Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Электронно-оптический преобразователь – вакуумный прибор. Преобразует невидимое глазу изображение в видимое. Принцип действия прибора основан на применении фотокатода, преобразующего оптическое изображение в электронное и дальше в световое – видимое. Электронно-оптические преобразователи бывают однокамерные и многокамерные – каскадные, которые последовательно соединены из двух или нескольких однокамерных преобразователей. В таком приборе световой поток направляется с экрана одного прибора на фотокатод другого. Характеристики преобразователей обоих типов – это интегральная чувствительность, на величину которой влияет материал фотокатода (может составлять 70—1000 мкА/лм), разрешающая способность – число видимых штрихов изображения, коэффициент преобразования – отношение потоков от экрана прибора и от объекта. Электронно-оптические преобразователи появились в середине ХХ в. Использование современных электронно-оптических преобразователей очень широко: это инфракрасная спектроскопия, кинотехника, ядерная физика, космические исследования.

Инфракрасная спектроскопия получает и изучает спектры поглощения, испускания и отражения в инфракрасной области. Приборы спектрометры применяются в изучении полимеров, полупроводников, химических реакций, в минералогии и в производстве квантовых генераторов.

Пирометры – это приборы, измеряющие температуру тел на основе их излучения в спектре. Пирометры бывают радиационными, цветовыми и яркостными. Самые точные – яркостные пирометры. Точность и чувствительность цветовых пирометров ниже, чем у яркостных. Радиационные пирометры обладают наибольшей чувствительностью, но они самые неточные. Пирометры используются в производстве для управления температурными режимами технологических процессов. Приемники излучения – приборы, преобразующие электромагнитные сигналы в сигналы другой природы, используются как основные в системах управления, в научных исследованиях, астрономии, квантовой электронике. Приемники различаются по типам в зависимости от использованных в них излучающих веществ. Таким веществом могут быть газ, твердое вещество, кристаллы. Также они бывают оптико-акустические, тепловые, пироэлектрические, фотоэлектрические. Существуют приемники излучения одноэлементные и многоэлементные.

Характеристики приемника излучения – это постоянная времени, величина самого минимального сигнала, который может фиксировать данный приемник, чувствительность, коэффициент преобразования.

Климатизер

Климатизер – устройство, очищающее, увлажняющее и охлаждающее поступаемый в комнату воздух (комнатный кондиционер). Устройство климатизера состоит из корпуса, в котором находятся приспособления и приборы, обеспечивающие работу по обработке воздуха: насос, вентилятор, емкость для воды, приборы, указывающие уровень в емкости и также отключающие устройство, если вода закончилась, фильтры, сигнальные лампы. Такие устройства, делающие воздух в помещении влажным, предназначены, как правило, для районов с жарким климатом. Принцип действия климатизера основан на прохождении поступающего в него воздуха через его среды и сообщение этому воздуху заданных параметров. Питание климатизера – электрическое, управление – автоматическое. В корпусе климатизера находятся фильтры, представляющие собой слои древесной стружки или пористой пластмассы. Вода увлажняет эти фильтры. Вентилятор засасывает воздух, и он, проходя через фильтры, увлажняется и очищается от пыли. Вода испаряется и охлаждает воздух.

Постоянное, равномерное увлажнение фильтров выполняет специальное устройство – распределитель, в который вода поступает при помощи насоса. Когда воздух пройдет все этапы своей обработки, он направляется в комнату через специальную решетку, имеющую движущиеся поворотные лопасти, чтобы менять направление движения воздушного потока. Производительность климатизера составляет 350—500 м3 воздуха в час. Такие устройства устанавливаются как в служебных, так и в жилых помещениях.

Криостат

Криостат – устройство, осуществляющее свои рабочие процессы при криогенной температуре (ниже 120 К), используя внешний источник холода. Хладагент – сжиженный газ с низкими температурами замерзания и конденсации (как правило, это гелий, азот, водород). Принципиальная конструкция криостата включает корпус (сосуд), емкость с гелием, охлаждаемый узел. Такие криостаты обычно используются в научных исследованиях. В криостат помещают исследуемый объект и регулируют хладагентом его температуру.

Криостаты различаются по используемому хладагенту, по материалу, из которых они сделаны, по назначению. В качестве хладагента используются гелий, азот, водород. Материал, из которого изготовлен корпус криостата, – это металл, стекло, пластмасса. Используются криостаты, как правило, для научно-исследовательских целей в оптике, радиотехнике, в сверхпроводящих магнитах, в приемниках излучения.

