Katodinių spindulių vamzdis, išrastas dar 1897 m., yra elektronų vakuuminis įtaisas, turintis daug bendro su įprastu vakuuminiu vamzdžiu. Išoriškai vamzdis yra stiklinė kolba su pailgu kakleliu ir plokščia galo dalimi - ekranu.
Lemputės ir kaklelio viduje, taip pat elektroninės lempos cilindro viduje yra elektrodai, kurių laidai, kaip ir lempos, yra prilituoti prie pagrindo kojelių.
Pagrindinis katodinių spindulių vamzdžio tikslas yra sukurti matomą vaizdą naudojant elektrinius signalus. Pritaikius atitinkamą įtampą vamzdžio elektrodams, jo ekrane galima nupiešti kintamų įtampų ir srovių grafikus, įvairių radijo prietaisų charakteristikas, taip pat gauti judančius vaizdus, panašius į tuos, kuriuos matome kino ekrane.
Ryžiai. 1. Nuostabus pieštukas.
Dėl viso to katodinių spindulių vamzdis yra nepakeičiama televizorių, radarų ir daugelio matavimo bei skaičiavimo priemonių dalis.
Koks „greitasis pieštukas“ sugeba nubrėžti srovės impulsus katodinių spindulių vamzdžio ekrane, trunkančius milijonines sekundės dalis? Kaip jums pavyksta parinkti sudėtingo rašto tonus? Kaip galite akimirksniu "ištrinti" vieną vaizdą iš ekrano ir sukurti kitą tokiu pat greičiu? (1 pav.).
Fluorescencinis ekranas į elektronų pluoštą. Katodinių spindulių vamzdžio veikimas pagrįstas tam tikrų medžiagų (vilito, cinko sulfido, cinko aliuminato:) gebėjimu švyti (liuminescencija) veikiant elektronų bombardavimui.
Jei įprasto elektroninio vamzdžio anodas iš vidaus padengtas tokia liuminescencine medžiaga, jis ryškiai švytės dėl anodo srovę formuojančių elektronų bombardavimo. Beje, toks liuminescencinis anodas naudojamas viename iš specialių elektroninių vamzdžių – 6E5C optinio derinimo indikatoriuje. Sustorėjusio kolbos galo vidus yra padengtas liuminescencine kompozicija, taip suformuojant katodinių spindulių vamzdžio liuminescencinį ekraną. Naudojant specialų prietaisą - "elektroninį pistoletą" - siauras elektrodų pluoštas - "elektronų spindulys" - nukreipiamas iš vamzdelio kaklelio į ekraną.
Ryžiai. 2. Ekranas šviečia veikiamas elektronų pluošto.
Toje vietoje, kur elektronai atsitrenkia į liuminescencinį sluoksnį, ekrane susidaro šviesos taškas, kuris aiškiai matomas (nuo galo) iš vamzdelio išorės per stiklą. Kuo didesnis spindulį sudarančių elektronų skaičius ir kuo greičiau šie elektronai juda, tuo šviesesnis taškas liuminescenciniame ekrane.
Jei elektronų pluoštas bus judinamas erdvėje, tai šviesos taškas taip pat judės per ekraną, o jei spindulys judės pakankamai greitai, mūsų akis ekrane matys ne judančio taško, o vientisas šviečiančias linijas (2 pav.).
Jei greitai atseksite visą ekrano eilutę po eilutės elektronų pluoštu ir tuo pačiu atitinkamai pakeisite pluošto srovę (t. y. šviesos taško ryškumą), tada ekrane galite gauti sudėtingą ir gana aiškų vaizdą.
Taigi vaizdas vamzdžio liuminescenciniame ekrane gaunamas naudojant staigiai nukreiptą elektronų pluoštą, todėl, kaip ir elektroniniame vamzdyje, pagrindiniai procesai vamzdyje yra susiję su laisvųjų elektronų susidarymu ir tvarkingu judėjimu vakuume. .
Katodinių spindulių vamzdis ir triodas
Katodinių spindulių vamzdis daugeliu atžvilgių panašus į stiprinimo vamzdį – triodą. Kaip ir lempoje, vamzdyje yra katodas, kuris skleidžia elektronus, reikalingus elektronų pluoštui sukurti. Iš vamzdžio katodo elektronai juda į ekraną, kuris, kaip ir triodo anodas, turi didelį teigiamą potencialą katodo atžvilgiu.
Ryžiai. 3. Antrinių elektronų atsiradimas
Tačiau teigiamą įtampą tiesiogiai pritaikyti ekranui sunku, nes liuminescencinė medžiaga yra puslaidininkis. Todėl teigiama įtampa ekrane turi būti sukuriama netiesiogiai. Kolbos vidus padengtas grafito sluoksniu, kuriam įvedama teigiama įtampa. Spindulį sudarantys elektronai, jėga atsitrenkę į liuminescencinę medžiagą, iš jo „išmuša“ vadinamuosius „antrinius“ elektronus, kurie, veikiami teigiamos įtampos, tvarkingai juda link grafito dangos (2 pav.). 3).
