Доповідь учня 10 "Б" класу середньої школи № 536 Капустнікова В'ячеслава
1998
Електроннопроменева технологія
Принципи дії телевізора, електронного мікроскопа та електронного зварювального апарату однакові. Різниця в тому, що для телевізора або мікроскопа потрібні пучки електронів малої потужності, а для машинобудування - великий.
Головні частини електроннопроменевих установок - електронна гармата (джерело, генератор електронів) та устаткування (пластини, котушки тощо), що створюють електромагнітне поле високої напруги, що прискорює, фокусує і направляє пучки електронів.
Електронно - оптичні елементи динамічного фокусування дозволяють швидко змінювати фокусну відстань всієї системи по команді від керуючого пристрою або ЕОМ.
Щоб електрони не витрачали енергію на зіткнення з молекулами повітря і щоб не окислявся заготівля при різних технологічних операціях, її разом з "гарматою" поміщають у глибокий вакуум, де тиск приблизно в мільярд разів менше атмосферного.
Електронний промінь може працювати як ідеальна металургійна піч. Причому пучок електронів розплавляє метал в дуже тонкому шарі, який потім миттєво віддає тепло в сусідні, холодні області металу. При цьому відбувається подрібнення зерен металу і крихкі матеріали стають пластичними, подібно склу, структура металу дозволяє довести міцність поверхні до самого високого межі. Загартування таким способом різального інструменту в кілька разів підвищує термін його життя.
Не слід думати, що електроннопроменева технологія застосовна тільки для деталей невеликих розмірів. У сучасних агрегатах з потужністю пучка до декількох мегават можна виплавляти злитки масою в десятки тонн. Електроннопроменевої переплав ідеальний у сенсі чистоти. Причому чистий метал отримують то у вигляді порошків, то у вигляді зливків складної форми. Можна переплавляти в умовах стерильної чистоти відходи цінних металів. Ці "відходи" містять в собі величезна праця, який знадобився б для отримання рідкісних і цінних металів. Електронний промінь здатний зварювати будь-які тугоплавкі метали, камені і кераміку. При електроннопроменевої зварюванні витрачається в 20 разів менше електроенергії, ніж при дуговому. Адже тут не доводиться даремно розігрівати великі обсяги металу. Промінь легко переміщати, відхиляючи потік електронів магнітним полем і залишаючи сам виріб нерухомим. Досягається ювелірна точність зварювання і відпадає потреба в громіздких пристосуваннях для переміщення виробів. Для зварювання корпусів ракет, деталей підводних кораблів, тепловиділяючих елементів атомних станцій створені зварювальні камери діаметром понад 10 м. Вага оброблюваних в них заготовок досягає 25 т.
Електроннопроменеві установки застосовують і в польових умовах під час прокладання трубопроводів.
При електроннопроменевої випаровуванні металу його поверхню бомбардують електронами. При цьому випаровується тільки сам метал, не забруднюючи ніякими сторонніми домішками. Випаровуванню (і осадженню) таким методом піддаються і тугоплавкі сполуки - оксид алюмінію, оксид кремнію, скло, карбіди металів. Вакуумне осадження найтонших плівок незамінне для отримання інтегральних схем мікроелектроніки.
Електроннопроменеві установки застосовують для стерилізації різних продуктів, насіння, медикаментів. Електронне обладнання абсолютно нешкідливо, чого не скажеш про хімічні способи знищення шкідливих мікроорганізмів.
При дії електронних пучків на речовину у ньому йдуть процеси полімеризації, освіту довгих молекулярних ланцюжків. Термостійкість полімерів при цьому збільшується, поліпшується міцність і водостійкість, несминаемость, вогнестійкість. Промислової хімічної електроннопроменевої обробці піддають автопокришки, у кілька разів підвищуючи їх термін служби, кабельну ізоляцію, лаки та інші покриття.
Апарати електронно технології легко піддаються повній автоматизації і миттєво переходять з одного режиму роботи на інший. Всі процеси йдуть в замкнутому об'ємі, немає викидів газу, пилу, надлишків тепла. Електроннопроменева технологія - екологічно чиста технологія. Її чекає велике майбутнє.
Телебачення
Сьогодні телебачення (це слово складене з грецького слова tele - вдалину, далеко і слова "бачення") дозволяє заглянути в будь-який куточок Землі, проникнути в незвідані глибини океанів і таємничі безодні космосу.
Щоб передати зображення на відстань, треба спочатку перетворити сигнали, потім передати їх на відстань і, нарешті, прийняті сигнали розшифрувати, тобто знову отримати зображення. Будь-яке передається зображення можна розділити на безліч однакових за розміром окремих, але розташованих в строгому порядку темних і світлих точок (елементів). Поділ зображення на елементи не порушує нашого цілісного сприйняття, так як око на деякій відстані не розрізняє дуже близько розташованих крапок. Тому зображення, складене з найдрібніших точок, око сприймає як один суцільний малюнок.
Тепер треба світловий потік від кожного окремого елемента зображення (крапки) перетворити в електричний сигнал і передати на приймальний пункт сотні тисяч сигналів (саме на таку кількість елементів доводиться ділити зображення, щоб не втратити його чіткості). При цьому використовується властивість ока зберігати, запам'ятовувати побачене зображення протягом деякого часу. У кіно, наприклад, ми не помічаємо того, що на екрані 24 рази в 1 з змінюються нерухомі картинки - інерція зорового сприйняття створює враження безперервності зображення. Тому і в телебаченні не обов'язково передавати сигнали від всіх елементів одночасно, можна передати їх по черзі - спочатку перший, потім другий, і так все кілька сотень тисяч сигналів, важливо тільки укластися у відведений проміжок часу - від 0,05 до 0,1 с . І тоді око "збере" всі ці тисячі світяться на екрані точок в одне ціле зображення.
