СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛЮМИНОФОРА ВАКУУМНОГО ИНДИКАТОРА Российский патент 1999 года по МПК G01R31/25 H01J9/42 

Изобретение относится к контролю характеристик электровакуумных приборов и может быть использовано при разработках и производстве вакуумных катодолюминесцентных индикаторов и люминофоров.

Известен способ определения сопротивления люминофора катодолюминесцентных индикаторных приборов, заключающийся в помещении сегмента люминофора в специальный вакуумный прибор, регистрации тока, протекающего через него и напряжения на нем ("Труды ВНИИ люминофоров", вып. 10, Ставрополь, 1974 г., с. 116). Однако из-за различного сопротивления рабочих и измерительных электродов точность контроля низка.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является способ определения сопротивления люминофора управляемого вакуумного индикатора, заключающийся в измерении напряжения и тока на сегменте люминофора и определения сопротивления по закону Ома, причем при рабочем токе сегмента измеряют его потенциал, компенсируют изменение тока сегмента регулировкой потенциала сетки и определяют сопротивление люминофора путем деления величины приращения потенциала сегмента на величину его тока (см. авт. свид.СССР N 549758. М.кл.² G 01 R 31/25, принят за прототип).

Другими словами, способ - прототип заключается в определении электрического сопротивления люминофора в готовом приборе путем измерения неэлектрической величины - яркости свечения люминофора - при малой и большой величинах анодного тока сегмента, при этом в основе применимости способа заложено представление о линейности функции возбуждения низковольтной катодолюминесценции.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится крайне низкая точность определения сопротивления люминофора, потому что, во-первых, погрешность измерения яркости согласно ГОСТа 25024.4-85 (стр.9) составляет 40%, во-вторых, функция возбуждения - это идеализированная линейная зависимость входящих в нее величин. На самом же деле экспериментально показано, что функция возбуждения не может быть вообще описана одним уравнением во всем интервале энергий, поскольку имеет либо ступенчатый характер зависимости, либо соответствует линейной зависимости лишь в первом приближении (см. Б.И.Горфинкель и др. "Низковольтные катодолюминесцентные индикаторы". М. , "Радио и связь", 1983 г., стр.13 - 14), а при повышении мощности возбуждения до уровня, когда наступает температурное гашение люминесценции, ее изменения приобретают даже отрицательные значения (А.В.Ткачев, В.В.Михайлова. Нелинейность низковольтной и высоковольтной катодолюминесценции SnO₂ : Eu₁ - Э.Т. сер.4, в.1, 1988 г., стр.55-59), что может существенно искажать значения искомой величины сопротивления люминофора.

Таким образом, суммарная погрешность определения сопротивления люминофора, связанная с неточностью измерения яркости и с несоответствием функций возбуждения линейной зависимости в реальном приборе, должна составлять более 40%.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении точности определения сопротивления люминофора.

Указанная задача решается за счет известного способа определения сопротивления люминофора вакуумного индикатора, заключающегося в измерении напряжения и тока на слое люминофора и определении сопротивления методом вольтметра-амперметра; регулируя ток электронов, испускаемых катодом, измеряют токи анода I_a и сетки I_g в зависимости от напряжения на аноде U_a и, определив по смещению кривых I_g/I_a = f(U_a) падение напряжения на слое люминофора, определяют сопротивление люминофора R_сл путем деления величины падения напряжения на люминофоре на величину его тока.

Кроме того, при работе индикатора на слое люминофора из-за конечного сопротивления слоя создается падение напряжения ΔU_a, в результате чего эффективное ускоряющее напряжение U_эф между поверхностью слоя и катодом меньше анодного напряжения на величину ΔU_a и равно U_эф= U_a-ΔU_a.
В случае уменьшения тока через люминофор в 100 раз падение напряжения на слое люминофора пропорционально уменьшится и по сравнению с анодным напряжением им можно пренебречь. Тогда эффективное ускоряющее напряжение на поверхности слоя будет равно анодному напряжению, т.е.: U_эф ≈ U_a.

Ошибка, вызываемая этим допущением не превышает 1%, а уменьшить ток электронов, испускаемых катодом, можно, например, уменьшением температуры катода, снизив напряжение накала.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что измеряемая зависимость I_g/I_a = f(U_a) при различных анодных напряжениях, в том числе при рабочих, при напряжении на сетке U_g, U_g = const; и при 2-х значениях напряжения накала U_н одно - рабочее, другое - такое, которое вызывает снижение анодного тока в 100 раз.

Построив в одной системе координат графики снятых зависимостей, определяют графически падение напряжения на слое люминофора ΔU_a при выбранном анодном напряжении, а затем определяют сопротивление слоя люминофора R_сл путем деления найденного значения ΔU_a на величину анодного тока.

Ниже приводится пример практического использования предложенного способа при измерении сопротивления люминофора ZnO : Zn в индикаторе ИЛЦ1-1/9.

В таблице 1 приведены результаты измерения I_g/I_a= f(U_a) для двух значений U_н при U_g = сотые, а на фиг.1 представлено графическое построение по этим измерениям, из которого следует в соответствии с предложенным способом, что при U_a = 16B падение напряжения на слое ΔU = 4B, а сопротивление слоя составляет

Аналогично проделаны измерения сопротивления слоя ZnO : Zn в индикаторе ВИ-3. Результаты приведены в таблице 2 и на фиг.2.

Расчетная величина сопротивления в этом случае составила

Полная погрешность определения сопротивления люминофора состоит из погрешности метода, равной одному проценту, и погрешностей измерения величины токов и напряжений в цепях анода и сетки, которые определяются классом точности измерительных приборов.

В случае использования миниамперметра 1 класса, а вольтметра 2,5 класса полная погрешность определения сопротивления люминофора в предлагаемом способе не должна превышать 10%.

Способ определения сопротивления люминофора вакуумного индикатора заключается в измерении напряжения и тока на люминофоре и определении сопротивления по закону Ома, регулируют ток электронов, испускаемых катодом, измеряют токи анода I_a и сетки I_g в зависимости от напряжения на аноде U_a,. Определив по смещению кривых I_g/I_a = f(U_a) падение напряжения на слое люминофора, вычисляют сопротивление люминофора путем деления величины падения напряжения на люминофоре на величину его тока. Технический результат - увеличение точности измерений. 2 ил., 2 табл.

Способ определения сопротивления люминофора вакуумного индикатора, заключающийся в измерении напряжения и тока на слое люминофора и определении сопротивления методом вольтметра-амперметра, отличающийся тем, что, регулируя ток электронов, испускаемых катодом, измеряют токи анода I_a и сетки I_g в зависимости от напряжения на аноде U_a и, определив по смешению кривых I_g/I_a= f(U_a) падение напряжения на слое люминофора, определяют сопротивление люминофора путем деления величины падения напряжения на люминофоре на величину его тока.