Pirmuoju momentu antrinių elektronų, išeinančių iš ekrano, skaičius yra daug didesnis nei į jį patenkančių pluošto elektronų skaičius. Dėl to liuminescencinės medžiagos atomuose susidaro elektronų trūkumas, ty ekranas įgauna teigiamą potencialą. Pusiausvyra tarp elektronų, atsitrenkiančių į ekraną, ir iš jo išmuštų antrinių elektronų skaičiaus bus nustatyta tik tada, kai vamzdžio ekrano įtampa bus artima įtampai ant grafito dangos. Taigi, srovė katodinių spindulių vamzdyje yra uždaryta išilgai kelio katodo - ekrano - grafito dangos, todėl būtent grafito danga atlieka anodo vaidmenį, nors iš katodo išskrendantys elektrodai tiesiogiai į jį nepataiko. .
Netoli vamzdžio katodo yra valdymo elektrodas (moduliatorius), kuris atlieka tą patį vaidmenį kaip ir triodo valdymo tinklelis. Keičiant valdymo elektrodo įtampą, galite pakeisti pluošto srovės dydį, o tai savo ruožtu pakeis ekrane švytinčio taško ryškumą.
Tačiau kartu su stiprinančio elektroninio vamzdžio ir katodinių spindulių vamzdžio panašumais, pastarojo veikime yra ypatybių, kurios iš esmės skiria jį nuo triodo.
Pirma, elektronai juda iš katodo į vamzdžio ekraną siauru pluoštu, o „plačiuoju priekiu“ juda iki lempos anodo.
Antra, norint sukurti ant jo vaizdą perkeliant šviečiantį tašką per ekraną, reikia keisti link ekrano skrendančių elektronų judėjimo kryptį ir taip perkelti elektronų pluoštą erdvėje.
Iš viso to išplaukia, kad svarbiausi procesai, skiriantys vamzdį nuo triodo, yra plono elektronų pluošto susidarymas ir šio pluošto nukreipimas į skirtingas puses.
Elektronų pluošto susidarymas ir fokusavimas
Elektronų pluošto formavimasis prasideda jau šalia katodinių spindulių vamzdžio katodo, kurį sudaro nedidelis nikelio cilindras su dangteliu, padengtu skleidžiančia medžiaga (šildant gerai skleidžia elektronus). Izoliuotas laidas - šildytuvas - įdedamas į cilindrą. Dėl šios katodo konstrukcijos elektronai išspinduliuojami iš daug mažesnio paviršiaus ploto nei įprastame vakuuminiame vamzdyje. Tai iš karto sukuria tam tikrą elektronų pluošto, skrendančio iš katodo, kryptingumą.
Katodinių spindulių vamzdžio katodas dedamas į šilumos skydą – metalinį cilindrą, kurio galinė dalis, nukreipta į lemputę, yra atvira. Dėl to elektronai nuo katodo juda ne visomis kryptimis, kaip būna lempoje, o tik liuminescencinio ekrano kryptimi. Tačiau, nepaisant ypatingos katodo ir šilumos ekrano konstrukcijos, judančių elektronų srautas išlieka pernelyg platus.
Staigų elektronų srauto susiaurėjimą atlieka valdymo elektrodas, kuris, nors ir atlieka valdymo tinklelio vaidmenį, struktūriškai neturi nieko bendra su tinkleliu. Valdymo elektrodas pagamintas iš katodą dengiančio cilindro, kurio galinėje dalyje padaroma kelių dešimtųjų milimetro skersmens apvali skylė.
Valdymo elektrodui taikomas reikšmingas (keleto dešimčių voltų) neigiamas poslinkis, dėl kurio jis atstumia elektronus, kurie, kaip žinoma, turi neigiamą krūvį. Veikiant neigiamai įtampai, elektronų, einančių pro siaurą valdymo elektrodo skylutę, trajektorijos (judėjimo keliai) „suspaudžiamos“ link šios skylės centro ir taip susidaro gana plonas elektronų pluoštas.
Tačiau norint, kad vamzdis veiktų normaliai, reikia ne tik sukurti elektronų pluoštą, bet ir jį sufokusuoti, t.y., užtikrinti, kad ekrane viename taške susilietų visų pluošto elektronų trajektorijos. Jei spindulys nesufokusuotas, ekrane vietoj šviesos taško atsiras gana didelė šviečianti dėmė ir dėl to vaizdas bus neryškus arba, kaip sako fotografai mėgėjai, „neryškus“.
Ryžiai. 4. Elektroninis ginklas ir jo optinė analogija.
Spindulį fokusuoja elektroninė optinė sistema, kuri judančius elektronus veikia taip pat, kaip įprastinė optika šviesos spindulius. Elektroninę optinę sistemą sudaro elektrostatiniai lęšiai (statinis fokusavimas) arba elektromagnetiniai lęšiai (magnetinis fokusavimas), kurių galutinis rezultatas yra toks pat.
Elektrostatinis lęšis yra ne kas kita, kaip (4a pav.) specialių elektrodų pagalba suformuotas elektrinis laukas, kurio įtakoje išlinksta pluošto elektronų trajektorijos. Vamzdyje su statiniu fokusavimu (4 pav., b) dažniausiai yra du lęšiai, kurių formavimui jie naudoja mums jau žinomą valdymo elektrodą, taip pat du specialius elektrodus: pirmąjį ir antrąjį anodus. Abu šie elektrodai yra metaliniai cilindrai, kartais skirtingo skersmens, į kuriuos įvedama didelė teigiama (katodo atžvilgiu) įtampa: pirmasis anodas dažniausiai būna 200-500 V, antrasis – 800-15 000 V.
