Так как U = dU/dz =-Е, то ]/f = (Е) - {Ej)/lW), где i?, н £2 - напряженности электрического поля по обе стороны диафрагмы.

Иммерсионная линза обычно образуется двумя диафрагмами, или цилиндрами с разными потенциалами. Например, в прожекторе цветного кинескопа между ускоряющим и фокусирующим электродами или фокусирующим электродом и анодом образуются линзы иммер. сионного типа. У линз такого типа потенциалы справа и слева линзы постоянны, но не равны между собой.

Если по ходу движения электронного пучка потенциал электродов возрастает, то распределение потенциала вдоль оси г и траектории электронов в области линзы будет иметь вид, изображенный на рис. 6,6.

Оптическую силу иммерсионной линзы, образованной двумя цилиндрами одинакового радиуса R, определяют по формулам

где yj,= Uj/U. Формулы пригодны для определения величин fi и f, если = 0,1 ...10.

Одиночная линза. Отличительными свойствами одиночной линзы является то, что показатели преломления и соответственно потенциалы электродов справа и слева от нее равны (рис. 6,е). Одиночная линза применяется обычно в крупногабаритных кинескопах, в качестве главной фокусирующей линзы. Такая линза так же, как и.адмерсионная, всегда собирающая и, кроме того, симметричная (fj- f.

Фокусное расстояние симметричной одиночной линзы, образованной тремя диафрагмами с радиусами отверстий (крайних электродов) и i?2 (среднего электрода) при расстоянии между диафрагмами d, меньшем и /=8Xrf/[3(I - Х)Ч где X=t/o(0)/t/o(Zd); иф) - распределение потенциала в центре линзы среднего электрода; Uf, (za) - распределение потенциала в центре крайних электродов.

Для слябой одиночной линзы, т. е. если (U. - UjUi 1, оптиче-

ская сила

f ~8d\ t/, /

Одиночные линзы широко применяются в прожекторах, где при малых расстояниях между электродами прикладывается разность потенциалов в десятки киловольт. Эти свойства позволяют создавать электронные линзы с малыми фокусными расстояниями.

Квадрупольная линза. В отличие от огесимметричных и цилиндрических линз силовые линии поля квадрупольных линз направлены не вдоль, а поперек пучка, что создает возможность получать хорошие фокусирующие .характеристики и чувствительность при больших энергиях электронов. Квадрупольные линзы состоят из четырех электродов или магнитов, расположенных противоположно вокруг оси прожектора. Для создания таких линз часто используют пластины гиперболической формы, создающие нулевой потенциал на оси линзы (рис. 8). В направлениях х, у сила F, действующая на электрон, будет менять свой знак. В направлении оси х в точке р сила = -еЕ = = ekx\ в направлении у - в точке р. сила Fy =-eEy=-eky, trs. k = 2Ui,a (a - расстояние от оси до иоверхности электрода).

фокусное расстояние определяется из соотношений: в направлении х (линза рассеивающая)

fx=4{XshtL); .

в направлении у (линза собирающая)

/s= l/(XsinXL).

Для электростатического поля = UJaW. При значении y.L = : 0,5...0,6 квадрупольные линзы считают слабыми.

Рис. 7. Распределение потенциала и ход лучей в иммерсионном объективе

Рис. 8. Распределение потенциала в квадру. польной линзе

Так как изготовление квадрупольных линз из электродов гиперболической формы технологически сложно, то в последнее время квадрупольные линзы начали изготовлять в виде пакета близко расположенных двухполюсных диафрагм, которые создают электрическое поле, близкое к полю квадрупольной линзы.

Иммерсионный объектив. К иммерсионным объективам относятся прикатодные электронные линзы в комплексе с катодом. Так как в каждом прожекторе имеется электронный эмиттер и линзы, формирующие электронный пучок после выхода его из катода, создание элек-зройно-оптической системы прибора практически невозможно без иммерсионного объектива. Иммерсионный объектив может состоять из двух электродов (катода и ускоряющего электрода в виде диафрагмы с отверстием) и из трех электродов (катода, управляющего и ускоряющего электродов) (рис. 7). Последний вариант иммерсионного объектива используется почти во всех современных ЭЛТ, которые содержат модулятор (управляющий электрод), находящийся по отношению к катоду под отрицательным потенциалом.

Оптическая сила иммерсионного объектива зависит от потенциалов Катода, модулятора и ускоряющего электрода. С увеличением ускоряющего напряжения оптическая сила иммерсионного объектива также растет. Увеличительные свойства иммерсионного объектива на практике часто используют для электронно-оптического исследования Эмиссии катода и контроля качества катода методом просмотра его электронного изображения.

Рис. 9. Ход лучей в прожекторе, построенном по двухлинзовой схеме (а), и образование кроссовера в иммерсионном объективе (б):

/ - скрещение; 2 - плоскость изображения катода; 3 - электронное пятно (изображение скрещения); 4 - экран: 5 - плоскость катода; 6 - плоскость скрещения

Первая линза прожектора. Большинство современных прожекторов построено по двухлинзовой схеме (рис. 9,а). перва5 линза JJ1 обычно имеет высокие оптические и преломляющие свойства, а вторая Л2 - значительно слабее.

Первая линза представляет собой иммерсионный объектив, состоящий из катода, модулятора и ускоряющего электрода. Для получения круглого сечения электронного пучка необходимо, чтобы эти детали имели круглую форму и осевую симметрию.

В результате действия сильной оптической силы линзы Л1 электронные лучи пересекаются с осью г вблизи катода (между модулятором и анодом) и образуют при этом так называемое скрещение (кроссовер), параметры которого во многом определяют качество фокусировки прибора (рис. 9,6).

Радиус скрещения определяется согласно теореме Лагранжа- Гельмгольца, в соответствии с которой

rwi sin Yi = /-„«2 sin

где и Гц -радиусы катода н изображения; wi и «2 - показателя преломления; Ух к - апертурные углы.

Учитывая, что для параксиальных электронов у и у2 малы, после преобразований получаем - гп sin yjin-i tg а).

Электронный прожектор ЭЛТ состоит из совокупности электродов, на которые в процессе эксплуатации прибора подаются определенные напряжения. Электроды прожектора обычно изготовляют круглой формы и размещают на небольших расстояниях друг от друга. Внутри электродов имеются сквозные отверстия для свободного пролета электронов от катода к экрану прибора.

Основные требования к электронным прожекторам заключаются в следующем: создать на экране прибора необходимое значение и энергию электронного тока; пучок электронов на экране должен иметь необходимую плотность и размеры пятна; значение электронного тока должно плавно регулироваться в нужных пределах.