ترکیب مدار نمایشگر اسیلوسکوپ
مدار نمایشگر شامل دو بخش است: لوله اسیلوسکوپ و مدار کنترل آن. اسیلوسکوپ نوع خاصی از لوله الکترونیکی است و بخش مهمی از اسیلوسکوپ است. لوله اسیلوسکوپ از سه قسمت تشکیل شده است: تفنگ الکترونی، سیستم انحراف و صفحه فلورسنت.
(1) تفنگ الکترونی
تفنگ الکترونی برای تولید و تشکیل یک جریان الکترونی متمرکز و با سرعت بالا برای بمباران صفحه فلورسنت و ایجاد نور از آن استفاده می شود. عمدتاً از رشته F، کاتد K، الکترود کنترل G، آند اول A1 و آند دوم A2 تشکیل شده است. به جز رشته، ساختار سایر الکترودها سیلندرهای فلزی هستند و محورهای آنها در همان محور نگه داشته می شوند. پس از گرم شدن کاتد، می تواند الکترون ها را در جهت محوری ساطع کند. الکترود کنترل دارای پتانسیل منفی نسبت به کاتد است. تغییر پتانسیل میتواند تعداد الکترونهایی را که از سوراخهای بسیار کوچک عبور میکنند، تغییر دهد، که برای کنترل روشنایی لکههای نوری روی صفحه فلورسنت است. به منظور افزایش روشنایی نقطه نوری روی صفحه بدون کاهش حساسیت به انحراف پرتو الکترونی، یک الکترود A3 پس از شتاب بین سیستم انحراف و صفحه فسفر در لولههای اسیلوسکوپ مدرن اضافه میشود.
آند اول دارای ولتاژ مثبت حدود چند صد ولت است که به کاتد اعمال می شود. ولتاژ مثبت بالاتری نسبت به آند اول به آند دوم اعمال می شود. پرتو الکترونی که از سوراخ بسیار کوچک عبور می کند با پتانسیل بالای آند اول و آند دوم شتاب گرفته و با سرعت زیاد به سمت صفحه فلورسنت حرکت می کند. زیرا مانند بارهایی که یکدیگر را دفع می کنند، پرتو الکترونی نیز به تدریج گسترش می یابد. از طریق اثر تمرکز میدان الکتریکی بین آند اول و آند دوم، الکترونها دوباره گروهبندی میشوند و در یک نقطه همگرا میشوند. با کنترل صحیح اختلاف پتانسیل بین آند اول و آند دوم، تمرکز فقط روی صفحه فلورسنت قرار می گیرد و یک نقطه روشن و کوچک ظاهر می شود. تغییر اختلاف پتانسیل بین آند اول و آند دوم می تواند تمرکز نقطه نور را تنظیم کند. این اصل تنظیم "فوکوس" و "فوکوس کمکی" اسیلوسکوپ است. سومین آند از پوشاندن داخل مخروط اسیلوسکوپ با لایه ای از گرافیت تشکیل می شود. معمولاً با ولتاژ بسیار بالا اعمال می شود. این سه کارکرد دارد: 1. الکترون ها را پس از عبور از سیستم انحراف شتاب می بخشد، به طوری که الکترون ها انرژی کافی برای بمباران صفحه فلورسنت برای به دست آوردن روشنایی کافی داشته باشند. ② لایه گرافیت روی کل مخروط پوشیده شده است که می تواند نقش محافظ را ایفا کند. ③ پرتو الکترونی صفحه فلورسنت را بمباران می کند تا الکترون های ثانویه تولید کند و A3 با پتانسیل بالا می تواند این الکترون ها را جذب کند.