Pirmasis lęšis susidaro tarp valdymo elektrodo ir pirmojo anodo. Jo optinis analogas yra trumpo židinio renkantis lęšis, susidedantis iš dviejų elementų: abipus išgaubto ir abipus įgaubto lęšio. Šis objektyvas sukuria katodo vaizdą pirmojo anodo viduje, kuris savo ruožtu projektuojamas ant vamzdžio ekrano naudojant antrąjį objektyvą.
Antrasis objektyvas yra suformuotas iš lauko tarp pirmojo ir antrojo anodo ir yra panašus į pirmąjį objektyvą, išskyrus tai, kad jo židinio nuotolis yra daug ilgesnis. Taigi pirmasis objektyvas atlieka kondensatoriaus vaidmenį, o antrasis lęšis veikia kaip pagrindinis projekcinis lęšis.
Anodų viduje yra plonos metalinės plokštės su skylutėmis centre – diafragmos, kurios pagerina lęšių fokusavimo savybes.
Pakeitus bet kurio iš trijų elektrodų, sudarančių elektrostatinius lęšius, įtampą, galite pakeisti lęšių savybes ir pasiekti gerą pluošto fokusavimą. Paprastai tai daroma keičiant įtampą pirmame anode.
Keletas žodžių apie elektrodų pavadinimus „pirmasis anodas“ ir „antrasis anodas“. Anksčiau nustatėme, kad anodo vaidmenį katodinių spindulių vamzdyje atlieka šalia ekrano esanti grafito danga. Tačiau pirmasis ir antrasis anodai, daugiausia skirti spinduliui fokusuoti, dėl to, kad juose yra didelė teigiama įtampa, pagreitina elektronus, t. Todėl šių elektrodų pavadinimai gali būti laikomi pagrįstais, juolab kad dalis elektronų, išbėgančių iš katodo, patenka ant jų.
Ryžiai. 5. Magnetinio fokusavimo vamzdelis. 1-valdymo elektrodas; 2—pirmas anodas; 3-fokusavimo ritė; 4-grafito danga; 5 – liuminescencinis ekranas; 6 – kolba.
Katodinių spindulių vamzdeliuose su magnetiniu fokusavimu (5 pav.) antrojo anodo nėra. Surenkamojo lęšio vaidmenį šiame vamzdyje atlieka magnetinis laukas. Šį lauką sudaro ritė, dengianti vamzdžio kaklą, per kurią teka nuolatinė srovė. Ritės magnetinis laukas sukuria sukamąjį elektronų judėjimą. Tuo pačiu metu elektronai dideliu greičiu juda lygiagrečiai vamzdžio ašiai link liuminescencinio ekrano, veikiami teigiamos įtampos. Dėl to elektronų trajektorijos sudaro kreivę, „panašią į spiralę.
Kai jie artėja prie ekrano, elektronų transliacinio judėjimo greitis didėja, o magnetinio lauko poveikis silpnėja. Todėl kreivės spindulys palaipsniui mažėja ir šalia ekrano elektronų pluoštas ištempiamas į ploną tiesų pluoštą. Geras fokusavimas dažniausiai pasiekiamas keičiant srovę fokusavimo ritėje, tai yra keičiant magnetinio lauko stiprumą.
Visa elektronų pluošto vamzdeliuose gaminimo sistema dažnai vadinama „elektronų pistoletu“ arba „elektronų prožektoriumi“.
Elektronų pluošto nukreipimas
Elektronų pluošto nukreipimas, taip pat jo fokusavimas, atliekami naudojant elektrinius laukus (elektrostatinė deformacija) arba naudojant magnetinius laukus (magnetinė deformacija).
Vamzdžiuose su elektrostatiniu (6a pav.) nukreipimu elektronų pluoštas, prieš atsitrenkdamas į ekraną, pereina tarp keturių plokščių metalinių elektrodų plokščių, kurios vadinamos nukreipimo plokštėmis.
Ryžiai. 6. Spindulio valdymas naudojant. a-elektrostatiniai ir b-magnetiniai laukai.
Kaip veikia katodinių spindulių vamzdis?
Katodinių spindulių vamzdžiai – elektriniai vakuuminiai įtaisai, kuriuose susidaro mažo skerspjūvio elektronų pluoštas, kurio elektronų pluoštas gali būti nukreiptas norima kryptimi ir, atsitrenkus į liuminescencinį ekraną, sukelti jam švytėjimą (5.24 pav.). Katodinių spindulių vamzdis yra elektroninis optinis keitiklis, kuris paverčia elektrinį signalą į atitinkamą vaizdą impulsinio virpesio pavidalu, atkuriamu vamzdžio ekrane. Elektronų pluoštas formuojamas elektronų prožektorius (arba elektronų pistoletas), kurį sudaro katodas ir fokusuojantys elektrodai. Pirmasis fokusavimo elektrodas, dar vadinamas moduliatorius, atlieka neigiamo poslinkio tinklelio, nukreipiančio elektronus į vamzdžio ašį, funkcijas. Pakeitus tinklelio poslinkio įtampą, paveikiamas elektronų skaičius, taigi ir ekrane gaunamo vaizdo ryškumas. Už moduliatoriaus (link ekrano) yra šie elektrodai, kurių užduotis yra sufokusuoti ir pagreitinti elektronus. Jie veikia elektroninių lęšių principu. Fokusuojantys-greitinantys elektrodai vadinami anodai ir jiems taikoma teigiama įtampa. Priklausomai nuo vamzdžio tipo, anodo įtampa svyruoja nuo kelių šimtų voltų iki kelių dešimčių kilovoltų.
