ГАЗОРАЗРЯ́ДНЫЕ ИНДИКА́ТОРЫ

ГАЗОРАЗРЯ́ДНЫЕ ИНДИКА́ТОРЫ, га­зо­раз­ряд­ные при­бо­ры, пред­на­зна­чен­ные для ви­зу­аль­но­го вос­про­из­ве­де­ния ин­фор­ма­ции. В Г. и. ис­поль­зу­ет­ся, как пра­ви­ло, из­лу­че­ние ка­тод­ной об­лас­ти или по­ло­жи­тель­но­го стол­ба тлею­ще­го раз­ря­да, в свя­зи с чем эти ин­ди­ка­то­ры на­зы­ва­ют­ся так­же ин­ди­ка­то­ра­ми тлею­ще­го раз­ря­да. Дей­ст­вие Г. и. ос­но­ва­но на воз­ник­но­ве­нии оп­тич. из­лу­че­ния (све­че­ния) при про­хо­ж­де­нии элек­три­че­ских раз­ря­дов в га­зах. Све­че­ние раз­ря­да свя­за­но ли­бо с воз­бу­ж­де­ни­ем ато­мов уда­ра­ми элек­тро­нов и по­сле­дую­щим воз­вра­том ато­мов в не­воз­бу­ж­дён­ное со­стоя­ние с вы­де­ле­ни­ем энер­гии в ви­де кван­тов све­та, ли­бо с ре­ком­би­на­ци­ей по­ло­жи­тель­ных ио­нов с элек­тро­на­ми в объ­ё­ме или на стен­ках при­бо­ра, так­же со­про­во­ж­даю­щей­ся вы­де­ле­ни­ем из­бы­точ­ной энер­гии в ви­де оп­тич. из­лу­че­ния. Ис­поль­зо­ва­ние тлею­ще­го раз­ря­да по­зво­ля­ет соз­да­вать Г. и. с хо­лод­ным, не­на­ка­ли­вае­мым ка­то­дом, по­лу­чать рав­но­мер­но све­тя­щие­ся по­верх­но­сти тре­буе­мой фор­мы, ра­бо­тать при ма­лых удель­ных мощ­но­стях (по­ряд­ка 10^–2 Вт/см²). Г. и. на­пол­ня­ют­ся ча­ще все­го сме­сью инерт­ных га­зов на ос­но­ве Ne (из­лу­че­ние яр­ко-оран­же­во­го цве­та с вы­со­кой яр­ко­стью). В га­зо­вую смесь в ка­че­ст­ве до­ба­вок так­же вхо­дят Ar, Kr, Xe и др. (для по­ни­же­ния на­пря­же­ний за­жи­га­ния, из­ме­не­ния спек­траль­но­го со­ста­ва из­лу­че­ния и др.). Ка­то­ды Г. и. вы­пол­ня­ют ли­бо из чис­то­го ме­тал­ла (напр., Mo), ли­бо де­ла­ют ак­ти­ви­ро­ван­ны­ми (с со­дер­жа­нием ще­лоч­ных или щё­лоч­но­зе­мель­ных ме­тал­лов), при­ме­ня­ют­ся так­же ав­то­элек­трон­ные ка­то­ды. 

