar və katodun temperaturundan asılı olan kinetik enerjiyə malikdirlər. Adi temperaturlarda elektro-nun öz enerjisi onun metaldan çıxmasına kifayət etmir.
Elektronun metaldan vakuuma çıxması üçün yerinə yetirilən işə çıxış işi deyirlər. Bu iş metalların və onlardan hazırlanan katodların emissiya qabiliyyətini xarakterizə edir. Elektronların məcburi emissiyasının yerinə yetirilməsi üçün verilən əlavə enerjinin növündən asılı olaraq termoelektron, avtoelektron, fotoelektron və ikinci elektron emissiyası olur.
Yalnız metalın (elektrodun) qızdırılması hesabına baş verən emissiya termo-elektron emissiyası adlanır. Metalın qızdırılması hesabına elektronların kinetik ener-jisi və sürəti artır. Müəyyən temperaturda elektronun enerjisi metaldan çıxmağa kifayət edir və elektron metalın səthini tərk edir. Elektron-idarə olunan lampalarda geniş istifadə olunan termokatodların işi termoelektron emissiyası hadisəsinə əsaslan-mışdır.
Elektronların, optik diapazonlu elektromaqnit şüalanmaların (fotonların) təsiri ilə baş verən emissiyası fotoelektron emissiyası adlanır. Elektrovakuum fotoelementlərinin iş prinsipi fotoelektron emissiyası hadisəsinə əsaslanmışdır.
Avtoelektron emissiya, güclü elektrik sahəsinin təsiri altında metaldan elektron-ların emissiyasına deyilir. Bu növ emissiya civəli ventillərdə və bəzi qazboşalma cihazlarında tətbiq tapır.
İkinci elektron emissiyası, metalın səthinin bombardman edilməsi zamanı onun səthindən elektronların emissiya edilməsini adlandırırlar. İlkin adlanan elektronlar metalın səthinə dəydikdə öz enerjisini səthdəki elektronlara verir. Bu halda səthdəki elektronlar əlavə enerjinin hesabına bombalanan səthi tərk edirlər. Bu hadisə hesabına emissiya olunan elektronlar ikinci elektronlar adlanırlar.
Termoelektron katodlar. Termoelektron emissiyası almaq üçün elektrovakuum cihazının katodunu müəyyən temperatura qədər qızdırırlar. Qızdırılma üsuluna görə termokatodlar birbaşa və dolayısı yolla közərdilən katodlara bölünürlər (şək.8.1). Birbaşa közərmə katodu bilavasitə ondan keçən cərəyanın hesabına qızdırılır. Dolayı qızdırılma katodunu qızdırmaq üçün ondan izolə edilmiş, metal sap şəkilli xüsusi qızdırıcı katoddan (hansından ki, cərəyan buraxılır) istifadə olunur.
Termokatodlar hazırlandığı materialın növünə görə təmiz metallardan hazırla-nan, aktivləşdirilmiş (örtüklü) və yarımkeçirici katodlara bölünürlər. Metallar (yun. metalleuo - qaziyman, yerdan qazib olaman) - oddiy sharoitda yuqori elektr oʻtkazuvchanligi, issiq oʻtkazuvchanligi, elektr oʻtkazuvchanligi, elektr magnit toʻlqinlarini yaxshi qaytarishi, plastikligi kabi oʻziga xos xususiyatlarga ega boʻlgan oddiy moddalar. M.
Təmiz metallardan hazırlanan katodlar birbaşa közərdilmə katodlarıdır, onları əsasən, ərimə temperaturu 3410C olan volframdan hazırlayırlar.
Aktivləşdirilmiş katodları, üstünə çıxış işi volframın işindən az olan materialdan örtük çəkilmiş volfram əsas şəklində hazırlayırlar.
Yarımkeçirici katodlar, üstünə nazik oksid təbəqəsi çəkilmiş volfram və ya nikel əsas şəklində hazırlayırlar.Nikel (nem. Nikel, lot. Niccolum), Ni - Mendeleyev davriy sistemasining VIII guruhiga mansub kimyoviy element. Tartib rakami 28, atom massasi 58,69. Tabiiy Nikel 5 ta barqaror izotop 58Ni (67,88%), 60Ni (26,23%), 61Ni (1,19%), 62Ni (3,66%) va MNi (1,04%) aralashmasidan iborat. Belə katodları oksidli katodlar da adlandırırlar. Oksidli katodlar ən yüksək emissiya qabiliyyətinə malikdirlər.
