Рис. 18.1. Зависимость коэффициента вторичной эмиссии экранов от напряжения, ускоряющего первичные электроны

Светоотдача зависит от природы люминофора, его толщршы, ускоряющего напряжения, плотности тока и других факторов. Значение световой отдачи для люминофоров, применяемых в современных ЭЛТ, колеблется от 0,14 до 10 кд/Вт.

Цвет свечения люминофора определяется его спектральной характеристикой излучения и зависит от его состава, характера обработки и активирующих примесей. В зависимости от назначения ЭЛП к его экрану предъявляются конкретные требования в отношении цвета свечения. Например, для кинескопов черно-белого телевидения требуется белый цвет свечения экрана, в цветном - необходимо получить основные, чистые цвета свечения: красный, зеленый и синий.

Для фотографирования изображения с экрана целесообразно использовать люминофоры с синим или голубым цветом свечения, как действующим более эффективно на фотоэмульсию, и т. д.

Время послесвечения экрана - интервал времени после окончания возбуждения люминофора, в течение которого яркость падает от первоначального значения 100% до 1%. По времени послесвечения люминофоры принято условно разделять на пять групп: очень короткое - менее 10" с, короткое 10" - 10" с, среднее 10 - 10" с, длительное 10" - 10 с и очень длительное - более 16 с.

Потенциал экрана зависит от нескольких факторов: свойств люминофора, коэффициента вторичной эмиссии а и от ускоряющего напряжения.

На рис. 18.1 представлена типичная зависимость коэффициента вторичной эмиссии люминофора от ускоряющего напряжения (зависимость коэффициента а от напряжения рассмотрена в § 2.5).

На кривой имеются две характерные точки А и В, в которых а = 1. Потенциалы иу и ?/к2. соответствующие этим точкам, назьшаются первым и вторым критическими потенциалами. В зависимости от соотношения потенциала экрана t/g и напряжений J/ki и ?/к2 поведение экрана при бомбардировке его электронами будет различным.

Вьщелим на кривой три характерньк. участка. На первом участке < Ui (а < 1), поэтому число первичных электронов, поступающих на экран, превышает число выбиваемых, следовательно, экран зарядится отрицательно и в конечном счете, приобретет потенциал катода. Первичные электроны будут отражаться от поверхности экрана на анод (проводящее покрытие). Рассмот-

ренный случай на практике встречается редко. Напряжение J/ki люминофоров соответствует десяткам вольт.

На втором участке Ui < < С/к2 - это реальный случай, имеющий место при работе ЭЛТ. Можно показать, что при таком условии установится равновесный потенциал экрана (С/д а) Г-2 В больше потенциала анода. При этом яркость свечения экрана будет определяться потенциалом второго анода по (18.1).

На третьем участке при U> Uy2 (коэффициент вторичной эмиссии а < 1) потенциал экрана будет снижаться до тех пор, пока а = 1, т.е. когда С/д ~ к2-

Таким образом, при > С/к2 потенциал экрана не зависит от анодного напряжения, т. е. повышение выше критического потенциала не приводит к увеличению яркости. Величрша ?/к2. определяющая максимальное значение напряжения, которое может иметь экран, называется его предельным потенциалом. Значение предельного потенциала зависит в основном от состава люминофора и находится в интервале 5-40 кВ. В целях увеличения предельного потенциала экрана его поверхность покрывают алюминиевой пленкой, электрически соединенной с анодом. Толщина алюминиевой пленки колеблется в пределах 0,1-0,5 мкм.

Алюминиевое покрытие, кроме указанного назначения, выполняет и другие функции: увеличивает светоотдачу за счет отражения в сторону наблюдателя излучения, испускаемого люминофором внутрь колбы. Тонкая металлическая пленка достаточно прозрачна для быстрых электронов, но почти не проницаема для тяжелых отрицательных ионов и, следовательно, ослабляет образование ионного пятна, т. е. повышает контраст изображения.

18.2. КАТОДОЛЮМИНОФОРЫ И ИХ ТИПЫ

Люминофоры, применяемые для изготовления экранов ЭЛТ, состоят из основного вещества (основы), активирующего вещества (активатора) и следов от плавней.

В качестве основы для люминофоров наиболее эффективными являются следующие химические соединения: сульфиды, силикаты, суль-фид<;елешщы, вольфраматы, фосфаты, окислы металлов. Кроме перечисленных соединений применяют также фториды, бориды, фторсилика-ты галофосфаты, фторгерманаты и др. Каждая из перечисленных групп люминофоров обладает определенными достоинствами и недостатками. Так, сульфидные люминофоры обладают повышенной по сравнению с другими люминофорами светоотдачей. Однако они весьма чувствительны к очень незначительному загрязнению посторонними веществами, резко снижающие параметры люминофоров.

Силикатные люминофоры обладают химической и термической устойчивостью, а также устойчивостью к электронной бомбардировке.

Световая отдача этих люминофоров несколько ниже, чем сульфидных.

Оксидные люминофоры обладают высокой устойчивостью к электронной бомбардировке. Цвет свечения этого люминофора сильно зависит от характера его обработки.

Из всех классов люминофоров фторидные имеют наиболее длительное послесвечение. Их недостатком является низкая устойчивость к электронной бомбардировке.

Активаторами являются медь, серебро, олово, марганец, титан и др. Их вводят в люминофор в чрезвычайно малой концентрации: в количестве тысячных или десятитысячных долей грамма на каждый грамм основного вещества. Количество и химический состав активатора определяют основные параметры люминофора: световую отдачу, цвет свечения, время послесвечения.

Плавни - легкоплавкие вещества (типа КС1, MgClz), добавляемые в шихту люминофора для уменьшения температуры сплавления основного вещества с активатором. После процесса кристаллизации люминофора плавни должны быть удалены из него.

Химический состав люминофора обозначается следуюидим образом: на первом месте записьшают химическую формулу основного вещества, а затем, после точки или двоетоодя - активатор. Например, запись ZnS-CdS:Ag означает, что люминофор представляет собой сульфид цинка - кадмия, активированный серебром.

:г:.

18.3. ОСНОВНЬШ ТИПЫ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЭКРАНОВ

Как указьшалось выше, экраны черно-белых кршескопов должны иметь белый цвет свечения. Для получения такого цвета применяется двухкомпонентная смесь, состоящая из люминофора с голубым цветом свечения (БЗ-С) и желтым свечением (БЗ-Ж). Спектральная характеристика излучения такого экрана приведена на рис. 18.2.

Проекционные кинескопы работают при высоких плотностях тока пучка (на площади, занятой неподвижным пятном, вьщеляется мощность около 10 Вт/мм). Поэтому к экранам, используемым в этих трубках, предъявляются требования высокой устойчивости при бомбардировке электронным пучком. В качестве желтого компонента белого экрана проекционных трубок используется люминофор К-57 (Zn, Be)2Si04 : Mn, а синей - люминофор К-58 (Ca,Mg) (8Юз):Т1.

В цветных кинескопах компонентами люмгаесцентного экрана являются:

люминофор красного свечения на основе редкоземельных соединений - оксид иттрия, активированный европием (УгОз : Еи>, или оксисульфид иттрия, активированный европием (Yj О2 S : Eu);

люминофор зеленого свечения - сульфид цинка и кадмия, активированный медью (ZnSCdS : Си, А1);