Телевидение?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

Незнайкин. — Все же кое-что мне решительно не удается понять. Во время последней беседы ты заявил, что «механические способы» в наше время уступили место «электронным». Так вот, по-моему, диск Нипкова по существу электронный.

Любознайкин. — Как это?

Н. — Разве его атомы не состоят из протонов, электронов и нейтронов? Что тебе еще больше нужно электронного?

Л. — Просто-напросто электроны в свободном состоянии, отделенные от протонов. А где ты их найдешь в таком виде?

Н. — Ничего я об этом не знаю… Впрочем, знаю: в пустоте радиоламп, когда они выполняют «сальто», чтобы перелететь от катода к аноду.

Л. — Правильно. И вся важная отрасль современной техники, которую определяют термином «электроника», рассматривает применение электронных токов, протекающих в пустоте или полупроводниках, некоторые усилительные свойства которых недавно научились использовать.

Н. — Но вернемся к телевидению. Как создают электронные токи, которые в нем используются?

Л. — Совершенно таким же образом, как и в усилительны радиолампах: путем электронной эмиссии горячею катода.

Н. — А что делать с этими электронами?

Л. — Их собирают в узкий пучок, который наподобие невидимого карандаша пробегает строка за строкой все элементы передаваемого изображения. Таким образом осуществляется развертка изображения как при передаче, так и при приеме изображения.

Н. — Я прекрасно вижу, как поток электронов идет от катода к аноду в триоде. Но как может он сконцентрироваться и особенно переместиться, чтобы последовательно развернуть элементы изображения?

Л. — Именно это-то мы сегодня и рассмотрим. Основное устройство, в котором происходят все эти явления, — электронно-лучевая трубка. Она состоит прежде всего из триода, весьма похожего на триоды, используемые в радиолампах. Однако, чтобы облегчить концентрацию электронов, используют катод с очень малой поверхностью (его называют «точечный катод»).

Н. — Очевидно, чтобы собрать электроны в узкий пучок, лучше с самого начала держать их вместе. Но почему же в таком случае они стремятся иметь расходящиеся траектории?

Л. — Разве ты забыл, дружище, что одноименные заряды (отрицательные электроны) взаимно отталкиваются?

Н. — Но где собираются электроны?

Л. — Обычно после их прохода через анод.

Н. — Ничего не понимаю. В твоем любопытном триоде электронам удается, значит, пройти через анод?

Л. — Вот именно. Потому, что у анода в центре отверстие. Притягиваемые анодом с высоким положительным потенциалом (несколько тысяч вольт), электроны развивают очень большую скорость и пролетают через отверстие, чтобы закончить свой пробег гораздо дальше (рис. 13).

Рис. 13. Простейшая электронно-лучевая трубка.

1 — нить накала; 2 — катод; 3 — управляющий электрод; 4 — анод; 5 — электронный луч; 6 — люминесцирующий экран.

Н. — Вот странный триод!

Л. — И даже более странный, чем ты думаешь. Не только анод в нем образован диском с отверстием, но и то, что эквивалентно сетке и называется управляющим электродом, на самом деле состоит из цилиндра, окружающего катод.

Н. — А как он действует?

Л. — Так же, как в сетка. Если его потенциал имеет большое отрицательное значение, он отталкивает вылетевшие электроны обратно к катоду, а к аноду пропускает лишь очень небольшое количество их. Наоборот, когда цилиндр лишь немного отрицателен, большей части электронов удается пройти сквозь него, чтобы устремиться к аноду… и за него.

Н. — А какова величина тока?

Л. — Ток гораздо слабее, чем в радиолампах. Вообще-то он порядка сотен микроампер, тогда как в приемных триодах он достигает нескольких миллиампер. Впрочем, триод трубки был бы очень плохим усилителем, так как, его крутизна не превышает десятка микроампер на вольт, тогда как внутреннее сопротивление близко к сотням мегом!..

Н. — Для чего же тогда служит этот необычный триод?