Elektron lampalarının iş prinsipi. Elektron-idarə olunan lampada katoddan emissiya edilmiş elektronların istiqamətlənmiş selini (lampanın işçi cərəyanını) yaratmaq üçün elektrik sahəsinin olması vacibdir.
İki elektrodlu lampanın – diodun misalında lampanın daxilində cərəyan yaranma mexanizmini nəzərdən keçirək (şək.8.2.). Anodu gərginliyi U olan elektrik qida mənbəyinin “ ” qütbünə, katodu isə “-” qütbünə qoşsaq emissiyadan sonra katod ətrafında yaranmış elektronların katoddan anod istiqamətinə hərəkət etməsi hesabına cərəyan yaranır. Anoda mənfi potensial, katoda isə müsbət potensial versək lampanın daxilində cərəyan yaranmır. Əgər elektrodlar arasındakı d məsafəsi onların xətti ölçüləri ilə müqayisədə azdırsa onda lövhələr (elektrodlar) arasında yaranan elektrik sahəsini bircins hesab etmək olar. Bu sahənin gərginliyi E = U/d, qüvvə xətləri isə anoddan katoda yönəlmişdir. F = eE qüvvəsinin təsiri altında katoddan emissiya olunmuş elektronlar bərabər təcillə anoda doğru hərəkət edirlər. Bir elektronun hərəkətinə sərf olunan iş (enerji) Aa-k = Fd = eEd = eU (burada e elektronun yüküdür) ilə təyin olunur.
Məsafə məlum olduqda elektronun katoddan anoda uçub getmə müddətini tapmaq olar. Bu parametr lampaların vacib parametri olub, onun tezlik xassələrini xarakterizə edir. Başlanğıc sürət sıfır olduğundan bərabər təcilli hərəkətdə orta sürət son sürətin yarısına bərabər olur Vor = Va/2, onda elektronun katoddan anoda uçub keçmə müddəti olur. Əgər d məsafəsini mm-lərlə, sürəti km/s-lə, zamanı isə saniyə ilə ifadə etsək, elektronun uçub keçmə müddəti kimi olacaq.
Anod gərginliyini onlarla MHs tezliklərə qədər dəyişdikdə, gərginliyin dəyişmə periodu (yüzlərlə nanosaniyə) elektronun uçub keçmə vaxtından (nano-saniyə hissələri qədər) çox böyük olduğundan elektron lampasını bu tezliklər üçün ətalətsiz hesab etmək olar.
İfrat yüksək tezliklər (İYT) diapazonunda (yüzlərlə və minlərlə MHs) anod gərginliyinin dəyişmə periodu elektronların uçub keçmə müddəti ilə eyni həddə olur. Ona görə də lampanın işində bu tezliklərdə elektronların ətalətliliyi öz təsirini göstərməyə başlayır. Bu səbəbdən adi elektron idarə olunan lampaları İYT diapazonda istifadə etmək olmur. Ona görə də İYT diapazonda lampaların xüsusi növü olan nuvistorlar, disk lampaları, klistronlar, qaçan dalğa lampaları, maqnetronlar və s. istifadə olunur.
Güclü elektron lampalarının xüsusiyyətləri. Hal-hazırda elektron lampalarını əsasən, yüzlərlə kilovat gücünə çatan böyük güclü elektrik rəqslərinin generasiyası və gücləndirilməsi üçün tətbiq edirlər. Lakin bununla yanaşı bir çox çatışmazlıqlarına (böyük kütləsi, ölçüləri və sərf etdiyi güc) baxmayaraq miniatür elektron lampalar məxsusi küylərinin az olması və statik xarakteristikalarının geniş diapazonda yüksək xəttiliyə malik olması, xarakteristikalarının dikliyinin böyük olması nəzərə alınaraq bəzi xüsusi təyinatlı aparaturada yenə də tətbiq olunmaqdadırlar. Güclü elektron lampaları böyük anod gərginliklərində (10 kV- lara qədər) və böyük anod cərəyanlarında (100- lərlə amperlərə qədər) işləyirlər.