Ryžiai. 5.24. Scheminis katodinių spindulių vamzdžio vaizdas:
1 - katodas; 2 - I anodas: 3 - anodas II; 4 - horizontalios nukreipimo plokštės; 5 - Elektronų spindulys; 6 - ekranas; 7 - vertikalios nukreipimo plokštės; 8 - moduliatorius
Kai kuriuose vamzdeliuose spindulys sufokusuojamas naudojant magnetinį lauką, naudojant ritinius, esančius už lempos, o ne vamzdžio viduje esančius elektrodus, kurie sukuria fokusuojantį elektrinį lauką. Spindulio nukreipimas taip pat atliekamas dviem būdais: naudojant elektrinį arba magnetinį lauką. Pirmuoju atveju į vamzdį dedamos nukreipimo plokštės, antruoju - nukreipimo ritės sumontuotos vamzdžio išorėje. Norint nukreipti tiek horizontalia, tiek vertikalia kryptimis, naudojamos vertikalios arba horizontalios spindulio nukreipimo plokštės (arba ritės).
Vamzdžio ekranas iš vidaus padengtas medžiaga – fosforu, kuris švyti veikiamas elektronų bombardavimo. Fosforai skiriasi skirtingomis švytėjimo spalvomis ir skirtingu švytėjimo laiku pasibaigus sužadinimui, kuris vadinamas posvydžio laikas. Paprastai tai svyruoja nuo sekundės dalies iki kelių valandų, priklausomai nuo vamzdžio paskirties.
Katodinių spindulių vamzdis (CRT) yra vienas termoelektroninis įrenginys, kuris, atrodo, netrukus bus baigtas naudoti. CRT naudojamas osciloskope elektriniams signalams stebėti ir, žinoma, kaip vaizdo vamzdelis televizijos imtuve ir monitorius kompiuteryje bei radare.
CRT sudaro trys pagrindiniai elementai: elektronų pistoletas, kuris yra elektronų pluošto šaltinis, pluošto nukreipimo sistema, kuri gali būti elektrostatinė arba magnetinė, ir fluorescencinis ekranas, skleidžiantis matomą šviesą toje vietoje, kur patenka elektronų pluoštas. . Visos esminės CRT su elektrostatiniu įlinkiu savybės atsispindi fig. 3.14.
Katodas skleidžia elektronus, ir jie skrenda link pirmojo anodo A v kuriai taikoma kelių tūkstančių voltų įtampa, teigiama katodo atžvilgiu. Elektronų srautas reguliuojamas tinkleliu, kurio neigiama įtampa nustatoma pagal reikiamą ryškumą. Elektronų pluoštas praeina per pirmojo anodo centre esančią angą, taip pat per antrą anodą, kuriam taikoma šiek tiek didesnė teigiama įtampa nei pirmojo anodo.
Ryžiai. 3.14. CRT su elektrostatiniu nukreipimu. Supaprastinta diagrama, prijungta prie CRT, rodo ryškumo ir fokusavimo valdiklius.
Dviejų anodų paskirtis – sukurti tarp jų elektrinį lauką jėgos linijomis, išlenktomis taip, kad visi pluošto elektronai susilietų vienoje ekrano vietoje. Potencialų skirtumas tarp anodų A 1 Ir L 2 yra pasirinktas naudojant fokusavimo valdiklį, kad ekrane būtų aiškiai sufokusuota vieta. Šis dviejų anodų dizainas gali būti laikomas elektroniniu lęšiu. Panašiai magnetinį lęšį galima sukurti pritaikius magnetinį lauką; Kai kuriuose CRT fokusavimas atliekamas tokiu būdu. Šis principas taip pat puikiai naudojamas elektroniniame mikroskope, kur elektroninių lęšių derinys gali būti naudojamas labai dideliam padidinimui, kurio skiriamoji geba yra tūkstantį kartų geresnė nei optinio mikroskopo.
Po anodų CRT elektronų pluoštas pereina tarp nukreipimo plokščių, kurioms gali būti įjungta įtampa, kad pluoštas būtų nukreiptas vertikalia kryptimi. Y o horizontalia kryptimi – X plokščių atveju. Po nukreipimo sistemos spindulys atsitrenkia į liuminescencinį ekraną, tai yra padengtą paviršių fosforo.
Iš pirmo žvilgsnio elektronai neturi kur dingti po to, kai jie atsitrenkia į ekraną, ir galima pamanyti, kad neigiamas jo krūvis padidės. Tiesą sakant, tai neįvyksta, nes pluošte esančių elektronų energijos pakanka, kad antriniai elektronai „išsitaškytų“ iš ekrano. Tada šie antriniai elektronai surenkami laidžioje dangoje ant vamzdžio sienelių. Tiesą sakant, ekraną paprastai palieka tiek daug krūvio, kad pačiame jame atsiranda kelių voltų potencialas, kuris yra teigiamas antrojo anodo atžvilgiu.
Elektrostatinis atmetimas yra standartinis daugeliui osciloskopų, tačiau yra nepatogus dideliems televizijoje naudojamiems CRT. Šiuose vamzdeliuose su didžiuliais ekranais (iki 900 mm įstrižai), norint pasiekti norimą ryškumą, reikia pagreitinti pluošte esančius elektronus iki didelės energijos (tipinės aukštos įtampos įtampos).