Ис­поль­зо­ва­ние элек­трич. раз­ря­да оп­ре­де­ля­ет та­кие осо­бен­но­сти Г. и., как воз­мож­ность ад­ре­са­ции (из­би­рат. вклю­че­ния и вы­клю­че­ния) га­зо­раз­ряд­ных яче­ек – эле­мен­тов ото­бра­же­ния – по ин­ди­ка­тор­но­му по­лю (час­ти ли­це­вой по­верх­но­сти ин­ди­ка­то­ра, вы­де­лен­ной для ви­зу­аль­но­го вос­про­из­ве­де­ния ин­фор­ма­ции), за­по­ми­на­ния ин­фор­ма­ции, а так­же мо­ду­ля­ции яр­ко­сти оп­тич. из­лу­че­ния, не­об­хо­ди­мой для вос­про­из­ве­де­ния по­лу­то­но­во­го изо­бра­же­ния. Для ад­ре­са­ции эле­мен­тов ото­бра­же­ния в Г. и. обыч­но ис­поль­зу­ют два ме­то­да. В ме­то­де сов­па­де­ний ло­ка­ли­за­ция и воз­ник­но­ве­ние раз­ря­да про­ис­хо­дят толь­ко при од­но­вре­мен­ном при­ло­же­нии элек­трич. сиг­на­лов к со­от­вет­ст­вую­щим (двум или бо­лее) элек­тро­дам га­зо­раз­ряд­ной ячей­ки. В ме­то­де за­ря­до­вой свя­зи воз­ник­но­ве­ние раз­ря­да в од­ном про­ме­жут­ке сти­му­ли­ру­ет­ся раз­ря­дом в др. про­ме­жут­ке. Со­че­та­ние за­ря­до­вой свя­зи с по­да­чей на элек­тро­ды мно­го­фаз­ных управ­ляю­щих на­пря­же­ний по­зво­ля­ет по­лу­чить на­прав­лен­ный пе­ре­нос раз­ря­да (са­мо­ска­ни­ро­ва­ние). 

По кон­ст­рук­тив­но-функ­цио­наль­ным при­зна­кам вы­де­ля­ют неск. осн. ти­пов Г. и. В сиг­наль­ных ин­ди­ка­то­рах при по­сту­п­ле­нии ин­ди­ци­руе­мо­го сиг­на­ла воз­ни­ка­ет све­че­ние раз­ря­да (в от­сут­ст­вие сиг­на­ла све­че­ния нет). К сиг­нальным Г. и. от­но­сят­ся гл. обр. не­оно­вые лам­пы, при­ме­няе­мые, напр., для ин­ди­ка­ции на­пря­же­ния или элек­трич. по­ля. Зна­ко­вые ин­ди­ка­то­ры пред­на­зна­че­ны для вос­про­из­ве­де­ния изо­бра­же­ний цифр, букв и др. сим­во­лов при ог­ра­нич. чис­ле зна­ко­мест (неск. де­сят­ков). В за­ви­си­мо­сти от спо­со­ба фор­ми­ро­ва­ния изо­бра­же­ния та­кие Г. и. де­лят­ся на ин­ди­ка­то­ры с це­ло­ст­ным пред­став­ле­ни­ем ин­фор­ма­ции (т. н. фи­гур­ные, или па­кет­ные), в ко­то­рых ка­то­ды име­ют фор­му ото­бра­жае­мо­го сим­во­ла, и ин­ди­ка­торы с син­те­зи­руе­мым изо­бра­же­ни­ем, ка­то­ды ко­то­рых со­сто­ят из отд. эле­мен­тов, имею­щих фор­му сег­мен­тов, по­ло­сок и др. Шкаль­ные ин­ди­ка­то­ры (дис­крет­ные или ана­ло­го­вые) обес­пе­чи­ва­ют от­счёт из­ме­ряе­мой ве­ли­чи­ны по по­ло­же­нию све­тя­щей­ся об­лас­ти от­но­си­тель­но на­ча­ла шка­лы (ин­ди­ка­то­ры с дви­жу­щей­ся точ­кой) ли­бо по дли­не све­тя­ще­го­ся стол­би­ка (по­лос­ко­вые ин­ди­ка­то­ры); при­ме­ня­ют­ся в уст­рой­ст­вах ав­то­ма­ти­ки для ин­ди­ка­ции и сиг­на­ли­за­ции, а так­же в из­ме­рит. ап­па­ра­ту­ре сис­тем кон­тро­ля и управ­ле­ния в пром-сти, на транс­пор­те, в ме­ди­ци­не и др. об­лас­тях. 