Təyinatına görə güclü lampaları generator və modulyator lampalara bölürlər. Generator lampaları yüksəktezlikli rəqslərin gücləndirilməsi və generasiya edilməsi üçün nəzərdə tutulublar. Rəqs generatorlarının yükü, sinusoidal gərginliyi anod cərəyanının impulsunun birinci harmonikası və rəqs konturunun rezonans müqaviməti ilə təyin olunan rəqs konturudur. Bir qayda olaraq belə lampalar idarəedici elektrodunda gərginlikləri müsbət oblasta sürüşmüş anod-tor xarakteristikalarına malik olurlar. Modulyator lampalar yüksəktezlikli rəqsləri modulyasiya edən aşağı tezlikli rəqslərin gücləndirilməsi üçün nəzərdə tutulublar. Bu lampalar siqnalların təhrifsiz gücləndirilməsini təmin etməlidirlər, ona görə də mənfi torda mənfi gərginlik qiymətləri oblastında işləyirlər.
Güclü lampaların işi onların elektrodlarının qızdırılması və onların məcburi soyudulması zərurəti ilə əlaqəlidir. İstiliyin ötürülməsi üsulundan asılı olaraq hava ilə, su ilə və buxarlı soyudulma var.
Hava ilə soyudulmanı gücü 100 kVt - a qədər lampalarda tətbiq edirlər. Belə lampalarda anod misdən hazırlanır və konstruktiv olaraq şüşə balonla, yaxud, keramik balonla birləşir. İstilik ötürməni artırmaq üçün anodun xarici səthini tilli düzəldirlər. Hava ilə soyutma anodun temperaturunu 250C-yə qədər azaltmağa imkan verir.
Su və buxarlı soyudulmanı gücü 100 kVt - dan çox olan lampalarda tətbiq edir-lər. Su ilə soyudulma anodun temperaturunu 120C-yə qədər azaltmağa imkan verir.
Metrlik və desimetrlik radio dalğalar diapazonunda işləmək üçün minimal məxsusi induktivliyə malik olan diskli koaksial çıxışları olan güclü lampalar işlənib hazırlanıbdır. Güclü radiovericilərdə ayrı-ayrı detallarının dəyişdirilməsinə və eyni zamanda bahalı güclü lampaların xidmət müddətini artırmağa imkan verən sökülüb quraşdırılan lampalar tətbiq tapırlar.
8.3. Elektron-şüa boruları
Elektron – şüa boruları (EŞB), daxilində elektron şüası, elektrik siqnallarını görünən işıq siqnallarına çevirmək üçün nəzərdə tutulan cihazlardır. EŞB - də katoddan emissiya olunan elektron seli elektrik və ya maqnit sahəsi-nin təsiri ilə nazik elektron şüası şəklinə salınaraq ekrana yönəldilir.
EŞB - də elektron şüasının böyük sürətlə hərəkət edən elektronları ekranın daxili səthinə çəkilmiş lüminofor təbəqəsinin səthini bombalayaraq ondan elektronları ayırır və bunun nəticəsində həyəcanlanmış atomlar öz normal halına qayıtdıqda işıq kvantları şüalandırır. Bombalanma nəticəsində elektronların səthdən qopub ayrılması prosesi ikinci elektron emissiyası adlanır. Elektron şüası ekran boyunca hərəkət etdirildikdə, onun hərəkət trayektoriyası boyunca işıq izi alınır.
Elektron şüasının fokuslanma və meyl etdirmə üsulundan asılı olaraq EŞB -ləri aşağıdakı növlərə bölürlər:
- elektron şüası elektrik sahəsi ilə fokuslanan və meyl etdirilən elektrostatik idarəli (elektrostatik);
- elektron şüası maqnit sahəsi ilə fokuslanan və meyl etdirilən maqnit idarəli;
- elektron şüasının fokuslanması və meyl etdirilməsi sistemi kombinə edilmiş olan.
