Qu'est-ce (qui) est Электроннолучевые приборы - définition

класс электровакуумных электронных приборов (См. Электронные приборы), предназначенных для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов; отличительная особенность таких приборов - использование потока электронов, сконцентрированных (сфокусированных) в узкий пучок (электронный луч), управляемый как по интенсивности, так и по положению в пространстве. В простейшем случае (рис. 1) пучок формируется электронной пушкой (См. Электронная пушка); управляется по интенсивности изменением потенциала управляющего электрода (модулятора); отклоняется в двух взаимноперпендикулярных направлениях с помощью поперечных по отношению к оси ЭЛП электрических или магнитных полей, создаваемых отклоняющими пластинами или внешними по отношению к ЭЛП магнитными катушками; направляется в ту или иную точку двумерной мишени. Взаимодействие пучка с мишенью обеспечивает преобразование сигналов в зависимости от свойств и структуры мишени.

Если мишень ЭЛП представляет собой люминесцентный экран, изготовленный из люминофоров (См. Люминофоры) (светящихся при бомбардировке их электронами), то такой ЭЛП способен преобразовывать временные последовательности электрических сигналов в двумерное распределение яркости свечения экрана, т. е. визуализировать электрические сигналы. Возможны 2 способа такой визуализации. При 1-м способе отображаемые электрические сигналы поступают на отклоняющие пластины или катушки и управляют положением пучка на экране; в результате на экране создаётся графическое изображение сигналов. Например, если к горизонтально отклоняющим пластинам приложить линейно изменяющееся напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, а на пластины вертикального отклонения подать изучаемый переменный электрический сигнал, то на экране вычерчивается осциллограмма этого сигнала в прямоугольной системе координат. ЭЛП, предназначенные для реализации такого режима, называются осциллографическими электроннолучевыми трубками (См. Осциллографическая электроннолучевая трубка). Если управлять положением луча одновременно по двум направлениям (горизонтальному и вертикальному) специально сформированными сигналами, то можно получать на экране чертежи, цифры, буквы и иные символы, несущие соответствующую информацию. Такие ЭЛП используются, в частности, в отображения информации устройствах (См. Отображения информации устройство). Разновидность ЭЛП для отображения знаков - знакопечатающие электроннолучевые трубки (См. Знакопечатающая электроннолучевая трубка). При 2-м способе электронный луч перемещается по поверхности экрана по определённому закону; в процессе отклонения (развёртки (См. Развёртка)) входной сигнал поступает на управляющий электрод, изменяет интенсивность луча и, следовательно, яркость свечения различных точек экрана, создавая на нём полутоновое изображение, соответствующее последовательности электрических сигналов. На этом принципе основано действие таких ЭЛП, как Кинескоп (преобразует телевизионный сигнал в телевизионное изображение), индикаторная электроннолучевая трубка (применяется, например, для создания радиолокационного изображения).

Если в качестве мишени использовать светочувствительный слой, изменяющий свои электрические свойства (например, электропроводность) под действием света, то ЭЛП с такими мишенями способны осуществлять обратное преобразование двумерного оптического изображения в последовательность телевизионных сигналов. При проецировании на такую мишень передаваемого изображения происходят локальные изменения потенциала поверхности слоя, что приводит к изменению тока, протекающего через слой, в процессе сканирования (См. Сканирование) мишени электронным лучом постоянной интенсивности по принятому в телевидении закону развёртки. Эти изменения тока во времени и представляют собой телевизионный сигнал. ЭЛП, предназначенные для такого преобразования, называются передающими телевизионными трубками (См. Передающая телевизионная трубка).

Существуют ЭЛП, в которых управляемый по интенсивности входным сигналом пучок изменяет какое-либо оптическое свойство мишени, что в процессе отклонения луча приводит к локальным изменениям (модуляции) светового потока от интенсивного внешнего источника света, равномерно освещающего поверхность мишени (рис. 2). Промодулированный световой поток создаёт оптическое изображение, проецируемое с помощью объектива на большой экран (см., например, Проекционное телевидение). Такие ЭЛП называются светоклапанными; в них для модуляции света посредством воздействия электронов на вещество используют эффекты окрашивания некоторых кристаллов (см. Скиатрон), деформацию масляных, термопластических или иных плёнок, электрооптические эффекты в кристаллах и др.