Осо­бый вид Г. и. со­став­ля­ют ин­ди­ка­тор­ные ти­ра­тро­ны (ИТ) тлею­ще­го раз­ря­да – мно­го­элек­трод­ные при­бо­ры, со­дер­жа­щие од­ну или неск. се­ток, по­зво­ляю­щих управ­лять воз­ник­но­ве­ни­ем раз­ря­да при низ­ких (5–10 В) на­пря­же­ни­ях. На ос­но­ве ИТ соз­да­ны мат­рич­ные ин­ди­ка­то­ры, пред­на­зна­чен­ные гл. обр. для ото­бра­же­ния бу­к­вен­но-циф­ро­вой ин­фор­ма­ции. ИТ ра­бо­та­ют в ре­жи­мах с за­по­ми­на­ни­ем и без за­по­ми­на­ния ин­фор­ма­ции; для ад­ре­са­ции ис­поль­зу­ет­ся как ме­тод сов­па­де­ний, так и ме­тод за­ря­до­вой свя­зи. Яр­кость та­ких Г. и. дос­ти­га­ет 150 кд/м² и бо­лее. ИТ в осн. при­ме­ня­ют­ся в ка­че­ст­ве со­став­ных эле­мен­тов ин­ди­ка­тор­ных эк­ра­нов кол­лек­тив­но­го поль­зо­ва­ния. 

Наи­бо­лее бы­ст­ро раз­ви­ваю­щий­ся класс га­зо­раз­ряд­ных ин­ди­ка­тор­ных уст­ройств – га­зо­раз­ряд­ные ин­ди­ка­тор­ные па­не­ли (ГИП), со­дер­жа­щие боль­шое чис­ло све­то­из­лу­чаю­щих эле­мен­тов ото­бра­же­ния (га­зо­раз­ряд­ных яче­ек) в ви­де мат­ри­цы из ря­дов и столб­цов, объ­е­ди­нён­ных в од­ном кор­пу­се. В от­ли­чие от обыч­ных Г. и., ГИП пред­на­зна­че­ны для ре­ше­ния слож­ных ин­фор­мац. за­дач: ото­бра­же­ния боль­ших мас­си­вов зна­ко­вой ин­фор­ма­ции, ин­фор­ма­ции, пред­став­лен­ной в гра­фич. фор­ме, изо­бра­же­ний с гра­да­ция­ми яр­ко­сти, цвет­ных изо­бра­же­ний и т. п. В боль­шин­ст­ве ГИП све­то­из­лу­чаю­щие эле­мен­ты об­ра­зу­ют­ся в мес­тах пе­ре­се­че­ния вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ных сис­тем элек­тро­дов – ано­дов и ка­то­дов, т. е. строк и столб­цов со­от­вет­ст­вен­но (чис­ло яче­ек рав­но про­из­ве­де­нию чис­ла ано­дов на чис­ло ка­то­дов). При по­да­че на элек­тро­ды на­пря­же­ния, дос­та­точ­но­го для воз­ник­но­ве­ния га­зо­во­го раз­ря­да, в со­от­вет­ст­вую­щих эле­мен­тах воз­ни­ка­ет све­че­ние. Вы­бор оп­ре­де­лён­но­го со­чета­ния све­тя­щих­ся то­чек и мо­ду­ля­ция их яр­ко­сти по­зво­ля­ют по­лу­чать дос­та­точ­но слож­ные изо­бра­же­ния. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны ГИП сле­дую­щих ти­пов. 

Газоразрядная индикаторная панель переменного тока: 1 – стеклянные пластины; 2 – электроды; 3 – слой диэлектрика; 4 – защитная плёнка; 5 – прокладки; 6 – стеклоцеме... Рис. А. В. Щербакова