Təyinatına görə EŞB-ləri aşağıdakı əsas qruplara bölürlər:
-
elektrik siqnallarının ossilloqramları müşahidə etməyə xidmət edən ossilloqrafik EŞB-lər. Bu EŞB-lər ölçmə texnikasında tətbiq olunurlar;
-
RLS-lərdə və radionaviqasiya qurğularında elektrik siqnallarının qeydə alınması üçün nəzərdə tutulan indikator EŞB-lər ;
-
televiziya siqnallarını işıq təsvirinə çevirmək üçün tətbiq olunan kineskoplar ;
-
yazma və informasiyanın yadda saxlanılması üçün istifadə olunan yaddaş EŞB-ləri. Radiolokasiyada və hesablama texnikasında tətbiq olunur;
-
optik təsvirləri elektrik televiziya siqnallarına çevirmək üçün nəzərdə tutulmuş ikonoskoplar – ötürücü televiziya boruları.
Elektrostatik idarəli EŞB - lərin tərkibinə borunun oxu boyunca yönəlmiş nazik elektron şüanı yaradan elektron topu; elektron şüasının istiqamətini dəyişmək üçün nəzərdə tutulan meyletdirici sistem; elektron şüa ilə bombalama zamanı işıqlanma qabiliyyətinə malik olan ekran daxildir. EŞB - lərdə boru, daxilində vakuum səviyyəsi 10-6 Pa- dan çox olan şüşə balondur (şək.8.3.).
Elektron top (yaxud elektron projektor), nazik elektron seli (elektron şüa) al-mağa imkan verən elektrodlar sisteminə deyilir. Elektron top kolbanın dar (boğaz) hissəsində yerləşdirilir və 1 - qızdırılan katoddan, 2 - idarəedici elektroddan (modul-yatordan) 3 - birinci və 4 - ikinci anoddan ibarətdir. Katod böyük olmayan, qız-dırılma zamanı elektronlar buraxan, içərisi aktivləşdirilmiş təbəqə ilə örtülmüş nikelli silindr şəklində hazırlanmışdır. Adətən EŞB- lərdə oksidli katodlar tətbiq olunur. İdarəedici elektrod (modulyator) katodun ətrafında yerləşmişdir, dibində balaca deşik (diafraqma) olan nikel silindr şəklində hazırlanıb. Modulyator elektron-idarə olunan lampalardakı tora analoji olaraq işləyir və şüanın cərəyan şiddətini tənzimləmək üçün nəzərdə tutulub. Modulyatora katoda nəzərən 0- 30V həddində mənfi gərginlik verilir. Bu gərginlik hesabına yaranan elektrik sahəsinin təsiri ilə katoddan emissiya olunmuş elektronlar borunun oxuna tərəf sıxılırlar (yönəldilirlər) və bu elektronlar modulyatordan hər hansı bir məsafədə bir nöqtədə cəmlənirlər. Bunun nəticəsində elektron şüasının ilkin fokuslanması yerinə yetirilir. Bundan əlavə katod və idarəedici elektrod arasındakı elektrik sahəsi elektronlar üçün tormozlayıcı olub, onların bəzilərini geriyə katoda itələyirlər. Deməli modulyatordakı gərginliyi tənzimləməklə elektron şüanın sıxlığını dəyişmək olar. Bu cür tənzimləmə borunun ekranındakı işıqlanan ləkənin parlaqlığının dəyişməsinə gətirir.
İki anod sistemi elektronların katoddan anoda tərəf hərəkətini və onların sonradan nazik şüaya fokuslanmasını təmin edir. Anodlar içi boş metal silindrlər şəklində hazırlanmışdır. Birinci anodun diametri ikinci anodun diametrindən kiçikdir və çoxlu sayda diafraqmalarla təchiz olunur. Elektronların kifayət qədər sürətini almaq üçün anodlara böyük müsbət gərginlik verilir: birinci anoda yüzlərlə volt, ikinci anada isə bir neçə kilovoltlarla gərginlik verilir.
Katodun, modulyatorun və anodların fərqli potensialları qeyri bircins elektrik sahəsi yaradır, hansı ki, öz təsirinə görə iki elektron linzaya oxşardır. Bu elektron linzalardan biri modulyator və birinci anod, ikinci isə anodlar arasında yerləşir. Ona görə də EŞB-nin, elektronların fokuslanmasını yerinə yetirən anodlar sistemi elektro-statik linza adlanır. Linzanın toplayıcı təsiri səpələyici təsirindən çoxdur. Birinci anoddakı gərginliyi dəyişməklə anodlar arasındakı elektrik sahəsini dəyişərək fokus nöqtəsini borunun boyunca yerini dəyişmək olar.
