Вакуумды-ионды құралдар

Жоспары.

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 2.3

І.Негізгібөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4.18
1.1. Вакуумды.ионды құралдардың техникалық көрсеткіштері
1.2. Ионды құралдардың сипаттамалары.
1.3. Ионды микроскоп
1.4. Ионды электр өткізгіштік
1.5. Иондық корек көзі
1.6. Иондық. электронды осциллограф.

ІІ.Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19.22
2.1. Иондық құралдарды сипаттаушы шамаларды есептеу.

Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23.24

Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .25

Кіріспе.

Бұл курстық жұмысты жазудағы негізгі мақсатым, техникадағы әртүрлі иондқ құралдардың түрлерімен таныса отырып, олардың жұмс істеу принципін анықтау. Курсиық жұмыстың негізгі бөлімі екі негізгі бөлімнен тұрады. Негізгі бөлімде жалпы иондыққұралдар туралы айтылса, екінші бөлімде иондық құралдардың коэффиценттеріне есептеулер мен талдаулар жүргізілген.
Жалпы айтқанда, иондық құралдар- күрделі элементтер, оның жұмыс принципінің егжей*тегжейін білу оңай шаруа емес. Бұл приборлардың немесе құрылғылардың бұлай аталу себебі, оған енетін негізгі элементтердің бірі ион еп аталады. Осыған дейін қарастырылып келген көптеген құрылғылырдан бұл, яғни иондық құралдардың айырмашылығы өте көп. Төменде ос айтлғандарды жалпы тереңірек қарастыратын боламыз. Плазмалық ионды құралдардың негізгі параметрлеріне көптеген электрлік шамалар жатады. Иондық құралдардың негізгі құрылымдық элементтеріне төмендегі элементтер жатады: разрядты камера, катодты сымдар өрімі, ионды-оптикалық жүйе, магнитті жүйе, вакуумдық жүйе, электрқоректендіргіш жүйе және басқару мен бақылау жүйесі. Ионды плазмалық құралдардың негізгі техникалық көрсеткіштерін негізгі төрт бөлімге бөлуге болады:
1. Ионды құралдардың типі негізінен белгілі бір разрядталу заңдылығына бағынады. Осы сұрыпталуына қарай иондық құралдарды салқын катодты және ВЧ разрядты иондық құралдар деп бірнеше түрге бөледі. Мұндай түрдегі иондық құралдардың жұмыс істеу принципі разрятты камерадағы физикалық процесстерге байланысты болады. Кауфман құралы осы иондық құралдарға жатады. Электронды- сәулелі түтікшеде осы типті ионды құралдарға жатады деп айтуға болады.
2. Техникалық көрсеткіштің қолдану аймағы мен конструкциясы және негізгі параметрлерінің көрсеткіштері осы екінші типке жатады.
Иондық құралдарды мына параметрлер арқылы сипаттауға болады:

1. Ионды құралдардың максималды тогының мәні мына шамаға тең болады: 100 А
2. Иондық құралдардағы зарядтардың иондалуы процентпен есептеледі.
3. Иондық құралдардағы иондардың энергетикалық таралуы ток көзінің типінен және оның жұмыс істеу режимінен байланысты болады.
4. Осы құралдардың тогының шамасының тұрақтылғы модуляциялау коэффицентімен анықталады.
5. Иондық құралдардың құрамындағы элементтері бір-бірімен белгілі бір заңдылыққа байланысты әсер етеді.

Пайдаланылған әдебиеттер.
1.Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы —М.:
Телеком, 2000г.
2.Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики —М.:
Энергоатомиздат, 1988 г., с. 166.... 206.
З.Сайт в интернете: WWW. abc. WSV.ru
4.Сайты в интернете : rff.tsu.ru, pub. mirea. ас. га, foroff. phys. msu.ru

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

Жоспары.

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..2-3

І.Негізгібөлім ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ..4-18
1.1. Вакуумды-ионды құралдардың техникалық көрсеткіштері
1.2. Ионды құралдардың сипаттамалары.
1.3. Ионды микроскоп
1.4. Ионды электр өткізгіштік
1.5. Иондық корек көзі
1.6. Иондық- электронды осциллограф.

ІІ.Есептеу
бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... .19-22
2.1. Иондық құралдарды сипаттаушы шамаларды есептеу.

Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ... ...23-2 4

Пайдаланған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ...25

Кіріспе.