Появление таких устройств, как криостат, могло произойти совместно с развитием самой науки – криогенной электроники, что произошло в середине ХХ в., когда в 1955 г. был изобретен прибор криотон, действующий на сверхпроводимости. С этого времени и началось создание криогенных приборов и устройств самого различного назначения: это криогенные усилители, генераторы, резонаторы, детекторы, переключатели, фильтры, криоэлектронная вычислительная техника. Это также и криогенная техника, осуществляющая сжижение и хранение газов, охлаждение сверхпроводящих электротехнических устройств, таких как трансформаторы, магниты, соленоиды, гипоскопы. Криостат является устройством, созданным криоэлектроникой. Очень большое значение при изготовлении криостата придается способу его защиты от тепла окружающей среды, так как проходящие в нем процессы при криогенных температурах требуют надежной теплоизоляции. В азотных или кислородных криостатах применяется высоковакуумная теплоизоляция, но для гелиевых она неэффективна, в них применяется для охлаждения стенок еще и дополнительный хладагент – жидкий азот (или размещаются отражающие излучение экраны).

Самый распространенный материал при изготовлении криостата – это стекло или металл. Криостат из стекла удобен в научных исследованиях, прозрачный сосуд дает возможность визуального наблюдения помещенного в него исследуемого объекта. Такой криостат состоит из двух сосудов, один вставлен в другой. Сосуд, заполненный основным хладагентом (жидким гелием), помещают в другой сосуд. Но это устройство не отличается прочностью. Металлический криостат обладает прочностью и универсальностью. В качестве основного хладагента также используется жидкий гелий, его теплоизоляцией является медный экран, между ним и объемом с гелием создан вакуум. Для дополнительного охлаждения используется жидкий азот. Все элементы криостата (корпус, емкости с гелием и азотом) сделаны из меди, стали или сплавов и отполированы для теплоотражения. Криостат имеет и поворотные приспособления для перемещения исследуемого объекта. Дальнейшее развитие науки криоэлектроники способствует совершенствованию конструкции криостата.

Мегафон

(см. «Электромегафон»)

Микроскоп

Микроскоп – оптический прибор, позволяющий получать изображения объектов, не видимых вооруженным глазом. Применяется для наблюдения микроорганизмов, клеток, кристаллов, структур сплавов с точностью до 0,20 мкм. Это разрешение микроскопа – наименьшее расстояние до объекта или его элементов, при котором они различимы. Человеческий глаз, имеющий расстояние наилучшего видения 250 мм, имеет минимальное разрешение 0,08—0,2 мм, поэтому применение микроскопа очень эффективно в различных областях науки и производства. Первый прототип микроскопа изобрел в 1590 г. в Голландии З. Янсен, используя известное оптикам свойство системы двух линз увеличивать изображение объектов. В 1609 г. Галилей изобрел зрительную трубу и применил ее как микроскоп.

Применение микроскопов позволило сделать важные научные открытия ученым Р. Гуку и А. Левенгуку в изучении клеточного строения организмов в 1665, 1673 гг. В России первые микроскопы появились в начале XVIII в., их применял в 1762, 1770 гг. Л. Эйлер. В XIX и ХХ вв. продолжалось исследование и совершенствование конструкции микроскопов. Э. Аббе в 1872 г. разработал теорию образования изображений, Дж. Сиркс в 1893 г. открыл интерференционную микроскопию. Первый ультрамикроскоп изобрели ученые Р. Зигмонди, Г. Зидентопф в 1903 г.

Известные российские ученые в микроскопии – А. А. Лебедев, В. П. Линник, Д. С. Рождественский – сделали свои открытия и исследования в середине ХХ в.

Современные микроскопы разделяются на типы по назначению, методам наблюдения и устройству. Но принципиальная конструкция любого микроскопа включает трубку с окулярами, механизмы фокусировки, крепящиеся на штативе и корпусе микроскопа. Наблюдаемый объект находится на предметном столике, над столиком находится устройство крепления объективов, под столиком – конденсор. Объективы и тип конденсора зависят от условий и метода наблюдения. Конденсоры бывают светлопольными, фазово-контрастными, темнопольными, зеркально-линзовыми. Светлопольные конденсоры имеют отличающиеся друг от друга многолинзовые системы, темнопольные также имеют сложные системы линз. Фазово-контрастные конденсоры имеют кольцевые диафрагмы.