Meyletdirici lövhələr elektron şüanın fəza vəziyyətini idarə edir. Onlar qarşılıqlı perpendikulyar yerləşmişlər və şüanın meyl etdirilməsi üçün biri birinə paralel olan lövhələr cütü arasında elektrik sahəsi yaratmaq üçün lövhələrə gərginlik verilir. Ləkənin ekranda sürüşməsi h = kU təşkil edir, hansı ki, burada U – tətbiq olunan gərginlik, k – lövhənin həssaslığıdır.
EŞB-nin ekranı elektron dəstəsi ilə bombalanan zaman işıqlana bilən maddədən (lüminofordan) ayrılan elektronlar boruya yapışaraq (oturaraq) onda mənfi yük yaradır. Bu yük böyük qiymətlərə qədər arta bilər və borunun normal iş rejimini poza bilər. Bunun qarşısını almaq üçün borunun daxili səthi akvadaq adlanan elektrik keçirici təbəqə ilə örtülmüşdür və bu təbəqə ikinci anodla birləşmişdir. Bu təbəqəyə birinci elektronların bombalaması hesabına ekrandan buraxılan ikinci elektronlar cəzb olunur, bununla da yüklərin ekrandan aralanması əldə olunur.
Akvadaq elektrostatik ekran rolunu oynayır. O elektron selini xarici elektrik sahələrinin təsirindən qoruyur, borunun ikinci anodu ilə birləşir və onunla birlikdə torpaqlanır.
Maqnit meyletdirici sistem EŞB - nin xaricində, boğazında yerləşdirilmiş iki sarğaclar cütündən ibarətdir. Hər bir sarğac cütündən cərəyan buraxıldıqda hər bir sarğacdakı cərəyanın istiqamətindən asılı olaraq şüa bu və ya digər istiqamətdə meyl edəcək. Hər bir sarğac cütü borunun oxuna və digər sarğac cütünün sahəsinə perpendikulyar olan praktiki bircins maqnit sahəsi yaradır.
8.4. Qazboşalma cihazları
Qazlarda (və ya buxarlarda) elektrik boşalması, onlardan elektrik cərəyanı keçərkən onlarda baş verən hadisələrin toplusuna deyilir. Elektrik xarakteristikaları əsasən, xüsusi olaraq əvvəlcədən daxil edilmiş qaz və ya buxarların ionlaşması ilə təyin edilən elektrovakuum cihazları qazboşalma cihazları adlanır. Bu cihazları başqa cür ion cihazları da adlandırırlar. Qaz boşalma cihazlarına ion və civəli ventillər, tiratronlar, ion boşaldıcıları, közərmə boşalması indikatorları aiddirlər.
Elektron-idarə olunan lampalardan fərqli olaraq bu cihazlarda cərəyan yaradılmasında yalnız elektronlar deyil, həm də qazın və ya buxarın yüklənmiş hissəcikləri (atomlar, molekullar) – ionlar da iştirak edirlər.
Qazboşalma cihazları ətalətli qazla, hidrogenlə və ya civə buxarları ilə doldu-rulmuş qaz keçirməyən (əsasən şüşə) balondan ibarətdir. Cihazın tipindən asılı olaraq balonda qazın təzyiqi 10-1 – 103 Pa həddində olur və bəzən 104 Pa qiymətinə çatır.
İonlaşdırma təsirləri olmadıqda qazlar neytral atomlardan və molekullardan ibarətdirlər, ona görə də praktiki cərəyan keçirmirlər. Qazdan cərəyan o vaxt axır ki, onda sərbəst elektrik yüklənmiş zərrəciklər – yükdaşıyıcılar (yaxud başqa sözlə cərəyan daşıyıcıları) var. Qazda bu yüklər o vaxt əmələ gəlir ki, hər hansı enerji mənbəyinin hesabına elektronlar neytral atomlardan (yaxud) molekullardan “qopardılsın”. Bu halda müxtəlif işarəli yük daşıyıcılar elektronlar – mənfi yüklər və müsbət ionlar – elektronların itirmiş qaz atomları – müsbət yüklər əmələ gəlirlər.
Real şəraitdə istənilən qaza ətraf mühitin temperaturu, kosmik və radiasiya şüaları, sənaye qurğularının elektromaqnit şüalanmaları və b. təsir edir. Bu təsirlər nə qədər zəif olsalar da müəyyən qədər yüklü zərrəciklərin yaranmasına səbəb olur. Ona görə də istənilən qazda həmişə elektrik boşalması yaratmağa qabil olan elektron və ionlar var.
