Електроннопроменева технології, телебачення

Доповідь учня 10-го класу середньої школи № 536 Капустнікова В'ячеслава

1998

Електроннопроменева технологія

Принципи дії телевізора, електронного мікроскопа та електронного зварювального апарату однакові. Різниця в тому, що для телевізора або мікроскопа потрібні пучки електронів малої потужності, а для машинобудування - великий.

Головні частини Електроннопроменева установок - електронна гармата (джерело, генератор електронів) та устаткування (пластини, котушки і т.д.), що створюють електромагнітне полі високої напруги, що прискорює, фокусує і направляє пучки електронів.

Електронно - Оптичні елементи динамічної фокусування дозволяють швидко змінювати фокусна відстань всієї системи по команді від керуючого пристрою або ЕОМ.

Щоб електрони не витрачали енергію на зіткнення з молекулами повітря і щоб не окислюється заготівля при різних технологічних операціях, її разом з "гарматою" поміщають в глибокий вакуум, де тиск приблизно в мільярд разів менше атмосферного.

Електронний промінь може працювати як ідеальна металургійна піч. Причому пучок електронів розплавляє метал в дуже тонкому шарі, який потім миттєво віддає тепло в сусідні, холодні області металу. При цьому відбувається подрібнення зерен металу і крихкі матеріали стають пластичними, подібно склу, структура металу дозволяє довести міцність поверхні до найвищої межі. Загартування таким способом різального інструменту в кілька разів підвищує термін його життя.

Не слід думати, що Електроннопроменева технологія застосовується тільки для деталей невеликих розмірів. У сучасних агрегатах з потужністю пучка до декількох мегават можна виплавляти злитки масою в десятки тонн. Електроннопроменева переплав ідеальний у сенсі чистоти. Причому чистий метал отримують то у вигляді порошків, то у вигляді злитків складної форми. Можна переплавляти в умовах стерильної чистоти відходи цінних металів. Ці "відходи" укладають в собі величезна праця, що було б потрібно для отримання рідкісних і цінних металів. Електронний промінь здатний зварювати будь-які тугоплавкі метали, каміння та кераміку. При Електроннопроменева зварюванні витрачається в 20 разів менше електроенергії, ніж при дугового. Адже тут не доводиться даремно розігрівати великі обсяги металу. Луч легко переміщати, відхиляючи потік електронів магнітним полем і залишаючи сам виріб нерухомим. Досягається ювелірна точність зварювання і відпадає потреба в громіздких пристосування для переміщення виробів. Для зварювання корпусів ракет, деталей підводних кораблів, тепловиділяючих елементів атомних станцій створені зварювальні камери діаметром більше 10 м. Вага оброблюваних заготовок в них досягає 25 т.

Електроннопроменева установки застосовують і в польових умовах при прокладці трубопроводів.

При Електроннопроменева випаровуванні металу його поверхню бомбардують електронами. При цьому випаровується лише сам метал, не забруднюючи ніякими сторонніми домішками. Випаровування (і осадження) таким методом піддаються і тугоплавкі з'єднання - оксид алюмінію, оксид кремнію, скло, карбіди металів. Вакуумне осадження найтонших плівок незамінне для отримання інтегральних схем мікроелектроніки.

Електроннопроменева установки застосовують для стерилізації різних продуктів, насіння, медикаментів. Електронне обладнання абсолютно не шкідливо, чого не скажеш про хімічні способи знищення шкідливих мікроорганізмів.

При впливі електронних пучків на речовина в ньому йдуть процеси полімеризації, освіта довгих молекулярних ланцюжків. Термостійкість полімерів при цьому збільшується, поліпшується міцність і водостійкість, несмінаемость, вогнестійкість. Промислової хімічної Електроннопроменева обробці піддають автопокришки, у кілька разів підвищуючи їх термін служби, кабельну ізоляцію, лаки та інші покриття.

