Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) ( 6 ) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (125) (126) (127) (128) (129) (130) (131) (132) (133) (134) (135) (136) (137) (138) (139) (140) (141) (142) (143) (144) (145) (146) (147) (148) (149) (150) (151) (152) (153) (154) (155) (156) (157) (158) (159) (160) (161) (162) (163) (164) (165) (166) (167) (168) (169) (170) (171) (172) (173) (174) (175) (176) (177) (178) (179) (180) (181) (182) (183) (184) (185) (186) (187) (188) (189) (190) (191) (192) (193) (194) (6)

рассчитывают координаты цветности:

750 750 750

S f {V) + I] у () ¥ (X) Л + 2 () ¥

380 380 380 , , , ,.

(I.14)

2(A)¥(X) Л

750 750 750

S X (A)¥(X)dA+i;.f (A) у (A)dA + 2 i

380 330 380

где X{A), г/(A), г (A)-табулированные функции сложения цветов;

<р(А) - относительное спектральное распределение энергии излучения измеряемого индикатора.

В основе фотоэлектрического метода измерения координат цветности лежит зависимость тока фотоприемника от спектральных характеристик этого приемника и индикаторного прибора

i = J5„««(A)5„p(A)dA, (1.15)

где [-фототок фотоприемника; 5пр(А)-спектральная характеристика фотоприемника; 5инд(А)-спектральная характеристика индикатора.

Если приравнять относительные спектральные характеристики фотоприемника и кривых сложения цветов х{к), (А), г(А), то получим пропорциональные зависимости вида

X=k,U, Y=kyiy, 2 = йг1„ (I.I6)

где kx. ky, fej -градуировочные коэффициенты. Тогда координаты цветности легко определяются по формулам (1.11) непосредственно через фототоки (1.15). Следует заметить, что кривая х{Х) имеет два максимума и весьма неудобна для корректировки с помощью светофильтров. Поэтому если ее заменить нормированной плавной кривой вида н(А)=Ш;833х(А)+0,333(А)-0,167г(А), то координаты цветности в таком фотоэлектрическом колориметре будут равны: X=l,2cxixH- -0ACyh+0,2cJz, Y=Cyiy, Z=Cziz-

Большая часть ЗСИ используется в составе определенного информационного экрана, табло, мнемосхемы. Их важнейшим параметром является угол обзора - максимальный угол между нормалью к центру информационного поля индикатора и направлением от этого центра к глазу оператора, при котором обеспечивается безошибочное восприятие отображаемой информации при заданных значениях яркости или контраста, внешней освещенности и расстояния наблюдения. Под информационным полем ЗСИ понимается та конструктивная часть индикатора, в пределах которой возможно отображение информации.



2. Вакуумные люминесцентные и накаливаемые знакосинтезирующие индикаторы

2.1. физический принцип действия вакуумных люминесцентных индикаторов

в основу работы вакуумных люминесцентных ЗСИ положено явление низковольтной катодолюминесценции (НВКЛ), открытое около 40 лет назад, когда была установлена способность некоторых кристал-лофосфоров люминесцировать под воздействием медленных электронов. Но только в конце 60-х годов это явление было использовано при создании ВЛИ первых выпусков.

Механизм НВКЛ практически не отличается от механизма высоковольтной катодолюминесценции (ВКЛ) и носит рекомбинационный характер (рис. 2.1). При бомбардировке кристалла происходит нарушение термодинамического равновесия электронной системы, выражающееся в том, что возбужденные электроны и дырки, находящиеся на некоторой глубине валентной зоны, переходят на уровень выше зоны проводимости и в глубь валентной зоны. Возврат в исходное положение происходит ступенчато. Электроны и дырки остывая отдают свою избыточную энергию кристаллической решетке, а затем возвращаются в исходное положение. В этот момент и происходит излучательная рекомбинация.

Следует заметить, что часть остывших дырок и электронов могут быть захвачены центрами тушения и в этом случае рекомбинация происходит без излучения, а освобождающаяся энергия идет на нагрев кристалла. При этом эффективность люминесценции уменьшается. Кроме того, в кристалле могут быть электронные ловушки, которые временно захватывают электроны и дырки. За счет тепловой флуктуации захваченные дырки и электроны через некоторое время могут снова вернуться на свои исходные места. Наличие указанных ловушек приводит к увеличению времени послесвечения люминофоров.