Ryžiai. 3.15. Televizijos kineskopuose naudojamos magnetinio nukreipimo sistemos veikimo principas.
šaltinis 25 kV). Jeigu tokiuose vamzdeliuose su labai dideliu krypimo kampu (110°) būtų naudojama elektrostatinė nukreipimo sistema, reikėtų pernelyg didelių nukreipimo įtampų. Tokiems pritaikymams magnetinis įlinkis yra standartas. Pav. 3.15 paveiksle parodyta tipinė magnetinio nukreipimo sistemos konstrukcija, kai nukreipimo laukui sukurti naudojamos ritių poros. Atkreipkite dėmesį, kad ritės ašys statmenai kryptis, kuria vyksta deformacija, priešingai nei elektrostatinės deformacijos sistemos plokščių centrinės linijos, kurios lygiagrečiai nukrypimo kryptis. Šis skirtumas pabrėžia, kad elektronai skirtingai elgiasi elektriniame ir magnetiniame laukuose.
Nuo 1902 m. Borisas Lvovičius Rosingas dirba su Browno vamzdeliu. 1907 m. liepos 25 d. jis pateikė paraišką dėl išradimo „Metodas vaizdams perduoti elektra per atstumą“. Spindulį vamzdyje nuskenavo magnetiniai laukai, o signalas buvo moduliuojamas (ryškumo pasikeitimas) naudojant kondensatorių, kuris galėjo nukreipti spindulį vertikaliai, taip pakeisdamas elektronų, patenkančių į ekraną per diafragmą, skaičių. 1911 m. gegužės 9 d. Rusijos technikos draugijos posėdyje Rosingas pademonstravo paprastų geometrinių figūrų televizijos vaizdų perdavimą ir jų priėmimą su atkūrimu CRT ekrane.
XX amžiaus pradžioje ir viduryje Vladimiras Zvorykinas, Allenas Dumontas ir kiti vaidino svarbų vaidmenį kuriant CRT.
klasifikacija
Pagal elektronų pluošto nukreipimo metodą visi CRT skirstomi į dvi grupes: su elektromagnetiniu nukreipimu (indikatoriniai CRT ir vaizdo vamzdeliai) ir su elektrostatiniu nukreipimu (oscilografiniai CRT ir labai maža dalis indikatorinių CRT).
Pagal galimybę išsaugoti įrašytą vaizdą CRT skirstomi į vamzdelius be atminties ir vamzdelius su atmintimi (indikatorius ir osciloskopas), kurių konstrukcijoje yra specialūs atminties elementai (blokai), kurių pagalba galima atkurti vieną kartą įrašytą vaizdą. daug kartų.
Pagal ekrano spalvą CRT skirstomi į vienspalvius ir daugiaspalvius. Vienspalviai gali turėti įvairių švytėjimo spalvų: baltos, žalios, mėlynos, raudonos ir kt. Daugiaspalvės pagal veikimo principą skirstomos į dvispalves ir trispalves. Dviejų spalvų - indikatoriniai CRT, ekrano švytėjimo spalva keičiasi arba perjungiant aukštą įtampą, arba keičiant elektronų pluošto srovės tankį. Trijų spalvų (pagal pirmines spalvas) - spalvoti vaizdo vamzdeliai, įvairiaspalvį ekrano švytėjimą užtikrina specialūs elektroninės-optinės sistemos dizainai, spalvų atskyrimo kaukė ir ekranas.
Oscilografiniai CRT skirstomi į žemo dažnio ir mikrobangų diapazono vamzdelius. Pastarosiose konstrukcijose naudojama gana sudėtinga elektronų pluošto nukreipimo sistema.
Vaizdo vamzdžiai skirstomi į televizorių, monitorių ir projekcinius (naudojami vaizdo projektoriuose). Monitoriaus kineskopai turi mažesnį kaukės žingsnį nei televizorių, o projekciniai kineskopai padidino ekrano ryškumą. Jie yra vienspalviai ir turi raudoną, žalią ir mėlyną ekrano spalvas.
Dizainas ir veikimo principas
Bendri principai
Juodai baltas kineskopinis prietaisas
Cilindre 9 Susidaro gilus vakuumas – pirmiausia išpumpuojamas oras, po to visos metalinės kineskopo dalys šildomos induktoriumi, kad būtų išleistos sugertos dujos, pamažu sugerti likusį orą.
Norėdami sukurti elektronų pluoštą 2 , naudojamas prietaisas, vadinamas elektronų pistoletu. Katodas 8 , šildomas siūlu 5 , skleidžia elektronus. Siekiant padidinti elektronų emisiją, katodas yra padengtas medžiaga, kuri turi mažai darbo funkciją (didžiausi CRT gamintojai tam naudoja savo patentuotas technologijas). Keičiant valdymo elektrodo įtampą ( moduliatorius) 12 galite keisti elektronų pluošto intensyvumą ir atitinkamai vaizdo ryškumą (yra ir modelių su katodiniu valdymu). Be valdymo elektrodo, šiuolaikinių CRT pistolete yra fokusavimo elektrodas (iki 1961 m. buitiniuose vaizdo vamzdeliuose buvo naudojamas elektromagnetinis fokusavimas naudojant fokusavimo ritę 3 su šerdimi 11 ), skirtas fokusuoti tašką ant kineskopo ekrano į tašką, greitinantį elektrodą, skirtą papildomam elektronų pagreičiui pistolete ir anode. Palikę ginklą, elektronai greitinami anodu 14 , kuri yra metalizuota kineskopo kūgio vidinio paviršiaus danga, sujungta su to paties pavadinimo pistoleto elektrodu. Spalvotuose vaizdo vamzdeliuose su vidiniu elektrostatiniu ekranu jis yra prijungtas prie anodo. Daugelyje ankstyvųjų modelių vaizdo vamzdžių, tokių kaip 43LK3B, kūgis buvo pagamintas iš metalo ir atvaizdavo patį anodą. Anodo įtampa svyruoja nuo 7 iki 30 kilovoltų. Daugelyje mažų oscilografinių CRT anodas yra tik vienas iš elektronų pistoleto elektrodų ir tiekiamas iki kelių šimtų voltų įtampa.