(2) سیستم انحراف
اکثر سیستم های انحراف لوله های اسیلوسکوپ از نوع انحراف الکترواستاتیکی هستند که از دو جفت صفحه فلزی موازی عمود بر یکدیگر تشکیل شده اند که به ترتیب صفحات انحراف افقی و صفحات انحراف عمودی نامیده می شوند. حرکت پرتو الکترونی را به ترتیب در جهت افقی و عمودی کنترل کنید. هنگامی که الکترون ها بین صفحات انحراف حرکت می کنند، اگر ولتاژی به صفحات انحراف اعمال نشود و میدان الکتریکی بین صفحات انحراف وجود نداشته باشد، الکترون هایی که پس از خروج از آند دوم وارد سیستم انحراف می شوند در امتداد محور حرکت کرده و به سمت مرکز شلیک می کنند. صفحه نمایش اگر ولتاژی در صفحه انحراف وجود داشته باشد، یک میدان الکتریکی بین صفحات انحراف وجود دارد و الکترون های وارد شده به سیستم انحراف تحت تأثیر میدان الکتریکی انحراف به موقعیت تعیین شده صفحه فلورسنت هدایت می شوند.
اگر دو صفحه انحراف با یکدیگر موازی باشند و اختلاف پتانسیل آنها برابر با صفر باشد، پرتو الکترونی با سرعت υ که از فضای صفحه انحراف عبور می کند در جهت اصلی حرکت می کند (به عنوان جهت محور تنظیم می شود) و به مبدأ مختصات برخورد می کند. صفحه نمایش فلورسنت . اگر اختلاف پتانسیل ثابتی بین دو صفحه انحراف وجود داشته باشد، یک میدان الکتریکی بین صفحات انحراف تشکیل می شود. این میدان الکتریکی بر جهت حرکت الکترون ها عمود است، بنابراین الکترون ها به سمت صفحه انحراف با پتانسیل بالاتر منحرف می شوند. به این ترتیب، در فضای بین دو صفحه انحراف، الکترون ها به صورت مماس در امتداد سهمی در این نقطه حرکت می کنند. در نهایت، الکترون در نقطه A در صفحه فلورسنت فرود می آید. این نقطه A فاصله معینی از مبدا ({0}}) صفحه فلورسنت است. این فاصله را مقدار انحراف می نامند که با y نمایش داده می شود. مقدار انحراف y متناسب با ولتاژ Vy اعمال شده به صفحه انحراف است. به همین ترتیب، هنگامی که یک ولتاژ DC به صفحه انحراف افقی اعمال می شود، وضعیت مشابهی رخ می دهد، با این تفاوت که نقطه نوری در جهت افقی منحرف می شود.
(3) صفحه نمایش فلورسنت
صفحه فلورسنت در پایانه لوله اسیلوسکوپ قرار دارد. عملکرد آن نمایش پرتو الکترونی منحرف شده برای مشاهده است. دیواره داخلی صفحه فسفری اسیلوسکوپ با لایه ای از مواد شب تاب پوشیده شده است، بنابراین مکان های روی صفحه فسفر که تحت تاثیر الکترون های پرسرعت قرار می گیرند، فلورسانس منتشر می کنند. روشنایی نقطه نوری در این زمان به تعداد، چگالی و سرعت پرتو الکترونی بستگی دارد. هنگامی که ولتاژ الکترود کنترل تغییر می کند، تعداد الکترون های پرتو الکترونی بر این اساس تغییر می کند و روشنایی نقطه نوری نیز تغییر می کند. هنگام استفاده از اسیلوسکوپ، توصیه نمی شود که اجازه دهید یک نقطه نوری بسیار روشن به طور ثابت در یک موقعیت روی صفحه فلورسنت لوله اسیلوسکوپ ظاهر شود، در غیر این صورت مواد فلورسنت در آن نقطه به دلیل برخورد طولانی مدت توسط الکترون ها می سوزد. از دست دادن توانایی خود در انتشار نور.
صفحات فلورسنت که با مواد فلورسنت مختلف پوشانده شده اند، رنگ های متفاوت و زمان های بعد درخشندگی متفاوتی را در صورت تاثیر الکترون ها نشان می دهند. معمولاً لولهای که برای مشاهده شکلهای موج سیگنال عمومی استفاده میشود، نور سبز از خود ساطع میکند و یک لوله اسیلوسکوپ با پستابش متوسط برای مشاهده سیگنالهای غیر تناوبی است. اسیلوسکوپ پایدار به طور کلی استفاده می شود. در اسیلوسکوپ هایی که برای عکاسی استفاده می شوند، عموما از لوله های اسیلوسکوپ با ماندگاری کوتاه که نور آبی ساطع می کنند، استفاده می شود.