Бұл курстық жұмысты жазудағы негізгі мақсатым, техникадағы
әртүрлі иондқ құралдардың түрлерімен таныса отырып, олардың жұмс істеу
принципін анықтау. Курсиық жұмыстың негізгі бөлімі екі негізгі бөлімнен
тұрады. Негізгі бөлімде жалпы иондыққұралдар туралы айтылса, екінші
бөлімде иондық құралдардың коэффиценттеріне есептеулер мен талдаулар
жүргізілген.
Жалпы айтқанда, иондық құралдар- күрделі элементтер, оның жұмыс
принципінің егжей*тегжейін білу оңай шаруа емес. Бұл приборлардың немесе
құрылғылардың бұлай аталу себебі, оған енетін негізгі элементтердің бірі
ион еп аталады. Осыған дейін қарастырылып келген көптеген құрылғылырдан
бұл, яғни иондық құралдардың айырмашылығы өте көп. Төменде ос айтлғандарды
жалпы тереңірек қарастыратын боламыз. Плазмалық ионды құралдардың негізгі
параметрлеріне көптеген электрлік шамалар жатады. Иондық құралдардың
негізгі құрылымдық элементтеріне төмендегі элементтер жатады: разрядты
камера, катодты сымдар өрімі, ионды-оптикалық жүйе, магнитті жүйе,
вакуумдық жүйе, электрқоректендіргіш жүйе және басқару мен бақылау жүйесі.
Ионды плазмалық құралдардың негізгі техникалық көрсеткіштерін негізгі
төрт бөлімге бөлуге болады:
1. Ионды құралдардың типі негізінен белгілі бір разрядталу
заңдылығына бағынады. Осы сұрыпталуына қарай иондық құралдарды салқын
катодты және ВЧ разрядты иондық құралдар деп бірнеше түрге бөледі. Мұндай
түрдегі иондық құралдардың жұмыс істеу принципі разрятты камерадағы
физикалық процесстерге байланысты болады. Кауфман құралы осы иондық
құралдарға жатады. Электронды- сәулелі түтікшеде осы типті ионды құралдарға
жатады деп айтуға болады.
2. Техникалық көрсеткіштің қолдану аймағы мен конструкциясы және
негізгі параметрлерінің көрсеткіштері осы екінші типке жатады.
Иондық құралдарды мына параметрлер арқылы сипаттауға болады:

1. Ионды құралдардың максималды тогының мәні мына шамаға тең болады:
100 А
2. Иондық құралдардағы зарядтардың иондалуы процентпен есептеледі.
3. Иондық құралдардағы иондардың энергетикалық таралуы ток көзінің
типінен және оның жұмыс істеу режимінен байланысты болады.
4. Осы құралдардың тогының шамасының тұрақтылғы модуляциялау
коэффицентімен анықталады.
5. Иондық құралдардың құрамындағы элементтері бір-бірімен белгілі бір
заңдылыққа байланысты әсер етеді.

3. Көпсәулелі электронды осциллографтың құрылымына мыналар жатады:
1. Термокатод
2. Катод экраны
3. Цилиндрлік анод
4. Соленойд
5. Жұмыс газының түтігі.
6. Плазма
7. Эмисионды электрод
8. Күшейткіш элекрод
9. Төмендеткіш электрод
10. Иондық сымдар жүйесі.

Ал иондық құралдардың пайдалану аймағы мен олардың негізгі
сипаттамлары төмендегі негізгі және есептеу бөлімдерінде келтірілген.

1.1. Вакуумды-ионды құралдардың техникалық көрсеткіштері.

Қазіргі техника мен ғылымның дамыған кезеңінде ионды плазмалық
құралдар кеңінен қолданыс табуда. Мұндай құралдар екі негізгі заңдылыққа
бағынып жұмыс атқарады, бұл заңдылықтар жоғарыда аталып өтілді. Ресейлік
Электроника фирмасы осы күндері жаңа технологияға негізделіп жасалған
иондық құралдарды жасаумен айналысуда. Иондық құралдардың ішінде иондық
зымырандарды атап өтуге болады. Бұл құралдардың кемшілігі, оның
тұрақсыздығында. Бұл құралдардың тұрақсыздығы қуаттың шамасының өсуімен
арта түседі. Бұл құрал 1-суретте көрсетілген.

1-сурет.

