Трохотрон

Опубликовано 25.03.2010 Ведущий Антон Панкратов

Среди различных электронных компонентов существует множество устройств, которые скорее всего уже никогда не будут применяться в новых разработках или останутся только в очень узкоспециализированных спец-приборах, однако, они работают по очень интересным принципам или содержат в себе оригинальнейшие конструкторские решения. Об одном из таких приборов мы вам и расскажем.
Называется он трохотрон. Трохотрон представляет собой электронно-лучевой переключатель, использующий движение электронов по трохоидам в скрещенных электрическом и магнитном полях.
Существует несколько разновидностей этого прибора: Линейный, Двумерный, Бинарный и Кольцевой. В связи с чрезвычайно сложной для восприятия физикой работы и непростым внутренним устройством мы не будем подробно описывать все происходящие внутри него процессы, а кратко расскажем о каждой из его разновидностей и их интересных особенностях.
Трохотрон имеет цилиндрический или нитевидный катод, сетку, управляющую катодным током, анод и систему лопаток, на которые подаётся высокое положительное напряжение. Электроны, эмитируемые катодом, движется не линейно, как в обычной радиолампе, а под воздействием пересекающихся магнитного и электрического полей образуют лентообразный трохоидальный пучок, электроны внутри которого движутся как бы по спирали. Необходимо отметить, что пучок, перемещаясь по каналу, претерпевает некоторые изменения:
1) он расширяется;
2) появляются токи на электроды, имеющие отрицательный относительно катода потенциал;
3) в пучке возникают колебания плотности тока, вызывающие шум.
Переключающие функции линейного трохотрона можно пояснить на примере схемы с релейными контактами, выполняющих те же функции, что и он сам.
Двумерный трохотрон имеет несколько (на данном рисунке две - I и II) длинных вертикальных лопаток, на которых набрано по пять ячеек, разделенных горизонтальными лопатками меньшей длины. Горизонтальные лопатки объединены в группы (ряды 1, 2, 3, 4, 5). Если обе большие вертикальные лопатки и горизонтальные ряды меньших лопаток имеют положительный потенциал, то пучок проходит вдоль рельса в дальний конец прибора. Если надо луч переключить, например, на пластину 13, то снижают напряжение на вертикальной лопатке 1 и на лопатках горизонтального ряда 3, вследствие чего луч и попадает в ячейку 13, как показано на рисунке. И что самое главное, схема релейного замещения кардинально отличается от схемы линейного трохотрона.
Следующим типом будет бинарный трохотрон. Ячейки в этом трохотроне образуются тремя видами лопаток: одной длинной, двумя средними и четырьмя короткими. Изменяя напряжения на этих трех группах лопаток, пучок можно направить в любую из восьми ячеек и соответственно на любую из восьми пластин. Так, например, если все лопатки отрицательны, то пучок попадает на восьмую пластину, как показано на рисунке. Если короткие лопатки положительны, а остальные отрицательны, то пучок попадет на седьмую пластину, и т. п. И опять же - весьма интересная схема замещения.
В отличие от рассмотренных выше, в кольцевом трохотроне отсутствуют анод и рельс. Трохоидальный пучок формируется в области между катодом и лопатками. Ячейки образуются лопатками, расположенными симметрично вокруг катода. В каждой из ячеек (камер) находился пластина. Понижая потенциал той или иной лопатки, пучок можно направить в соответствующую камеру трохотрона. И снова отличная от других схема релейного замещения.
Зачем же они вообще нужны? С помощью трохотронов можно осуществлять счет импульсов частотой от единиц до десятков Килогерц, измерение промежутков времени длительностью от единиц микросекунд до нескольких минут, коммутацию электрических цепей, генерирование импульсов, импульсную модуляцию и демодуляцию.