Л. — Он служит электронной пушкой (его называют также электронным прожектором). Для телевизионных систем нужно было создать устройство, излучающее электроны в достаточном количестве и к тому же поддающееся управлению благодаря тому цилиндру, о котором я тебе говорил. В электронно-лучевых трубках электронная пушка помещена в цилиндрической части стеклянной колбы, расширяющейся далее в виде конуса, его основание служит экраном, на котором воспроизводится изображение.

Н. — Должен ли быть удален воздух из этой колбы?

Л. — Конечно, иначе электроны будут ударяться о тяжелые молекулы газа и потеряют свой разбег. Внутри трубки должна царить совершенная пустота настолько, насколько это возможно.

Н. — Как и природа, я боюсь пустоты, а пустота в трубке ничего хорошего не сулит. Ты отдаешь себе отчет в том, что в этих условиях каждый квадратный сантиметр поверхности трубки должен выдерживать полное атмосферное давление, т. е. один килограмм?

Л. — Я это знаю. И если ты не забыл свои уроки геометрии, ты легко подсчитаешь давление, которое действует на экран трубки диаметром 43 см.

Н. — Около тысячи двухсот килограммов!

Л. — Если ты учтешь еще конические и цилиндрические стенки, ты увидишь, что общее давление — около трех тонн, или нес 40 взрослых людей.

Н. — Трубка, выдерживающая всех бессмертных Французской Академии![4] Решительно, она должна быть необыкновенно прочной…

Л. — Именно поэтому ее экран обычно делают слегка выпуклым, хотя теперь научились изготовлять и плоские. А конические стенки часто делают из стали.

Н. — Недостает только, чтобы во избежание взрыва трубки я занимался телевидением лишь высоко в горах.

Л. — Почему это?

Н. — Потому, что на высоте атмосферное давление меньше…

Л. — Согласен. Но спустимся обратно па землю, чтобы исправить ошибку терминологии: трубка не взрывается, она «раздавливается»… И это дорого обходится.

Н. — Что же происходит с электронами, выброшенными электронной пушкой, когда они достигают экрана?

Л. — Его внутренняя стенка покрыта слоем полупрозрачного вещества, которое светится под ударами электронов.

Н. — Это вещество вроде того, что светится в темноте на стрелках моих часов?

Л. — Не совсем, потому что на твоих стрелках фосфоресцирующее вещество очень долго светится после того, как оно было предварительно облучено. А в электронно-лучевых трубках длительность послесвечения экрана сравнительно невелика.

Н. — То ли это явление, которое происходит во флуоресцирующих лампах, все шире используемых в кафе и магазинах?

Л. — Ну да. В этих лампах электрический разряд в ртутных парах дает ультрафиолетовые лучи, не ощущаемые нашим глазом. Однако, падая на флуоресцирующее вещество, которым покрыты внутренние стенки экрана, ультрафиолетовые лучи вызывают видимое световое излучение.

Н. — Твоя флуоресцирующая лампа, мне кажется, совершенно подобна супергетеродину.

Л. — ??

Н. — Разве это не преобразователь частоты, преобразующий очень высокую частоту ультрафиолетовых лучей в менее высокую частоту видимого света?..

Л. — Ты совершенно прав. Но ближе к делу. У нас есть электронная пушка, посылающая свои снаряды на экран, который начинает светиться. Так как при стрельбе происходит рассеивание, на экране образуется широкое световое пятно. Пробовать получить изображение при помощи этого пятна было бы так же бесполезно, как пытаться нарисовать картину при помощи платяной щетки.

Н. — Вот мы и вернулись опять к проблеме фокусировки. Как ты думаешь пробудить в электронах дух солидарности?

Л. — Я могу это сделать при помощи «электронной линзы». В этом термине нет ничего неправильного, потому что электронные лучи на пути от катода до экрана ведут себя более или менее подобно световым. Они подчиняются законам «электронной оптики», которая имеет много общего с разделом физики, рассматривающим поведение световых лучей.