Апарати Електроннопроменева технології легко піддаються повної автоматизації і миттєво переходять з одного режиму роботи на інший. Всі замкнутому в процеси йдуть обсязі, немає викидів газу, пилу, надлишків тепла. Електроннопроменева технологія -- екологічно чиста технологія. Її чекає велике майбутнє.

Телебачення

Сьогодні телебачення (це слово складене з грецького слова tele - вдалину, далеко і слова "бачення") дозволяє заглянути в будь-який куточок Землі, проникнути в незвідані глибини океанів і таємничі безодні космосу.

Щоб передати зображення на відстань, треба спочатку перетворити сигнали, потім передати їх на відстань і, нарешті, прийняті сигнали розшифрувати, тобто знову отримати зображення. Будь-яке передається зображення можна розділити на безліч однакових за розміром окремих, але розташованих в строгому порядку темних і світлих крапок (елементів). Поділ зображення на елементи не порушує нашого цілісного сприйняття, так як око на деякій відстані не розрізняє дуже близько розташованих точок. Тому зображення, складене з найдрібніших точок, око сприймає як один суцільний малюнок.

Тепер треба світловий потік від кожного окремого елемента зображення (точки) перетворити в електричний сигнал і передати на приймальний пункт сотні тисяч сигналів (саме на таку кількість елементів доводиться ділити зображення, щоб не втратити його чіткості). При цьому використовується властивість очі зберігати, запам'ятовувати побачене зображення протягом деякого часу. У кіно, наприклад, ми не помічаємо того, що на екрані 24 рази на 1 з змінюються нерухомі зображення - інерція зорового сприйняття створює враження безперервності зображення. Тому і в телебаченні не обов'язково передавати сигнали від всіх елементів одночасно, можна передати їх по черзі - спочатку перший, потім другий, і так все кілька сотень тисяч сигналів, важливо тільки вкластися у відведений проміжок часу - від 0,05 до 0,1 с. І тоді очей "збере" всі ці тисячі світяться на екрані точок в одне ціле зображення.

Світловий зображення перетворюється на передавальної телевізійної камери в електричні сигнали. Камера "озброєна" набором різних об'єктів: показати телевізійну передачу не простіше, ніж зняти фільм. Всередині камери знаходяться передавальна трубка, генератори рядків і кадрів, підсилювач сигналів зображення (відеоусілітель).

Конструкція передавальної трубки - іконоскоп багато в чому схожа з пристроєм приймальної трубки телевізора - кінескопа. У ній є екран, який запам'ятовує зображення, електронна гармата, яка створює електронний промінь і відхиляюча система трубки, змушує промінь переміщатися по екрану.

Зовнішня сторона іконоскоп вкрита мозаїкою з мікроскопічних фотокатодов. Зображення предметів за допомогою об'єктива телевізійної камери проектується на мозаїку екрану передавальної трубки. На кожен фотокатод - світлочутливу клітку "сітківки" штучного ока - потрапить крихітний ділянку зображення. Фотокатоди мозаїки під дією світла втрачають електрони і набувають позитивний заряд. Фотокатоди сильно освітлених ділянок одержують більший заряд, слабко освітлені елементи заряджаються слабкіше. У результаті на мозаїці створюється електричний копія зображення.

Тепер необхідно по черзі, ділянка за ділянкою, рядок за рядком, зняти всі заряди з мозаїки. Таке завдання вирішує електронний промінь. Посланий електронної "гарматою" і наведений на ціль відхиляючої системою, промінь з великою швидкістю обходить всю мозаїку і зчитує позитивні заряди. Він оббігає рядок за рядком екран трубки, перетворюючи електричну копію зображення в безперервно змінюється в часі електричний струм - електричні сигнали зображення - відеосигнали. За 0,25 з промінь пробігає 625 рядків зображення, складових 1 кадр; за 1 з кадри змінюються 25 разів.