Tada sija praeina per nukreipimo sistemą 1 , kuri gali keisti spindulio kryptį (paveiksle pavaizduota magnetinio nukreipimo sistema). Televizijos CRT naudoja magnetinio nukreipimo sistemą, nes ji užtikrina didelius nukreipimo kampus. Oscilografiniuose CRT naudojama elektrostatinė nukreipimo sistema, nes ji užtikrina didesnį našumą.
Elektronų spindulys patenka į ekraną 10 , padengtas fosforu 4 . Elektronų bombarduojamas fosforas švyti, o greitai judanti kintamo ryškumo dėmė sukuria vaizdą ekrane.
Lusoforas iš elektronų įgauna neigiamą krūvį, prasideda antrinė emisija – pats fosforas pradeda skleisti elektronus. Dėl to visas vamzdis įgauna neigiamą krūvį. Kad taip neatsitiktų, per visą vamzdžio paviršių yra akvadago sluoksnis, laidus grafito pagrindu pagamintas mišinys, prijungtas prie anodo ( 6 ).
Kineskopas yra prijungtas per laidus 13 ir aukštos įtampos lizdas 7 .
Nespalvotuose televizoriuose fosforo sudėtis parenkama taip, kad jis švytėtų neutralia pilka spalva. Vaizdo terminaluose, radaruose ir kt., siekiant sumažinti akių nuovargį, fosforas dažnai būna geltonas arba žalias.
Spindulio kampas
CRT pluošto nukreipimo kampas yra didžiausias kampas tarp dviejų galimų elektronų pluošto padėčių lemputės viduje, kai ekrane vis dar matoma šviečianti dėmė. Ekrano įstrižainės (skersmens) ir CRT ilgio santykis priklauso nuo kampo. Oscilografiniams CRT paprastai yra iki 40°, o tai atsiranda dėl būtinybės padidinti pluošto jautrumą nukreipimo plokščių poveikiui ir užtikrinti įlinkio charakteristikų tiesiškumą. Pirmųjų sovietinių televizijos vamzdžių su apvaliu ekranu nukreipimo kampas buvo 50° vėlesnių nespalvotų vaizdo vamzdžių, pradedant nuo septintojo dešimtmečio, jis padidėjo iki 110° (vienas iš pirmųjų). kineskopai buvo 43LK9B). Buitiniams spalvotiems vaizdo kineskopams jis yra 90°.
Didėjant pluošto nukrypimo kampui, kineskopo matmenys ir svoris mažėja, tačiau:
- Padidėja nuskaitymo mazgų suvartojama galia. Siekiant išspręsti šią problemą, buvo sumažintas kineskopo kaklelio skersmuo, tačiau tam reikėjo pakeisti elektroninio ginklo konstrukciją.
- didėja reikalavimai nukreipimo sistemos pagaminimo ir surinkimo tikslumui, tai buvo realizuota sumontavus kineskopą su nukreipimo sistema į vientisą modulį ir sumontavus jį gamykloje.
- daugėja būtinų elementų rastrinei geometrijai ir informacijai nustatyti.
Visa tai lėmė tai, kad kai kuriose srityse vis dar naudojami 70 laipsnių vaizdo vamzdžiai. Be to, 70° kampas ir toliau naudojamas mažo dydžio juodai baltuose vaizdo vamzdeliuose (pavyzdžiui, 16LK1B), kur ilgis nevaidina tokio reikšmingo vaidmens.
Jonų spąstai
Kadangi CRT viduje neįmanoma sukurti tobulo vakuumo, kai kurios oro molekulės lieka viduje. Susidūrę su elektronais, susidaro jonai, kurie, turėdami daug kartų didesnę masę už elektronų masę, praktiškai nenukrypsta, palaipsniui išdegindami fosforą ekrano centre ir suformuodami vadinamąją jonų dėmę. Siekiant kovoti su tuo, iki septintojo dešimtmečio vidurio buvo naudojamas „jonų gaudyklės“ principas: elektronų pistoleto ašis buvo tam tikru kampu kineskopo ašies atžvilgiu, o išorėje esantis reguliuojamas magnetas suteikė lauką, kuris pasuko elektronų srautas link ašies. Masyvūs jonai, judėdami tiesia linija, pateko į patį spąstus.
Tačiau ši konstrukcija privertė padidinti kineskopo kaklelio skersmenį, dėl ko padidėjo reikiama galia nukreipimo sistemos ritėse.
Septintojo dešimtmečio pradžioje buvo sukurtas naujas fosforo apsaugos metodas: ekrano aliuminavimas, kuris taip pat padvigubino maksimalų kineskopo ryškumą, todėl nereikėjo jonų gaudyklės.
