3-20. Электронно-лучевой осциллограф
Можно совсем сбросить зеркальце с проволочки, чтобы уменьшить колеблющуюся массу. Но запись теперь придется вести не светом, а тенью, отбрасываемой проволочкой. Так именно и ведут запись для звукового кино. Это колебания с частотой до 10 тыс. в секунду. Но еще более быстрые колебания не записать даже самой тонкой проволочке.
Мельчайшая частица вещества — электрон. Это частица с наименьшей инерцией.
Ничто не может точнее электрона следовать за быстрыми электрическими колебаниями. Можно собрать электроны в тонкий луч, и под действием электрических и магнитных сил этот луч будет отклоняться то в ту, то в другую сторону.
Многие вещества светятся под ударами электронов. Если направить электронный луч на экран, покрытый, например, сернистым цинком, то на этом экране возникнет зеленое светящееся пятнышко. Его можно сделать очень малым, меньше 1 мм2.
Рис. 3-29. Схема конструкции светолучевого осциллографа.
От лампы накаливания или дуги 1 луч света через диафрагму 2 и призму 3 попадает на вибратор 4. Луч, отраженный от зеркала вибратора, разбивается на две части. Одна часть луча используется для визуального наблюдения. Эта часть луча призмой 5 отклоняется на многогранное призматическое зеркало 6. Зеркало отбрасывает луч света на матовое стекло 7. На матовом стекле 7 можно наблюдать только периодические (регулярно повторяющиеся) процессы. Скорость вращения призматического зеркала 6 подбирается равной скорости повторения изучаемого процесса. Тогда на экране 7 можно видеть светящуюся кривую. Вторая часть светового луча, отраженного от вибратора 4 через линзу 8, идет на барабан 9, обернутый фотографической (высокой светочувствительности) бумагой.
На эту бумагу можно записывать также и непериодический процесс. Кривые, приведенные на рис. 1-4 и 1-6, были записаны при помощи такого осциллографа. Подобные же осциллографы применяются для записи токов сердечной мышцы. Тогда они носят название электрокардиографов.
При отклонении электронного луча светящееся пятнышко будет перемещаться по экрану. При быстром движении электронного луча глаз не успевает следить за его отдельными перемещениями. На экране электронно-лучевой трубки видна непрерывная светящаяся кривая. По этой кривой судят о колебаниях тока в изучаемых цепях. Можно сфотографировать светящуюся кривую на экране.
Рис. 3-30. Электрокардиограммы. Вверху нормальное сердце. Кривая слегка подымается в точке Р. Эта точка соответствует одновременному сжатию обоих предсердий. Затем кривая опускается в точке Q, резко прыгает вверх в точке R, снова опускается в S и поднимается в Т. Эти напряжения возникают при сокращениях желудочков. Средняя кривая снята у человека с больным сердцем. Здесь каждое сокращение предсердий (точка Р) не сразу сопровождается сокращением желудочков. Третья, самая нижняя электрокардиограмма также показывает ненормальную работу сердца. Она снята у человека, больного грудной жабой. Изучение кривых, снятых электрокардиографом, позволяет часто обнаружить болезни сердца, о которых не подозревает больной и которые врачу другим способом не открыть.
Рис. 3-31. Электронно-лучевой осциллограф.
Для ускорения электронного пучка применяется высокое напряжение. Чем больше скорость пучка, тем ярче изображение на флуоресцирующем экране. При напряжении 20 000 в кривая на экране видна при ярком дневном свете.
Существуют различные конструкции электронно-лучевых трубок. В одних внутри трубки помещаются пластинки, к которым подводится напряжение, отклоняющее электронный луч. Это осциллографы с электрической разверткой (рис. 3-31). В других луч отклоняется магнитными силами.
Вокруг трубки помещаются катушки, по которым проходит ток. Это магнитная развертка.
Чаще всего строятся электронно-лучевые трубки с зеленым свечением. Но бывают и другие типы экранов: с синим свечением (для фотографирования) с белым.
Имеются даже трубки, в которых электронный луч дает не свет, а тень. В этих трубках весь экран нормально светится, а на том месте, куда упал поток электронов, свечение гаснет. В этих трубках получается черная кривая на светлом фоне.
Чем до более высоких напряжений разогнаны электроны в луче, тем быстрее можно перемещать луч по экрану, и он все равно будет успевать оставлять след за собой. В СССР осциллографы с очень высокой скоростью записи разработал И. С. Стекольников. У него скорость движения луча по экрану уже может быть сравнима со скоростью света.