Elektrik boşalmasında üç prosesi seçirlər: atomların həyəcanlandırılması, onların ionlaşdırılması və müxtəlif işarəli yüklərin rekombinasiyası.
Atomların həyəcanlandırılması, sərbəst elektronlarla toqquşmalar hesabına qazanılmış enerji hesabına atomlarda onların xarici elektronlarından birinin nüvədən daha uzaq orbitlərə keçməsi prosesinə deyilir.
Atomların ionlaşdırılması, elektrik neytral olan atomlardan ionların və sərbəst elektronların əmələ gəlməsi prosesinə deyilir.
Qazlarda yük daşıyıcıların rekombinasiyası ionlaşmaya əks olan prosesdir. Müsbət ionların və elektronların rekombinasiyasından neytral atom əmələ gəlir. Atomun ionlaşdırılmasına enerji sərf olunur, rekombinasiya zamanı isə qazın işıqlanması əmələ gəlir. Rekombinasiya prosesi əsasən, cihazın elektrodlarının səthində baş verir. Rekombinasiyaya sərf olunan vaxt ionizasiya müddətindən çox böyük olduğundan, qazboşalma cihazlarının ətalətliliyi elektron-idarə olunan lampaların ətalətliliyindən çox olur.
Qazla doldurulmuş balondan, disk və ya silindr şəklində iki eyni formalı elek-troddan ibarət olan sadə qazboşalma cihazının iş prinsipini nəzərdən keçirək (şək. 8.4,a). Müsbət potensial altında olan elektrod anod, mənfi potensial altında olan isə katod adlanır. Şək.8.4,b- də qazboşalma cihazının qoşulma sxemi göstərilmişdir.
Tətbiq olunan Ub gərginliyin təsiri altında qazda olan ilkin elektronlar və ionlar təbii ionlaşmanın nəticəsində hərəkət edirlər: elektronlar– anoda tərəf, ionlar – katoda. Ub–nin kiçik qiymətlərində yüklü zərrəciklərin sürəti çox deyil. Onların enerjisi qazların zərbə ionlaşdırması üçün kifayət deyil. Cihazda axan cərəyan çox azdır, daxili müqaviməti isə çoxdur. Bu hal sakit boşalma adlanır.
İonlaşma gərginliyinin müəyyən bir qiymətində boşalma cərəyanı sıçrayışla artır, elektrodlar arasındakı müqavimət və gərginliyin qiyməti isə azalır. Adını bu zaman yaranan qazın işıqlanmasından götürən sərbəst közərmə boşalması yaranır. Közərmə boşalmasında katodun ətrafında ion buludu yaranır.
-
-
Şək.8.4.
8.4.1. Qazboşalma cihazlarının tipləri və onların fərqli xüsusiyyətləri
Ən sadə qazboşalma cihazı iki elektrodlu cihaz olub anomal zəif közərməli rejimdə işləyən neon lampasıdır. Neon lampaları gərginliyin, elektromaqnit sahəsinin olmasının indikasiyası üçün nəzərdə tutulub. Aşağı tezlikli dəyişən gərginlikdə anod və katod növbə ilə öz funksiyalarını dəyişirlər. Yüksək tezlikli gərginlikdə neon lampada yüksəktezlikli boşalma yaranır. Bu boşalmanın fərqli xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, xarici ionlaşdırma hesabına yaranmış elektronlar potensialın işarəsinin tez-tez dəyişməsində rəqsi hərəkətlər yerinə yetirərək qazı ionlaşdırır, hansı ki bu hesaba işıqlanmağa başlayır. Az hərəkətli ionlar öz hərəkət istiqamətini dəyişə bilmirlər və həcmi müsbət yük əmələ gətirirlər. Bu halda elektrodların səthindən emissiya olmur.
Digər sadə qaz boşalma cihazı közərdilən katoda malik və içərisi arqon qazı və ya civə buxarı ilə doldurulmuş ikielektrodlu lampa – qazotrondur. Cihazda qazın təzyiqi 10-1 10-2 Pa intervalında olur. Qazotronun iş prinsipi aşağıdakı kimidir: termoelektron emissiyası nəticəsində katoddan çıxan elektronlar anodun müsbət potensialında anoda doğru hərəkət edərək katod –anod aralığında qaz atomlarını ionlaşdırır və plazma əmələ gətirir.