Vėlavimas tiekiant įtampą į anodą arba moduliatorių
Televizoriuje, kurio horizontalus skenavimas atliekamas naudojant lempas, įtampa prie kineskopo anodo atsiranda tik įšilus išėjimo horizontalaus skenavimo lempai ir slopintuvo diodui. Iki to laiko kineskopo šiluma jau atšilo.
Visų puslaidininkių grandinių įvedimas į horizontalius skenavimo įrenginius sukėlė pagreitinto kineskopo katodų susidėvėjimo problemą dėl įtampos tiekimo kineskopo anodui kartu su įjungimu. Siekiant kovoti su šiuo reiškiniu, buvo sukurti mėgėjų vienetai, kurie vėluoja tiekti įtampą kineskopo anodui arba moduliatoriui. Įdomu tai, kad kai kuriuose iš jų, nepaisant to, kad jie skirti montuoti į puslaidininkinius televizorius, radijo vamzdis naudojamas kaip vėlinimo elementas. Vėliau pradėti gaminti pramoniniai televizoriai, kuriuose iš pradžių buvo numatytas toks vėlavimas.
Nuskaityti
Kad ekrane būtų sukurtas vaizdas, elektronų spindulys turi nuolat prasiskverbti per ekraną dideliu dažniu – ne mažiau kaip 25 kartus per sekundę. Šis procesas vadinamas šluoti. Yra keli būdai nuskaityti vaizdą.
Rastrinis nuskaitymas
Elektronų pluoštas eilėmis praeina per visą ekraną. Yra dvi parinktys:
- 1-2-3-4-5-… (interlaced scanning);
- 1-3-5-7-…, tada 2-4-6-8-… (susipylusi).
Vektorinis nuskaitymas
Elektronų pluoštas eina išilgai vaizdo linijų. Vektorinis nuskaitymas buvo naudojamas Vectrex žaidimų konsolėje.
Nuskaitykite radaro ekrane
Jei naudojamas visapusis žiūrėjimo ekranas, vadinamasis. typetron, elektronų pluoštas eina išilgai ekrano spindulių (ekranas turi apskritimo formą). Paslaugos informacija daugeliu atvejų (skaičiai, raidės, topografiniai ženklai) papildomai dislokuojama per ženklų matricą (esančią elektronų pluošto pistolete).
Spalvoti vaizdo vamzdeliai
Spalvotas kineskopas. 1 – elektroniniai ginklai. 2 – elektronų spinduliai. 3 - Fokusavimo ritė. 4 - Nukreipimo ritės. 5 - anodas. 6 - Kaukė, kurios dėka raudonas spindulys atsitrenkia į raudoną fosforą ir pan. 7 - Raudoni, žali ir mėlyni fosforo grūdeliai. 8 - Kaukės ir fosforo grūdeliai (padidinti).
Spalvotas kineskopas nuo juodai balto skiriasi tuo, kad turi tris pistoletus – „raudoną“, „žalią“ ir „mėlyną“ ( 1 ). Atitinkamai, į ekraną 7 Tam tikra tvarka naudojami trys fosforo tipai - raudona, žalia ir mėlyna ( 8 ).
Priklausomai nuo naudojamos kaukės tipo, pistoletai kineskopo kakle yra delta formos (lygiakraščio trikampio kampuose) arba plokštumos (toje pačioje linijoje). Kai kurie to paties pavadinimo elektrodai iš skirtingų elektronų patrankų yra sujungti laidininkais kineskopo viduje. Tai greitinantys elektrodai, fokusavimo elektrodai, šildytuvai (sujungti lygiagrečiai) ir dažnai moduliatoriai. Ši priemonė yra būtina norint išsaugoti kineskopo išėjimų skaičių dėl ribotų jo kaklo matmenų.
Tik raudono pistoleto spindulys atsitrenkia į raudoną fosforą, tik žalio pistoleto spindulys patenka į žalią ir tt Tai pasiekiama tarp ginklų ir ekrano įrengiant metalinę tinklelį, vadinamą kaukė (6 ). Šiuolaikiniuose vaizdo vamzdeliuose kaukė pagaminta iš invaro, plieno, turinčio mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, tipo.
Kaukių tipai
Yra dviejų tipų kaukės:
Tarp šių kaukių nėra aiškaus lyderio: šešėlinė suteikia aukštos kokybės linijas, o diafragma suteikia sodresnių spalvų ir didelį efektyvumą. Plyšys sujungia šešėlio ir diafragmos pranašumus, tačiau yra linkęs į muare.
Kuo mažesni fosforo elementai, tuo geresnę vaizdo kokybę vamzdis gali sukurti. Vaizdo kokybės rodiklis yra kaukės žingsnis.
- Šešėlių grotelėms kaukės žingsnis yra atstumas tarp dviejų artimiausių kaukės angų (atitinkamai atstumas tarp dviejų artimiausių tos pačios spalvos fosforo elementų).
- Diafragmos ir plyšio grotelėms kaukės žingsnis apibrėžiamas kaip horizontalus atstumas tarp kaukės plyšių (atitinkamai horizontalus atstumas tarp vertikalių tos pačios spalvos fosforo juostų).
Šiuolaikiniuose CRT monitoriuose kaukės žingsnis yra 0,25 mm. Televizijos vaizdo vamzdeliuose, kuriuose vaizdas matomas iš didesnio atstumo, yra maždaug 0,8 mm žingsniai.