Существуют ЭЛП с мишенями, представляющими собой диэлектрический слой на электропроводящей подложке. С помощью электронного луча на такой мишени можно накапливать электрические заряды. Последовательность входных электрических сигналов преобразуется в процессе развёртки в зарядный (потенциальный) рельеф на мишени, который сохраняется в течение необходимого промежутка времени. Этот процесс называется записью сигналов. Закодированная таким способом информация может быть снова воспроизведена в форме выходных электрических сигналов при повторном сканировании мишени тем же или другим электронным лучом. Этот обратный процесс называется считыванием. Изменение скорости развёртки при считывании по отношению к скорости при записи позволяет изменить частотный спектр выходных сигналов по сравнению с входными при передаче информации по узкополосным каналам связи (См. Канал связи). Изменением закона развёртки при считывании можно изменять порядок следования сигналов, что важно, например, при преобразовании радиолокационного сигнала в телевизионный. Многократное накопление перед считыванием периодических сигналов, сопровождаемых случайными сигналами (помехами), позволяет увеличить отношение полезного сигнала к помехе. ЭЛП с такими мишенями позволяют также напоминать сигналы и воспроизводить их с задержкой во времени, сравнивать их с последующими сигналами или многократно воспроизводить однократно записанный сигнал. ЭЛП с диэлектрическими мишенями получили название запоминающих электроннолучевых трубок (См. Запоминающая электроннолучевая трубка). Возможно сочетание диэлектрических мишеней с люминесцентным экраном в одном ЭЛП для создания запоминаемого видимого изображения (см. Потенциалоскоп). Такие ЭЛП используются для осциллографирования однократных процессов, создания яркого немерцающего изображения и других целей.

Особую группу составляют ЭЛП для мгновенного преобразования электрических сигналов с помощью металлических мишеней различной структуры. В принадлежащих к этой группе т. н. функциональных ЭЛП плоская мишень имеет множество отверстий, расположенных таким образом, что прозрачность мишени является заданной функцией z = f (x, у) координат х и у мишени. При подаче на обе пары отклоняющих пластин двух независимых электрических сигналов U_x и U_y, под действием которых луч отклоняется на мишени в точку с координатами х и у, в цепи расположенного за мишенью коллектора прошедших сквозь мишень электронов регистрируется выходной сигнал z. Каждый тип функциональных ЭЛП предназначен для реализации какой-либо одной функциональной зависимости (например, ; , z = arctg y/x и др.). Возможно последовательное соединение нескольких функциональных ЭЛП. С помощью металлической мишени с расположенными по особому закону прямоугольными отверстиями можно преобразовывать аналоговый сигнал в дискретный в форме последовательной или параллельной серии импульсов двоичного кода. ЭЛП с такими мишенями называются кодирующими (см. Кодирующее устройство). Если мишень разделить на ряд изолированных друг от друга секторов, то ЭЛП с такой мишенью можно использовать в качестве коммутатора слаботочных электрических цепей (см. Электроннолучевой переключатель).

В зависимости от назначения и принципа действия ЭЛП могут иметь не одну, а несколько электронных пушек и отличаться от простейших значительной конструктивной сложностью при сохранении, однако, основного принципа - взаимодействия управляемых электронных потоков с мишенями.

Лит.: Шерстнев Л, Г., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1971; Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972; Денбновецкий С. В., Семенов Г. Ф., Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации, М., 1973.

В. Л. Герус.

Рис. 1. Схема простейшего электроннолучевого прибора: 1 - электронный луч (пучок электронов); 2 - электронная пушка; 3 - отклоняющие пластины; 4 - мишень; 5 - вакуумплотная оболочка; К - катод (источник электронов); М - управляющий электрод (модулятор).

Рис. 2. Схематическое изображение светоклапанного электроннолучевого прибора: 1 - электронный луч; 2 - источник света с оптической системой; 3 - электронная пушка; 4 - отклоняющие катушки; 5 - мишень; 6 - объектив; 7 - проекционный экран.

раздел биологии, содержанием которого являются планирование и обработка результатов количественных экспериментов и наблюдений методами математической статистики (См. Математическая статистика). При проведении биологических экспериментов и наблюдений исследователь всегда имеет дело с количественными вариациями частоты встречаемости или степени проявления различных признаков и свойств. Поэтому без специального статистического анализа обычно нельзя решить, каковы возможные пределы случайных колебаний изучаемой величины и являются ли наблюдаемые разницы между вариантами опыта случайными или достоверными. Математико-статистические методы, применяемые в биологии, разрабатываются иногда вне зависимости от биологических исследований, но чаще в связи с задачами, возникающими в биологии, сельском хозяйстве и медицине.