Осы құралдың құрамындағы магнитті цилиндрдің айналуының
көмегімен, иондық зымыран жұмыс атқарады. Ионды зымырандырдың көмегімен
жоғары дәрежелі плазмалы материалдар жасап шығару мүмкін болып отыр.
Негізінде осы элементтер алғашында космостық аппараттарда қозғалтқыш
ретінде қолдану үшін жасалған. Жалпы айтқанда иондық құралдар
электровакуумды құралдар жиынтығынан тұрады. Бұл электровакуумды құралдар
ртуть буымен немесе сутегімен толтырылып тұрады. Газ разрядының негізгі
ток тасымалдаушылары ретінде электрондар қолданылатыны белгілі. Газдағы
иондардың қозғалысына қарағанда электрондардың қозғалысы шапшаңдау
болғандықтан разрядталу процесінде электрондар негізгі рөл атқарады.
Ионды құралдардың ең қарапайым түрі ретінде диодтарды атап өтуге болады.
Осы диодтың электродтарына электрондар берілгеннен кейін, диодта газ
түзіледі де газдық разряд түзіледі. Мұндай диодтардың басқа диодтарға
қарағанда ішкі кедергілері өте аз болады да токты көбірек өткізу
қабылетіне ие болады. Мұндай диодтарда плазмалық доғалар қолданылады.
Осындай екі диодтан құралған иондық құрал газатрон деген атпен белгілі.
Тиратрон деген құрал тор көзді газоразрядты элементтен тұратын құрал.
Тиратронның құрамында салқындатқыш және жинағыш катодтар болады.
Тиратрондардың корпусы негізінен шыны, метаал корпустардан жасалынуы
мүмкін. Бұл құралдар электроника әлемінде үлкен рөл атқарады. Декатрон
көпэлектронды разрядтан құралып электрлік сигналдарды индикациялау үшін
қолднылады. Қазіргі күндері жартылай өткізгішті электрондық құралдардың
пайда болуымен осы құралдарға деген сұраныс соңғы жылдары төмендеп кетті.
Электроника әлемінде газоразрядтық элементтердің елуден аса түрлері
белгілі.

2. Иондық құралдардың сипаттамалары.

Иондық байланыс дегеніміз қатты дененің бетін иондармен атқылау
процесін айтамыз. Иондардың материалдарға ену тереңдігі иондардың түсу
жылдамдығына байланысты болады. Осы құбылысты ең алғаш рет 1910 жылы Дж.
Томсон ашқан болатын. Иондық құралдардың даму қарқыны атомдық физиканың
дамуымен тығыз байланысты болып отыр. Ал, жартылай өткізгішті иондық
құралдарды ең алғаш техникаға енгізген 1954 жылы В. Шокли болатын. Иондық
құралдардың уақытша сипаттамалары:

- Инициация уақыты
- Деградация уақыты
- Тұрақты уақыты

Осы уақытша шамалардың диаграммасы келесі 2-суретте көрсетілген.

2-сурет.

Химиялық екінші ретті иондық құралдар он тоғызыншы ғасырдың
жиырмасыншы жылдарына сәйкес келеді. Осындай құралдардың пайда болуы
ғалымдарды қызықтырып келеді. Алғашында осы химиялық иондық құралдар
литий элементінің негізінде жасалған болса, кейіннен бұл элемент иондармен
алмастырылған болатын . Ең алғаш осы типті құралдарды Sony фирмасы
қолданған болатын. Осы типті құралдарының зарядтау құрылғылары 3-суретте
көрсетілген.

3-сурет.

1.3. Ионды микроскоп.

Ионды микроскоп деп термоиондар мен газоразрядтан тұратын элементтер
жиынтығын айтамыз. Жұмыс істеу принципі жағынан иондық микроскоптар
электронды микроскоптарға ұқсас болып келеді. Объект арқылы өтіп иондық
сәуле фокусталып, экранда үлкейтілген сурет алынады. Ионды микроскоптар,
электронды микроскоптарға қарағанда тиімді болып отыр. Мұндағы Де-Бройль
толқындары электронды микроскоптардағы толқындарға қарағанда қысқарақ
болады.
Ионды микроскоптар көмегімен алынатын объектінің түсі сақталады.
Иондық микроскоптардың ең үлкен кемшілігі ретінде иондардың өте көп
мөлшерде энергия жоғалтуын атап өтуге болады. Сондықтан техникада көбіне
линзасыз ионды микроскоптар қолданылуда, ал линзасыз микроскоптарды ионды
проекторлар деп атайды. Осы ионды проекторларды басқаша автоионды
микроскоптар деп атауға болады. Яғни автоионды микроскоп дегеніміз-
объектіні линзаның көмегісіз бірнеше миллион есе үлкейту үшін қолданылатын
оптикалық прибор. Осы проектордың көмегімен зат құрамындағы кристаллдық
торлар мен атомдардың орналасуын анықтап көруге болады. Алғашқы иондық
микроскопты 1951 жылы неміс физигі Э. Мюллер жасап шығарған. Иондық
микроскоптардың принципиалдық схемасы 4-суретте көрсетілген. Құрылғының
ішкі пішінін алып тұрған газдың атомы немесе молекулалары күшті электрлік
өрістің әсерінен иондалады. Осы иондалу процесінің орындалу ықтималдығы
жоғары болғандықтан, бөлшектердің иондалу процесі деген шама енгізуге
болады. Мұндай өрістің кернеулігі өте үлкен, яғни мына аралықта болады— 2
– ден 6 в , (2—6)×108 всм.

