Для получения изображений на экране с помощью пучка электронов в осциллографах, телевизорах, радиолокационных установках и других электронных приборах используют электронно-лучевую трубку. Такая трубка представляет собой герметически закрытую стеклянную колбу с широким дном, из которой удален газ (рис. 20.16, а). В узкой части трубки расположена электронная пушка (рис. 20.16, б), которая создает электронный луч. Электронная пушка состоит из подогреваемого катода и управляющего электрода, который действует подобно сетке в триоде.

При подогреве катода происходит термоэлектронная эмиссия. Электроны летят к аноду и по пути проходят через отверстие в управляющем электроде, который имеет форму полого цилиндра. Управляющий электрод позволяет регулировать число электронов, прилетающих к аноду, и помогает собирать их в узкий пучок, который и называют электронным лучом. Анод представляет собой несколько дисков с отверстиями. Эти диски помещаются в полый металлический цилиндр. Такое устройство анода тоже помогает фокусировке электронного луча на дне колбы. Заметим, что дно колбы является экраном.

Между анодом и катодом трубки создается напряжение в несколько тысяч вольт. Поле между анодом и катодом разгоняет электроны до больших скоростей; поэтому, когда электроны, пролетев колбу, ударяются об экран, покрытый люминофором, последний начинает светиться — на экране возникает светлое пятнышко.

Управлять движением электронного луча в трубке можно с помощью дополнительного поперечного электрического поля, создаваемого отклоняющими пластина м и. Для этого в трубку помещают две пары таких пластин, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рис. 20.16, а). Поле одной пары пластин отклоняет электронный луч в горизонтальном направлении, поле второй пары — в вертикальном направлении. Таким способом можно перемещать светлое пятнышко в любое место экрана электронно-лучевой трубки. Заметим, что управлять электронным лучом можно и с помощью магнитных полей, создаваемых двумя катушками. Такое управление лучом используется в трубках телевизоров.

Электронно-лучевая трубка — главная деталь электронного осциллографа, который используется для изучения быстропротекающих процессов.

В осциллографе с электростатическим управлением на отклоняющие пластины, которые смещают электронный луч в горизонтальном направлении, подают напряжение, изменяющееся равномерно от нуля до максимума, а затем резким скачком спадающее до нуля. Когда напряжение достигает максимума, луч гасится, напряжение скачком спадает до нуля и луч возвращается в левую часть экрана. После этого весь описанный процесс повторяется снова, т. е. луч вновь проходит весь экран, гаснет, опять проходит экран и т. д. Напряжение, перемещающее луч в горизонтальном направлении, называют напряжением развертки, а создающий это напряжение блок — генератором развертки.

Если на вторые отклоняющие пластины, смещающие луч по экрану в вертикальном направлении, не подано напряжение, то на экране будет видна горизонтальная прямая линия. Если же на пластины вертикального отклонения подать изменяющееся напряжение, то луч, следуя изменениям напряжения, прочертит на экране его график — осциллограмму. В осциллографе имеется усилитель для предварительного усиления малых исследуемых напряжений.

С помощью осциллографа можно изучать и быстрые механические процессы, например, механические колебания. Для этого пользуются датчиками, превращающими механические колебания в электрические, например, пьезокристаллами, провода от которых присоединяют ко входу усилителя вертикального отклонения осциллографа, и получают осциллограмму механических колебаний.