Б. как самостоятельная дисциплина сложилась к концу 19 в. в результате работ Ф. Гальтона (Англия), внёсшего большой вклад в создание корреляционного и регрессионного анализа (см. Корреляция, Регрессия), и К. Пирсона - основателя крупнейшей биометрической школы, подробно проанализировавшего, в частности, основные типы распределений, встречающиеся в биологии; он предложил один из самых распространённых статистических методов - "хи-квадрат" критерий, и развил теорию корреляции. Методология современной Б. создана главным образом Р. А. Фишером (Англия), основавшим свою биометрическую школу. Фишер впервые показал, что планирование экспериментов и наблюдений и обработка их результатов - две неразрывно связанные задачи статистического анализа. Он заложил основы теории планирования эксперимента, предложил ряд эффективных статистических методов (в первую очередь, Дисперсионный анализ), естественно вытекающих из своеобразия биологического эксперимента, и развил теорию малых выборок, начатую английским учёным Стьюдентом (В. Госсетом). Значительную роль в распространении биометрических идей и методов сыграли русские учёные В. И. Романовский, А. А. Сапегин, Ю. А. Филипченко, С. С. Четвериков и др.

Применение математико-статистических методов в биологии по существу представляет выбор некоторой статистической модели, проверку её соответствия экспериментальным данным и анализ статистических и биологических результатов, вытекающих из её рассмотрения. Выбор той или иной модели в значительной мере определяется биологической природой эксперимента. Любая модель содержит ряд предположений, которые должны выполняться в данном эксперименте; обязательно предположение о случайности выбора объектов из общей совокупности; очень распространено предположение об определённом типе распределения исследуемой случайной величины. Планирование эксперимента стало самостоятельным разделом Б., располагающим рядом методов эффективной постановки опыта (различные схемы дисперсионного анализа, последовательный анализ, планирование отсеивающих экспериментов и т.д.). Эти методы позволяют резко сократить объём эксперимента для получения того же количества информации. При обработке результатов экспериментов и наблюдений возникают 3 основные статистические задачи: оценка параметров распределения - среднего, дисперсии и т.д. (например, установление пределов случайных колебаний процента больных, у которых наблюдается улучшение состояния при лечении каким-то испытываемым лекарственным препаратом); сравнение параметров разных выборок (например, решение вопроса, случайна или достоверна разница между средними урожаями изучаемых сортов пшеницы); выявление статистических связей - корреляция, регрессия (например, изучение корреляции между размерами или массой разных органов животного или изучение зависимости частоты повреждения клеток от дозы ионизирующих излучений). Для решения экспериментальных задач наиболее эффективно применение методов многомерной статистики, позволяющих одновременно оценить не только влияние нескольких разных факторов, но и взаимодействие между ними; эти методы находят всё большее применение и для решения задач систематики. Широкое распространение получили и Непараметрические методы, не содержащие предположений о характере распределения случайной величины, но уступающие по эффективности параметрическим методам. В связи с запросами практики интенсивно разрабатываются методы изучения наследуемости (См. Наследуемость), выборочные методы и изучение динамических процессов (временные ряды).

Работы по Б. публикуются в журналах "Biometrica" (L., 1901-); "Biometrics" (Atlanta, 1945-); "Biometrische Zeitschrift" (B., 1959-), а также в различных биологических, с.-х. и медицинских журналах.

Лит.: Бейли Н., Статистические методы в биологии, пер. с англ., М., 1963; Рокицкий П. Ф., Биологическая статистика, 2 изд., Минск, 1967; Снедекор Д ж. У., Статистические методы в применении к исследованиям в сельском хозяйстве и биологии, пер. с англ., М., 1961; Урбах В. Ю., Биометрические методы, 2 изд., М., 1964; Финни Д. Д., Применение статистики в опытном деле, пер. с англ., М., 1957; его ж е. Введение в теорию планирования экспериментов, пер. с англ., М., 1970; Фишер Р. А., Статистические методы для исследователей, пер. с англ., М., 1958; Хилл Б., Основы медицинской статистики, пер. с англ., М., 1958; Хикс Ч., Основные принципы планирования эксперимента, пер. с англ., М., 1967; Fisher R. A., The design of experiments, Edinburgh-L., 1960.

Н. В. Глотов, А. А. Ляпунов, Н. В. Тимофеев-Ресовский.