Рис. 2.1. Зонная диаграмма основных электронных процессов в люминесцирующем кристалле:

I - валентная зона; II - зона проводимости; / - возбуждение с образованием горячих электронов и дырок; . 3 - остывание электронов и дырок; захват дырки центром люминесценции, 5 - излучательная рекомбинация; 6, 7 -захват электронов лов)ш-камн н освобождение; 8, 9 - захват дырок ловушками и освобождение; 0. 11 - безызлучательная рекомбинация на тушителе

Рис. 2.2. Схемы расположения зон генерации свободных носителей и зон свечения катодолюми-несцентных люминофоров:

а - низковольтное возбуждение; б - высоковольтное возбуждение; 1 - поток возбуждающих электронов; 2 - зона генерации свободных носителей; 3 - зона свечения



в то же время НВКЛ в отличие от ВКЛ имеет ряд особенностей, которые ограничивают возможности использования ранее разработанных высоковольтных катодолюминофоров. При ВКЛ электроны имеют большую энергию (порядка нескольких тысяч электроновольт) и при бомбардировке кристалла проникают почти на всю его глубину (рис. 2.2). Глубину проникновения электронов в кристалл определяют по формуле Бронштена - Фраймана: Д = 6-10"£»га/гр, где Д - глубина проникновения, мкм; Ша - атомная масса; z - атомный номер; р - плотность кристалла, г/см-; Е - энергия бомбардирующих электронов, кэВ. Для £=5 кэВ глубина проникновения составляет около 1 мкм. При НКВЛ, когда £=10-ЮОэВ, такая глубина проникновения электронов в кристалл невозможна; она составляет всего сотые и тысячные доли микрометра и захватывает лишь несколько поверхностных атомных слоев (рис. 2.2). При этом миграция дырок и электронов расширяет зону свечения за пределы зоны неносредствен-ного возбуяадения. В связи с тем, что энергия электронов при НВКЛ значительно меньше, чем при ВКЛ, меньше и ее квантовый выход. Поэтому для достижения высоких яркостей свечения требуется значительно большая плотность тока, на 2-4 порядка превышающая плотность тока электронно-лучевых трубок (ЭЛТ).

Особенностью НВКЛ является также низкое значение коэффициента вторичной электронной эмиссии (о<1), что приводит к необходимости создания в отличие от ЭЛТ токопроводящего элемента отображения.

С достаточной для практики точностью яркость низковольтного ка-тодолюминофора L = kiU, где / - плотность тока; t/- напряжение; k - постоянная, характеризующая данный катодолюминофор. Наиболее точные значения формула дает в диапазоне напряжений от 10 до 50 В. До и=3 В свечение практически отсутствует. При изменении напряжения от 3 до 10 В зависимость носит ступенчатый характер.

2.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВАКУУМНЫХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ИНДИКАТОРОВ

Конструктивно ВЛИ выполняется в стеклянном баллоне, внутри которого с помощью газопоглотителя (геттера) поддерживается высокий вакуум. Внутри баллона крепится стеклянная или керамическая плата, на которой размешаются аноды-элементы. В качестве источников электронов используется прямонакальный катод. Наиболее распространенными являются ВЛИ триодной системы, в которых кроме катода и анодов применятся сетка, предназначенная для равномерного засева электронами площади анодов-элементов. Конструктивно ВЛИ Могут выполняться в цилиндрическом, торцевом и плоском корпусах. Цифровой одноразрядный цилиндрический ВЛИ схематически показан на рис. 2 3.

В одноразрядных ВЛИ для обеспечения засева электронами площади анодов-элементов кроме сетки может применяться маска, четко очерчивающая форму элементов и пропускающая на аноды электроны, движущиеся по крутым траекториям (рис. 2.4). В многоразрядных ВЛИ (рис. 2.5) люминофор на плату (рис. 2.6) наносится с помощью фотолитографии, обеспечивающей его равномерное нанесение. В связи с этим в многоразрядных ВЛИ маска отсутствует, что увеличивает угол обзора индикаторов. Кроме того, в многоразрядных ВЛИ для уменьшения числа выводов одноименные элементы различных разрядов (знакомест) присоединяются к одному выводу. Каждый разряд имеет свою сетку.



(0) (1) (2) (3) (4) (5) ( 6 ) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (125) (126) (127) (128) (129) (130) (131) (132) (133) (134) (135) (136) (137) (138) (139) (140) (141) (142) (143) (144) (145) (146) (147) (148) (149) (150) (151) (152) (153) (154) (155) (156) (157) (158) (159) (160) (161) (162) (163) (164) (165) (166) (167) (168) (169) (170) (171) (172) (173) (174) (175) (176) (177) (178) (179) (180) (181) (182) (183) (184) (185) (186) (187) (188) (189) (190) (191) (192) (193) (194)