Közərdilmiş katod olan halda yaranan bu boşalma qövs boşalmasıdır. Plazmada sərbəst elektronların və müsbət ionların konsentrasiyaları bərabər olduğundan (plazma bütövlükdə elektrik cəhətdən kvazineytral mühitdir) fəza yükləri yaranmır, anod gərginliyinin kiçik qiymətlərində belə lampadan kifayət qədər böyük cərəyanlar keçə bilir. Qazotronların vakuum diodlarından üstünlüyü də elə bundan ibarətdir. Vakuum diodu kimi qazotron da birtərəfli keçiriciliyə malikdir və nisbətən böyük amplitudalı dəyişən cərəyanları düzləndirmək ucun tətbiq olunur.
Qazla doldurulmuş uc elektrodlu lampa tiratron adlanır və triod lampasına oxşar olaraq közərdilən katoda, tora və anoda malikdir. Tiratronda torun anod cərəyanını idarə etmək xassəsi qeyri - müstəqil boşalma oblastındadır. Tor potensialı vasitəsilə boşalmanın alışma gərginliyini idarə etmək mümkün olur. Katoda nəzərən torun mənfi potensialı artdıqca qazın ionlaşmasının başlanması ucun də böyük anod potensialı tələb olunur. Müstəqil boşalmanın başlandığı andan tor oz idarəedici xassəsini itirir, yəni tor potensialının dəyişməsi praktiki olaraq anod cərəyanına təsir etmir. Bu onunla əlaqədardır ki, yaranmış plazmanın müsbət yüklü ionları mənfi potensiala malik torun təsirini ekranlayır. Belə olduqda anod cərəyanı yalnız anod gərginliyi ilə təyin olunur. Tiratronda boşalma baş verən anod gərginliyinin qiymətini torun potensialını dəyişməklə idarə etmək olur.
Praktikada soyuq katodlu alovsuz qazboşalma tiratronlarından da istifadə edilir ki, bu ion cihazlarında bir və ya bir necə idarəedici tor vasitəsilə boşalmanın başlan-ma anı idarə edilir. Cihazın balonu 102 Pa və çox təzyiqə malik neon və arqon qazla-rının qarışığı ilə doldurulur.
Tiratronlar alovsuz boşalmanın başlanma anının idarə olunması üsuluna görə iki qrupa ayrılır: cərəyanla idarə olunan tiratronlar və elektrostatik sahə ilə idarə olunan tiratronlar.
Soyuq katodlu ion cihazlarının bir qrupunu da siqnal lampaları təşkil edir. Bu cihazlar iki elektroddan ibarət olub, elektrik siqnallarının görünən işıqla müşahidə olunmasına imkan verir. Cihazlarda əsasən qırmızı işıqlanma verən neon qazından, bəzən də narıncı – qırmızı işıq verən az miqdarda arqon daxil edilmiş neon – helium qarışığından istifadə edilir. ona görə də bu cihazları çox vaxt neon lampaları adlandırırlar. Siqnal lampaları kiçik tezlikli relaksasiya rəqslərinin generasiya edilməsində, vaxt relelərində, elektrik siqnallarının işıqla müşahidə olunmasında və s. sahələrdə istifadə edilir.
Siqnal lampalarının xüsusi bir qrupu rəqəm indikatorlarıdır. Elektrik siqnal-larının vizual rəqəmli indikasiyası üçün közərməli boşalmalı nişan (işarə) indikator-ları tətbiq olunur. Bu indikatorlar rəqəmlər, yaxud başqa növ işarələr şəklində əyilmiş məftildən hazırlanmış və biri-birinin arxasında yerləşmiş katodlara malikdir. Cihazın anodu məftilli tordan hazırlanmışdır. Anod və katodlardan biri arasında gərginlik verildikdə, həmin katodun yaxınlığında qazın işıqlanması baş verir və işıqlanan işarə görünür. Xarici çevirici qurğu vasitəsilə boşalmanı başqa elektrodlar arasında yaratmaqla, müxtəlif rəqəmlər və ya işarələr almaq olur. Belə cihazlar elektrik və digər fiziki kəmiyyətlərin rəqəm şəklində vizual müşahidə olunmasına imkan yaradır.
