[科普中国]-电子束管

概述

电子束管是真空电子器件中的一种，它利用电场或磁场使电子枪发射的电子聚焦成束，通过电或磁的偏转系统控制电子束的运动方向，以实现信息的记录、转换、存储和显示的目的。

它的工作方式主要有4类。

(1)电一光转换。将电信号转变为可见光信号，如各种示波管、雷达指示管、显像管、计算机显示管、投影管等。

(2)光一电转换。将光信号转换成电信号，主要是指各种摄像管。光电管和光电倍增管等虽然也是一类光一电转换的真空电子器件，但不属于电子束管，而归于称为光电管的一类器件。

(3)光一光转换。将微光、红外光、X光等不可见或微弱光信号变成电信号，再转换成可见光信号，如变像管、像增强器等。

(4)电一电转换。将电位分布形式的信号转换成电信号，如储存管等。1

发展发展历程第一只电子束管在1897年问世。后来出现了仪器用示波管。30年代初期随着全电子化电视的发展，显像管和摄像管相继出现

荫罩式彩色显像管在1949年首先由美国无线电公司研制成功。

1946年美国无线电公司宣布制出超正析像管。

1950年硫化锑视像管问世，但它只能用于工业电视和电影电视。

1962年荷兰菲利浦公司试制成功氧化铅视像管。

1972年日本日立公司与日本广播协会的研究所合作试制成功了硒砷碲视像管。

电子束管特性这两种视像管不仅光电性能好，而且结构简单、体积小，逐渐替代了超正析像管。雷达用的定位管、存储管和夜间侦察用的红外变像管是在第二次世界大战中出现的。60年代后期又出现了各种像增强管和微光摄像管。

分类电子束管可按用途分类，也可按聚焦和偏转方式分类，或按输入输出信号分类。按用途分类分为示波管、定位管、显像管、存储管、摄像管、像增强管与变像管、开关管。

在示波管中，电子枪产生聚焦的电子束，经加有电信号的偏转电极最后打到荧光屏上，在屏上产生光显示的信号波形（图1）。摄像管、存储管是靠电子束打在靶上来完成信号的转换。

在光电成像的变像管和像增强管中，电子束从较大光电阴极上发射出来，形成电子图像，经电子光学的聚焦系统加速打到荧光屏上成为光学图像，或打在摄像管的靶上成为电位浮雕像。这类像管称为宽电子束管。

组成电子束管的主要组成部分有玻壳、电子枪、偏转系统、荧光屏和靶。

玻壳：电子束管几乎都用玻璃管壳。 玻壳内保持帕的真空度。摄像管的玻壳多用多硼玻璃，黑白显像管的玻壳则用钡锂玻璃等。

电子枪：除宽电子束管仅有电子光学聚焦系统外，其余的电子束管都装有电子枪。电子枪的典型结构如图2。电子枪包括发射系统和聚焦系统。前者包括热丝加热的阴极、控制栅极和第一阳极（或加速极）。这三极间的电场分布形成一个电子透镜。阴极发射的电子先收敛而后发散，在交界处形成一个交叉截面（图2）。聚焦系统分静电聚焦和磁聚焦两种。它的作用是将交叉截面成像到荧光屏上产生光点。常用的磁透镜是短磁透镜，由套在管颈外的聚焦线圈组成。适当地调节聚焦线圈内的电流就可将电子束聚焦在荧光屏上，形成一个明亮的光点。而摄像管则用长磁透镜。

偏转系统：分静电偏转系统和磁偏转系统两种。静电偏转系统利用静电场对运动电子的作用而产生偏转作用。它由两对相互垂直的偏转板组成，一对使电子束水平偏转，另一对使电子束垂直偏转。磁偏转系统利用磁场对运动电子的作用而产生偏转作用。磁偏转采用两对相互垂直的偏转线圈，能使电子束产生水平和垂直偏转。在静电偏转的示波管中，为了提高偏转灵敏度可采用偏转后加速系统。

荧光屏和靶：电子束管有一个荧光屏或靶。荧光屏涂有受电子束激发而发光的荧光粉层。示波管、定位管和显像管具有显示波形和图像的荧光屏。靶的种类较多。摄像用的视像管的靶通常由多晶光电导半导体制成。直观式存储管的靶网上蒸发有MgF2介质材料，它起着收信放大管的控制栅的作用。电子通过靶网电荷起伏的图像在荧光屏上形成相对应的光学图像。微光摄像管是像增强管和视像管的组合，共用一个靶。电子轰击硅靶摄像管采用硅靶。

应用示波管可显示快速脉冲波形、缓慢变化的非周期性信号波形。非电量如速度、压力、振动、声、光、热、磁等，借助换能器变为电量后也可用示波管显示。因此示波管大量用于示波器、炮瞄雷达、超声探伤和诊断仪等。定位管又名雷达指示管，装于雷达设备中用来显示目标的位置和距离。显像管用于电视接收机，高分辨率的显像管用于电子计算机的终端显示器。摄像管用于电视摄像机和录像机。微光摄像管用于国防、公安、科学研究等领域。宇宙飞行器探测星球的背光面时就采用微光摄像管。直视式存储管能存储并在长时间内显示已消逝的瞬变信号，可用于存储示波器。它的亮度较高，可用于机载雷达，在白昼亦能进行航测。网垒式存储管用于警戒雷达，可消除固定目标的影响。积累式存储管可用于消除干扰和积累有用信号，提高雷达的鉴别力。变像管和像增强管可用在微光条件下进行观测，用于国防和特殊工业部门。