ГИП пе­ре­мен­но­го то­ка (рис.) со­сто­ит из двух стек­лян­ных пла­стин, раз­де­лён­ных за­зо­ром, для фик­са­ции ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся тон­кие ди­элек­трич. про­клад­ки. На пла­сти­нах с внутр. сто­ро­ны рас­по­ло­же­ны сис­те­мы вза­им­но пер­пен­ди­ку­ляр­ных ме­тал­лич. элек­тро­дов, по­кры­тых изо­ли­рую­щим тон­ким сло­ем ди­элек­три­ка. На слой ди­элек­три­ка на­но­сят­ся эми­ти­рую­щее и за­щит­ное по­кры­тия, ха­рак­те­ри­зуе­мые вы­со­ким зна­че­ни­ем ко­эф. вто­рич­ной эмис­сии, воз­ни­каю­щей под дей­ст­ви­ем уда­ров по­ло­жи­тель­ных ио­нов. За­зор ме­ж­ду пла­сти­на­ми за­пол­ня­ет­ся га­зом (обыч­но сме­сью на ос­но­ве Ne) под дав­ле­ни­ем, близ­ким к ат­мо­сфер­но­му. Та­кие па­не­ли об­ла­да­ют спо­соб­но­стью за­по­ми­нать ин­фор­ма­цию, что по­зво­ля­ет соз­дать на их ос­но­ве эк­ран прак­ти­че­ски не­ог­ра­ни­чен­ной ин­фор­мац. ём­ко­сти. Ис­поль­зу­ют­ся три ре­жи­ма ра­бо­ты – за­пи­си, сти­ра­ния и хра­не­ния инфор­ма­ции. Ме­ж­ду сис­те­ма­ми вер­ти­каль­ных и го­ри­зон­таль­ных элек­тро­дов по­сто­ян­но при­кла­ды­ва­ет­ся зна­ко­пе­ре­мен­ное под­дер­жи­ваю­щее на­пря­же­ние, ам­пли­ту­да ко­то­ро­го не­дос­та­точ­на для воз­ник­но­ве­ния раз­ря­да, но обес­пе­чи­ва­ет его под­дер­жа­ние. Для за­пи­си или сти­ра­ния ин­фор­ма­ции на элек­тро­ды ячей­ки по­да­ют­ся крат­ко­вре­мен­ные им­пуль­сы на­пря­же­ния. Ско­рость вво­да ин­фор­ма­ции 20 мкс на стро­ку. Раз­ра­бо­та­ны ГИП пе­ре­мен­но­го то­ка с чис­лом эле­мен­тов 512×512; они ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся для ото­бра­же­ния зна­ко­вой и зна­ко­гра­фич. ин­фор­ма­ции в ав­то­ма­ти­зи­ров. сис­те­мах управ­ле­ния и дис­пле­ях. 

Ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся ГИП с плаз­мен­но-элек­трон­ным воз­бу­ж­де­ни­ем лю­ми­но­фо­ра (т. н. плаз­мен­ные элек­трон­ные мат­рич­ные ин­ди­ка­торы, или плаз­мен­ные па­не­ли), пред­став­ляю­щие со­бой пло­скую пря­мо­уголь­ную ко­роб­ку, внут­ри ко­то­рой на од­ной (об­ращён­ной к на­блю­да­те­лю) стен­ке рас­по­ло­жен лю­ми­нес­цент­ный эк­ран, а на про­ти­во­по­лож­ной – ме­тал­лич. хо­лод­ный ка­тод; при­бор раз­де­лён на две час­ти элек­трод­ной сис­те­мой ад­ре­са­ции, со­дер­жа­щей стро­ки и столб­цы. В ка­тод­ной час­ти при­бо­ра (имею­щей, по край­ней ме­ре, на по­ря­док боль­шую тол­щи­ну) воз­мож­но воз­бу­ж­де­ние га­зо­во­го раз­ря­да и соз­да­ние плаз­мен­но­го ка­то­да, в дру­гой (эк­ран­ной) час­ти – толь­ко ус­ко­ре­ние элек­тро­нов в ква­зи­ва­ку­ум­ных ус­ло­ви­ях. Ес­ли к к.-л. элек­тро­дам строк и столб­цов при­ло­жен по­ло­жи­тель­ный по­тен­ци­ал (50–100 В), то элек­тро­ны из плаз­мы раз­ря­да про­хо­дят в от­вер­стия на пе­ре­се­че­нии этих элек­тро­дов, ус­ко­ря­ют­ся и воз­бу­ж­да­ют лю­ми­но­фор (ус­ко­ряю­щие на­пря­же­ния ок. 4 кВ). Ис­поль­зо­ва­ние элек­трон­но­го воз­бу­ж­де­ния по­зво­ля­ет зна­чи­тель­но по­вы­сить све­то­вую эф­фек­тив­ность та­ких при­бо­ров по срав­не­нию с ГИП др. ти­пов. Плаз­мен­ные ГИП пред­на­зна­че­ны для ото­бра­же­ния бу­к­вен­но-циф­ро­вой и по­лу­то­но­вой ин­фор­ма­ции, а так­же для вос­про­из­ве­де­ния те­ле­ви­зи­он­ных изо­бра­же­ний.