Світлове зображення перетворюється на передавальної телевізійної камері в електричні сигнали. Камера "озброєна" набором різних об'єктів: показати телевізійну передачу не простіше, ніж зняти фільм. Всередині камери знаходяться передавальна трубка, генератори рядків і кадрів, підсилювач сигналів зображення (видеоусилитель).
Конструкція передавальної трубки - іконоскопа багато в чому схожа з пристроєм приймальної трубки телевізора - кінескопа. У ній є екран, який запам'ятовує зображення, електронна гармата, створює електронний промінь і відхиляє трубки, що змушує промінь переміщатися по екрану.
Зовнішня сторона іконоскопа покрита мозаїкою з мікроскопічних фотокатодов. Зображення предметів за допомогою об'єктива телевізійної камери проектується на мозаїку екрану передавальної трубки. На кожен фотокатод - світлочутливу клітку "сітківки" штучного ока - потрапить крихітний ділянку зображення. Фотокатоди мозаїки під дією світла втрачають електрони і набувають позитивний заряд. Фотокатоди сильно освітлених ділянок отримують більший заряд, слабо освітлені елементи заряджаються слабкіше. У результаті на мозаїці створюється електричний копія зображення.
Тепер необхідно по черзі, ділянка за ділянкою, рядок за рядком, зняти всі заряди з мозаїки. Таке завдання вирішує електронний промінь. Посланий електронної "гарматою" і наведений на ціль відхиляє системою, промінь з великою швидкістю обходить всю мозаїку і зчитує позитивні заряди. Він оббігає рядок за рядком екран трубки, перетворюючи електричну копію зображення в безперервно міняється в часі електричний струм - електричні сигнали зображення - відеосигнали. За 0,25 з промінь пробігає 625 рядків зображення, що складають 1 кадр; за 1 с кадри міняються 25 разів.
Разом з відеосигналами від передавальної камери до передавача йдуть електричні синхронізуючі імпульси з частотами рядків і кадрів, які виробляються в спеціальному генераторі. Ці імпульси служать командою для початку руху електронного променя на екрані кінескопа телевізора по рядках і кадрам.
Після посилення відеосигнали і синхронізуючі імпульси подаються на радіопередавач сигналів зображення, де вони модулюють високочастотні електричні коливання, що надходять від генератора передавача. Модульовані коливання направляються в антену.
Звуковий супровід телевізійної передачі ведеться через інший радіопередавач з частотою, близькою до частоти передавача сигналів зображення. Радіопередавачі сигналів зображення і звуку працюють на загальну антену, рівномірно випромінює радіохвилі у всіх напрямках. Передача телевізійних зображень з високою чіткістю можлива тільки на ультракоротких хвилях, котрі поширюються прямолінійно, подібно променям світла. Тому необхідно будувати для передавальних антен високі щогли, а також високо піднімати приймальню антену телевізора. Для передачі телепрограм на великі відстані використовують кабель, радіорелейний зв'язок і зв'язок через супутники Землі.
Для передачі кольорового зображення в ефір посилають сигнали, що відповідають трьом основним кольорам: червоного, синього і зеленого. Сигнали кольорового зображення формуються в передавальної камері з трьома телевізійними трубками. Всі три колірних сигналу направляються до радіопередавача і випромінюються антеною. Комбінація цих сигналів, прийнятих телевізором, дозволяє отримати кольорове зображення на екрані кольорового кінескопа.
Телебачення міцно увійшло в наше життя, воно стало не тільки засобом масової інформації і пропаганди, але і помічником у праці, наукових дослідженнях, управлінні виробництвом. Створено многочтсленние промислові телевізійні установки, які використовуються для контролю і управління різними виробничими процесами.
ТБ
Сьогодні телевізор став у кожному будинку таким же звичним апаратом, як, наприклад, телефон або радіоприймач. Ми без особливих труднощів освоїли управління ним і знаємо: одна ручка потрібна, щоб перемикати програми, за допомогою іншої проводять настройку, третьої регулюють гучність звуку. А що знаходиться всередині? Як виникає з радіохвиль зображення на екрані?
За своєю будовою телевізор набагато складніше за будь-радіоприймача: адже одночасно зі звуком він приймає і сигнали зображення. Радіохвилі, що несуть зашифровані зображення і звук, збуджують у прийомної антени високочастотні електричні коливання, які по кабелю потрапляють у телевізор.
Так як сигнали зображення і звуку передаються на різних, дещо відрізняються один від одного частотах, то після посилення їх високочастотні коливання поділяються і йдуть далі по самостійним каналах. Коливання, що несуть сигнали звукового супроводу, потрапляють у звуковий блок. Тут вони перетворюються детектором звуку в коливання звукової частоти, які через підсилювач приходять до динамічної голівці гучномовця. У блоці зображення детектор виділяє з високочастотних коливань відеосигнали.
Через видеоусилитель ці сигнали потрапляють на керуючий електрод кінескопа і, змінюючи інтенсивність електронного променя по рядках і кадрам кінескопа (розгортка зображення) відбувається за рахунок струмів особливої пилкоподібної форми, що проходять через обмотки малих і кадрових котушок системи, що відхиляє кінескопа. Свій рух промінь починає з верхнього лівого кута кінескопа. Так рядок за рядком він оббігає весь екран кінескопа. І лише з нижнього правого кута промінь, прокреслити 625 рядків, знову повертається у вихідне положення.
Кольоровий телевізор складніше чорно - білого. Він має спеціальний пристрій, що розділяє прийняту суміш кольорових відеосигналів на три групи сигналів, відповідних червоного, зеленого і синього кольорів. Ці сигнали подаються до кольорового кінескопу і створюють на його екрані багатобарвне зображення.