Сондықтан осы иондық микроскоптар автоиондалу микроскоптары
деген атқа ие болып отыр. Негізінен иондық микроскоптар метллдардағы
атомның құрылысын анықтау және механикалық құрылымдарын, сонымен қатар
дислокация құбылысын анықтау үшін қолданылады. Сонымен қатар осы, яғни
ионды микроскоптар метталдардағы дефектілерді анықтауда үлкен рөл атқарып
отыр.

1.4. Ионды электрөткізгіш.
Мұндай, яғни ионды электр өткізгіштер двинательдің жұмыс істеу
режимін басқару үшін қолданылады. Мұндағы кернеудің шамасы дискретті
түрде, яғни бөлшектеніп өзгеруі мүмкін. Осы ионды құралдарда вентиль
ретінде мына элементтер қолданылуы мүмкін: тиратрон, игнитрон, эксинтрон.
Ионды электр өткізгішті элементтердің екі түрі белгілі олар: тұрақты және
айнымалы токтың ионды электрөткізгіштігі. Бірінші жағдайда ток түзеткіш
арқылы якорьдың орамдарына берілсе, екінші жағдайда керісінше статорға
беріледі. Мұндай иондық құрал 1960 жылы алғаш рет жасалып шығарылған
болатын. Бұл прибордың схемалық көрсетілімі 5-суретте көрсетілген.

4-сурет.

1.5. Иондық қорек көздері.
Иондық қорек көздері иондық эмиссияға негізделген. Иондық
қорек өздерінің ішінде кеңінен қолданылатыны плазмалық иондық қорек
көздерін атап өтуге болады. Мұндай құралдар иондық эмиссия негізінде жұмыс
атқарады. Осы плазмалық ионды құралдардың ішіеде кеңінен қолданылатын
литий-ионды аккумуляторға тоқталып кетейік.
Литий-ионды аккумулятор (Li-ion) — қазіргі жаңа заманғы электроника
әлеміндегі электр аккумуляторларының ең көп қолданатын түрлерінің бірі
болып отыр. Мұндай аккумуляторлар қазіргі күндері ұялы телефондар, сандық
фотоаппараттар, ноутбуктар үшін қолданылып отыр. Литий –ионды
аккумуляторлардың ішіндегі жұмыс істеу принципі жоғары дәрежеде болып
келетін аккумуляторлар литий-полимерлі аккумуляторлар деп аталады. Алғашқы
литий-полимерлі аккумуляторды 1991 жылы Sony корпарациясы жасап шығарды.
Литий-полимерлі аккумуляторлардың сипаттамалары:
* Энергетикалық тығыздығы: 110 ... 160 Вткг
*Ішкі кедергісі: 150 ... 250 мОм (для батареи 7,2 В)
* Сыйымдылық зарядының саны:80%: 500-1000
* Зарядтардың таралу бағыты: 2-4 часа
* Өздік разрятталу көлемі: 10%
* Элементтегі кернеудің шамасы: 3,6 В

* Жұмыс атқару температурасы: -20 - +60 °С
Алғашында осы аккумуляторлардың теріс пластинасы ретінде кокс
қолданылып келсе, кейіннен графит элементі қоданылатын болған. Ал оң
пластинасы ретінде литий балқымасы қолданылады. Көбіне оң пластиналар үшін
литий балқымасының марганең немесе кобальт қоспалары қолданылады. Алғашқы
қоспалар аз уақыт жұмыс атқарса, екінші қоспалар ұзағырақ уақыт жұмыс
атқарады. Литий ионды аккумуляторлардың зарядталу шағында келесі
реакциялар орын алады:

оң пластиналарда: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-

теріс пластиналарда: С + xLi+ + xe- → CLix

Ал разрятталу кезінде кері реакциялар жүреді.

Литий –ионды аккумуляторлардың артықшылықтары.

*Жоғарғы энергетикалық тығыздығы
* Өздік разрятталу прцесінің тиімді түрде өтуі.
* Есте сақтау эффектісі.
* Басқару процесінің қарапайымдылығы.

Литий-ионды аккумуляторлардың кемшіліктері.