Onluq say sistemində göstərişin eyni vaxtda indikasiyası ilə impulsların sayılması üçün nəzərdə tutulmuş indikasiya cihazları dekatronlar adlanırlar. Bu cihazlar silindrik anod və onun ətrafında halqa şəklində yerləşdirilmiş çubuqlardan – katodlardan ibarətdir. Katodlara növbə ilə mənfi gərginlik impulsları verildikdə közərməli boşalma bir katoddan o birinə keçir. Bu halda balonun qübbəsindən (kümbəzindən) işıqlanan nöqtənin çevrə boyunca yerdəyişməsi müşahidə olunur. Hər onuncu impulsdan sonra idarəetmə sxemi növbəti dekatronun idarəetmə sxeminə impuls verir, hansı ki, öz növbəsində on impulsdan sonra növbəti dekatrona işə salma impulsu verir. Belə ki, birinci dekatron vahidləri, ikincisi onluqları və s. sayır.
Mürəkkəb təsvirlərin alınması üçün qaz boşalma panelləri (QBP) işlənib hazırlanmışdır. Bu cihazlar müxtəlif konstruktiv növlərə malikdir. Lakin onların əksəriyyəti üçün ümumi konstruktiv əlamət iki ortoqonal şəffaf tilli elektrodlar (katod və anod) sisteminin olmasıdır. Bu elektrodlar biri-birindən addımı tilli elektrodların addımına bərabər olan deşiklər sistemi ilə olan dielektrik maska ilə ayrılmış şüşə lövhələrdə yerləşdirilmişdir. Öz quruluşuna görə QBP biri-birindən asılı olmadan işləyən çoxlu sayda iki elektrodlu qazboşalma cihazlarının toplusudur. Hər hansı tilli katod və tilli anod cütünə gərginlik verdikdə dielektrik maskada deşikdən işıqlanan nöqtə şəklində közərməli boşalma yaranır. Bir neçə katod və anodlara müəyyən qanun üzrə gərginlik verməklə nöqtəli açılış yolu ilə istənilən fiquru canlandırmaq olar. QBP həm də çoxrəngli təsvirlər də verə bilər. Yaxınlığında əsas rəngləri (göy, yaşıl, qırmızı) verən lüminofor örtüklü özəklər yerləşdirməklə rəngli təsviri almaq olar (rəngli kineskoplarda olduğu kimi).
Rabitə xətlərinin, çıxış transformatorlarının dolaqlarının və elktrik dövrələrinin digər elementlərini həddindən artıq gərginliklərdən qorumaq üçün boşaldıcılar tətbiq olunur. Boşaldıcıların işi elektrodlar arasında közərmə və qövs boşalması yaranması hesabına cihazın keçiriciliyinin kəskin artmasına əsaslanmışdır. Yüklənmələri götürdükdən sonra boşaldıcılar ilkin yüksək müqavimətini bərpa edirlər.
Ötürücünün güclü impuls şüalandırdığı zaman radiolokasiya stansiyalarının qəbuledicilərinin girişini yüklənmələrdən qorumaq üçün İYT rezonans boşaldıcıları tətbiq olunur.
Qövs boşalma cihazları arasında uzun müddət yüksək gərginliklərin və cərə-yanların düzləndirilməsi üçün istifadə olunmuş qazboşalma cihazları qazatron və tira-tronlardır. Qazatron təsirsiz qazla və ya civə ilə doldurulmuş termoelektrodlu güclü dioddur. Vakuum diodlarından fərqli olaraq qazatronda katod yaxınlığında mənfi həcmi yük yoxdur. Ona görə də qazatronlarda böyük olmayan anod gərginliklərində böyük cərəyanlar almaq olar. Tiratronlar qazatronlardan onunla fərqlənir ki, bu cihazlarda alışma gərginliyini idarə etməyə imkan verən tor var. Bütün bunlarla yanaşı qeyd etmək lazımdır ki, qazatronlar və tiratronlar, onların analoqları olan elektrovakuum diodları praktiki olaraq tamamilə daha etibarlı, xidmət müddəti çox olan və istismarda əlverişli olan yarımkeçirici diodlar tərəfindən sıxışdırılıb çıxarılıb.
|