Разом з відеосигналом від передавальної камери до передавача йдуть електричні синхронізуючі імпульси з частотами рядків і кадрів, які виробляються в спеціальному генераторі. Ці імпульси служать командою для початку руху електронного променя на екрані кінескопа телевізора по рядках і кадрам.

Після посилення відеосигнали і синхронізуючі імпульси подаються на радіопередавач сигналів зображення, де вони модулюють високочастотні електричні коливання, що надходять від генератора передавача. Модульовані коливання направляються в антену.

Звукове супроводження телевізійної передачі ведеться через інший радіопередавач з частотою, близькою до частоти передавача сигналів зображення. Радіопередавачі сигналів зображення і звуку працюють на загальну антену, рівномірно випромінюючу радіохвилі у всіх напрямках. Передача телевізійних зображень з високою чіткістю можлива тільки на ультракоротких хвилях, котрі поширюються прямолінійно, подібно до променів світла. Тому необхідно будувати для передавальних антен високі щогли, а також високо піднімати приймальну антену телевізора. Для передачі телепрограм на великі відстані використовують кабель, радіорелейний зв'язок і зв'язок через супутники Землі.

Для передачі кольорового зображення в ефір посилають сигнали, що відповідають трьом основних кольорів: червоного, синього і зеленого. Сигнали кольорового зображення формуються в передавальної камері з трьома телевізійними трубками. Всі три колірних сигналу прямують до радіопередавач і випромінюються антеною. Комбінація цих сигналів, прийнятих телевізором, дозволяє отримати кольорове зображення на екрані кольорового кінескопа.

Телебачення міцно увійшло в наше життя, воно стало не тільки засобом масової інформації та пропаганди, але і помічником у праці, наукових дослідженнях, управлінні виробництвом. Створено многочтсленние промислові телевізійні установки, використовувані для контролю і керування різними виробничими процесами.

ТБ

Сьогодні телевізор став у кожному будинку таким же звичним апаратом, як, наприклад, телефон або радіоприймач. Ми без особливих труднощів освоїли управління ним і знаємо: одна ручка потрібна, щоб перемикати програми, за допомогою іншої виробляють настройку, третій регулюють гучність звуку. А що буде всередині? Як виникає з радіохвиль зображення на екрані?

За своєю будовою телевізор набагато складніше будь-якого радіоприймача: адже одночасно зі звуком він приймає і сигнали зображення. Радіохвилі, що несуть зашифровані зображення і звук, збуджують у приймальні антени високочастотні електричні коливання, які по кабелю потрапляють в телевізор.

Так як сигнали зображення і звуку передаються на різних, наскільки відрізняються один від одного частотах, то після посилення їх високочастотні коливання розділяються і йдуть далі по самостійним каналах. Коливання, що несуть сигнали звукового супроводу, потрапляють в звуковий блок. Тут вони перетворюються детектором звуку в коливання звукової частоти, які через підсилювач приходять до динамічної голівці гучномовця. У блоці зображення детектор виділяє з високочастотних коливань відеосигнали.

Через відеоусілітель ці сигнали потрапляють на керуючий електрод кінескопа і, змінюючи інтенсивність електронного променя по рядках і кадрів кінескопа (розгорнення зображення) відбувається за рахунок струмів особливої пілообразной форми, що проходять через обмотки малих і кадрових котушок відхиляючої системи кінескопа. Своє рух промінь починає з верхнього лівого кута кінескопа. Так рядок за рядком він оббігає весь екран кінескопа. І лише з нижнього правого кута промінь, прокресливши 625 рядків, знову повертається у вихідне положення.

Кольоровий телевізор складніше чорно - білого. Він має спеціальний пристрій, що розділяє прийняту суміш кольорових відеосигналів на три групи сигналів, що відповідають червоного, зеленого і синього кольорів. Ці сигнали подаються до кольорового кінескопу і створюють на його екрані багатобарвне зображення.