Ионные приборы обработки и отображения информации

В ионных приборах обработки и отображения информации используется в основном тлеющий разряд. Использование тлеющего разряда в ионных приборах позволяет применять ненакаливаемые (холодные) катоды. В плазме тлеющего разряда возникает УФизлученис, под действием которого светятся люминофоры различных цветов.

Именно это явление свечения при прохождении электрического тока через возбужденный газ лежит в основе работы ионных, газоразрядных приборов. Свечение связано с процессами возбуждения атомов ударами электронов с последующим возвратом атомов в невозбужденное состояние и одновременным выделением квантов света, либо с процессом рекомбинации положительных ионов с электронами в объеме или на стенках прибора. Излучение может лежать в видимом или УФ-диапазоне спектра. В этом случае для преобразования излучения в видимое используются фотолюминофоры. К приборам этого типа относятся знаковые индикаторы. Они предназначены для отображения информации в виде изображений цифр, букв и различных символов. Конструкция знаковых индикаторов состоит из одного или нескольких сетчатых анодов и набора катодов в форме отображаемых символов. Схема коммутации катодов обеспечивает включение нужного катода, соответствующего отображаемой информации. Подбором тока на анод обеспечивается режим равномерного свечения катода, который является индицируемым символом. Шкальные индикаторы предназначены для отображения как цифровой, так и аналоговой информации. В качестве индикаторного элемента используется газовый промежуток «анод—катод». В зависимости от способа подачи управляющего импульса информация отображается в виде светящегося столбика, либо в виде светящейся точки, перемещающейся вдоль шкалы (рис. 6.2). Число индикаторных элементов не превышает нескольких сотен при шаге дискретности 0,5—1,5 мм.

В качестве индикаторов могут быть использованы тиратроны тлеющего разряда. На основе индикаторных тиратронов созданы различные матричные индикаторы для отображения буквенно-цифровой информации. Некоторые конструкции таких тиратронов легко сопрягаются с микросхемами и поэтому могут оперативно ими управляться.

Однако наибольший интерес вызывают газоразрядные индикаторные панели (ГИП).

Рис. 6.2. Схема шкального индикатора:

• 1 — керамическая втулка крепления катода по оси; 2 — проволочный катод; 3 — экран со щелью;
• 4 — индикаторные аноды

Рис. 6.3. Схема газоразрядной индикаторной панели: 1 — стеклянные пластины;

2 — катоды; 3 — аноды; 4 — перфорированная изолирующая пластина; 5 — герметик.

Газоразрядная индикаторная панель (ГИП) представляет собой конструкцию, содержащую большое число светоизлучающих элементов отображения информации.

Такие индикаторы обладают большой информационной емкостью. Эти элементы формируют столбы и строки, объединенные в одном корпусе. Светоизлучающие элементы образуются в местах взаимного пересечения систем электродов: анодов и катодов (рис. 6.3).

Число светоизлучающих элементов равно произведению числа анодов на число катодов. При подаче на взаимно пересекающиеся электроды высокого напряжения образуется свечение. Эго происходит вследствие собственного излучения ионизированного газа, либо свечения люминофоров, возбуждаемых УФ излучением плазмы разряда. Зазор между стеклянными пластинами заполняется неоном или смесями газов на его основе. Обычно это аргон, криптон или ксенон, которые способствуют понижению напряжения разряда, а также изменению спектральной характеристики с целью получения нужного спектра излучения. Гелий в газовой смеси позволяет ослабить температурную зависимость за счет увеличения теплопроводности смеси. В некоторых смесях используются также пары ртути. Путем подбора определенного сочетания светящихся точек и модуляции их яркости удается формировать сложные информационные картины.

Конструктивно ГИП делятся на ГИП постоянного тока, ГИП переменного тока, ГИП с плазменно-электронным возбуждением люминофоров.

Коммутация или адресация электродов может быть автономной или встроенной в панель. Для адресации элементов индикации используются два метода. В методе совпадений локализация и возникновение разряда происходит при одновременном приложении поля к скрещенным электродам ячейки.

В методе зарядовой связи возникновение заряда в заданном промежутке стимулируется разрядом в другом промежутке. Метод зарядовой связи позволяет получить направленный перенос газового разряда.

ГИП с плазменно-электронным возбуждением люминофора используется не только для отображения буквенно-цифровой информации, но и для воспроизведения телевизионных изображений. В этом типе ГИП возбуждается газовый разряд и создается плазменный катод. Электроны плазмы ускоряются системой электродов и возбуждают люминофору, что соответственно повышает световую эффективность приборов этого типа.

Различают ГИП индивидуального, группового и коллективного пользования, отличающиеся разрешающей способностью и размером панели. Так ГИП индивидуального пользования имеют размер ~1 м² с разрешением более 20 ячеек на сантиметр. ГИП коллективного пользования имеют размеры до Юм².

Плазменные панели дают самое высокое качество изображения по сравнению с известными экранами и дисплеями. Угол видимости достигает 160°. Считается, что альтернативы плазменным панелям на сегодняшний день нет. Недостатком ГИП является их довольно низкая экономичность.