Бұл аккумуляторлардың корпусын ашқан кезде, аккумулятордың ішкі
корпусына зақым келуі мүмкін, себебі бұл типті аккумуляторлардың басқа
аккумулятрларға қарағанда ішкі корпусы тез зақымдалатын болып келеді.
Сонымен қатар мұндай аккумуляторлардың пайдалану уақыты шектелген болып
келеді. Тіпті бұл аккумуляторлармен қолданбасада, олар шығарылғаннан кейін
екі жылдан кейін жарамсыз болып қалады.

1.6. Ионды электрон-сәулелі осциллографтар.

Өте тез өтетін электрлік немесе бейэлектрлік шамалардың
мәндерін анықтау және олардың өзгеру сипатын зерттеу үшін ионды
осциллографтар қолданылады. Осциллографтардың көмегімен үздіксіз,
импульсты, периодты электр сигналдарын экранда байқап қана қоймай, оларды
фотоқағазға түсіріп те алуға болады. Алынған графиктер электрлік
сигналдардың лездік мәндерін, амплитудасын, периодын , жиілігін анықтауға
мүмкіндік береді. Ионды электрон-сәулелі осциллографтардың басты
бөлшектерінің бірі осциллографтың гальванометр болып санслады.
Осциллографты гальванометр тұрақты магниттен және оның полюстерінің арасына
орналасқан диаметрі 0,001-0,02 мм мыс сымнан жасалған өте жеңіл жақтаушадан
тұрады. Жақтауша серіппелер арқылы тарттырмалармен керіліп бекітілген.
Жеңіл айна желімделген жақтаушаға оның шықпалары арқылы зерттелетін сигнал
беріледі. Жақтаушаның тогы мен магнит өрісінің әсерлесуі салдарынан
жақтауша мен айна белгілі бір бұрышқа бұрылып, берілген сигналдардың
заңдылығы бойынша тербеліп тұрады. Қазіргі иондық- электронды
осциллографтардың гальванометрлерінің еркін тербеліс жиілігі 15 кГц ке
дейін жетеді. Осылайша тербеліп тұрған айнаға жарық көзінен
шоғырландырғыш линза арқылы сәуле түсіріледі. Айнадан шағылған тербелмелі
сәуле фотоқағазға түскенде, онда гальванометрге берілген исгналдардың
графигін сызып шығады. Айнадан шағылған сәуленің бір бөлігі призма арқылы
айналып тұрған айналы барабаннан шағылып, призма арқылы сәулені көріп
бақылауға арналған экранға түседі. Суретке түсірілген сигналдың қисығы
осциллограма деп аталады. Осциллограманың ординаталарын өлшеп, оны
гальванометрдің сезгіштігіне бөлсе, кез-келген уақыт мезетіндегі өлшеніп
отырған токтың мәнін табуға болады. Абцисса осі бойынша масштабты әдетте
уақыт белгілегіш көрсетіп отырады да, ал нөлдік сызықты токсыз бос
гальванометрдің айнасына түсірілген сәуле сызып шығады. Мұндай
осциллографта бірнеше гальванометрлер қодануға олатындықтан, онымен бір
уақытта бірнеше сигналдарды бақылап және фотоқағазға түсіруге болады.
Осциллографтық гальванометрлердің еркін тербеліс жиілігінің 15 кГц тен
аспайтындығы иондық осциллографтармен жоғары жиілікті үрдістерді бақылау
мүмкін емес. Осциллографтардың негізгі бөлігі болып саналатын ішінде
әртүрлі электролтар орналасқан және ауасы сорылған шыны сауыт электрон-
сәулелі түтік деп аталады. Сауыттың түтік тәрізді бөлігінде электронды
шығарып тұру үшін қыздырылма катод орналасқан. Цилиндр тәрізді катодтың түп
жағы электрондардың шығуын жеңілдету үшін оксидпен жабылған. Басқарушы
электрод түбіне кішкентай тесігі бар цилиндр катодтан шашырап шыққан
электрондарды жинақтап бір бағытта жіберуге арналған. Егер басқарушы
электродқа катодқа қарағанда теріс потенциял берілсе, онда катодпен
басқарушы электродтың арасында күш сызықтары катодқақарай бағытталған
электр өрісі пайда болады. Осы өрістің әсерінен катодтың бүйірлерінен
шыққан электрондар оған қайтып оралады да, ал ұшынан шыққан электрондар
шоқталып басқарушы электродтың түбіндегі тесіктен шығып кетеді. Басқарушы
электродтың потенциялын реттей келе оның түбіндегі тесіктен ұшып өтетін
электрондардың санын көбейтіп не азайтып отыруға болады.
Электрондардың саны көбейгенде экрандағы жарық дақтың
жарықтылығы артады да , иондарды саны азайғанда жарықтылығы кемиді ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.