Spindulių konvergencija
Kadangi plokščiuose vaizdo vamzdeliuose ekrano kreivio spindulys yra daug didesnis nei atstumas nuo jo iki elektroninės optinės sistemos iki begalybės, o nenaudojant specialių priemonių, spalvoto vaizdo vamzdžio spindulių susikirtimo taškas. yra pastoviu atstumu nuo elektronų patrankų, būtina užtikrinti, kad šis taškas būtų tiksliai šešėlio kaukės paviršiuje, kitaip atsiras trijų vaizdo spalvų komponentų nesutapimas, kuris padidės nuo ekrano centro iki kraštus. Kad taip neatsitiktų, elektronų pluoštai turi būti tinkamai pakreipti. Vaizdo vamzdeliuose su trikampio formos pistoletų išdėstymu tai atlieka speciali elektromagnetinė sistema, atskirai valdoma įrenginiu, kuris senuose televizoriuose buvo patalpintas į atskirą bloką - maišymo bloką - periodiniams reguliavimui. Vaizdo vamzdeliuose su plokščiu pistoletų išdėstymu reguliavimas atliekamas naudojant specialius magnetus, esančius ant vaizdo vamzdžio kaklelio. Laikui bėgant, ypač vaizdo kineskopuose su trikampio formos elektronų patrankų išdėstymu, konvergencija sutrinka ir reikalauja papildomo reguliavimo. Dauguma kompiuterių remonto įmonių siūlo monitorių atkūrimo paslaugą.
Išmagnetinimas
Būtinas spalvotuose vaizdo vamzdeliuose, kad būtų pašalintas liekamasis arba atsitiktinis šešėlių kaukės ir elektrostatinio ekrano įmagnetinimas, turintis įtakos vaizdo kokybei.
Išmagnetinimas atsiranda dėl atsiradimo vadinamojoje išmagnetinimo kilpoje - žiedo formos lanksčios didelio skersmens ritės, esančios kineskopo paviršiuje - greitai kintančio slopinamo magnetinio lauko impulso. Siekiant užtikrinti, kad ši srovė palaipsniui mažėtų įjungus televizorių, naudojami termistoriai. Daugelyje monitorių, be termistorių, yra relė, kuri, pasibaigus kineskopo išmagnetinimo procesui, išjungia šios grandinės maitinimą, kad termistorius atvėstų. Po to galite naudoti specialų klavišą arba, dažniau, specialią komandą monitoriaus meniu, kad suaktyvintumėte šią relę ir bet kuriuo metu atliktumėte pakartotinį išmagnetinimą, neišjungdami ir neįjungdami monitoriaus maitinimo.
Trineskopas
Trineskopas – tai dizainas, sudarytas iš trijų nespalvotų vaizdo vamzdžių, šviesos filtrų ir peršviečiamų veidrodžių (arba dichroinių veidrodžių, kurie sujungia permatomų veidrodžių ir filtrų funkcijas), naudojami spalvotam vaizdui gauti.
Taikymas
CRT naudojami rastrinio vaizdo formavimo sistemose: įvairių tipų televizoriuose, monitoriuose, vaizdo sistemose.
Oscilografiniai CRT dažniausiai naudojami funkcinių priklausomybių rodymo sistemose: osciloskopuose, vobuloskopuose, taip pat kaip rodymo įrenginys radiolokacinėse stotyse, specialios paskirties įrenginiuose; sovietiniais metais jos buvo naudojamos ir kaip vaizdinės priemonės tiriant elektronų pluošto prietaisų konstrukciją apskritai.
Simbolių spausdinimo CRT naudojami įvairiose specialios paskirties įrangoje.
Pažymėjimas ir žymėjimas
Buitinių CRT žymėjimą sudaro keturi elementai:
- Pirmasis elementas: skaičius, nurodantis stačiakampio įstrižainę arba apvalaus ekrano skersmenį centimetrais;
- Antrasis elementas: dvi raidės, nurodančios, kad CRT priklauso tam tikram dizaino tipui. LC - kineskopas, LM - vamzdis su elektromagnetinio pluošto nukreipimu, LO - vamzdis su elektrostatinio pluošto nukreipimu, LN - vamzdeliai su atmintimi (indikatorius ir oscilografinis);
- Trečiasis elementas: skaičius, nurodantis tam tikro vamzdžio modelio numerį su tam tikra įstrižaine, o osciloskopo vamzdžių mikrobangų diapazone numeracija prasideda skaičiumi 101;
- Ketvirtasis elementas: raidė, nurodanti ekrano švytėjimo spalvą. C - spalvotas, B - baltas švytėjimas, I - žalias švytėjimas, B - geltonai žalias švytėjimas, C - oranžinis švytėjimas, P - raudonas švytėjimas, A - mėlynas švytėjimas. X – žymi pavyzdį, kurio apšvietimo parametrai yra prastesni, palyginti su prototipu.
Ypatingais atvejais prie pavadinimo gali būti pridėtas penktasis elementas, kuriame pateikiama papildoma informacija.
Pavyzdys: 50LK2B – juodai baltas kineskopas, kurio ekrano įstrižainė 50 cm, antrasis modelis, 3LO1I – osciloskopo vamzdis, kurio žalio ekrano skersmuo 3 cm, pirmasis modelis.
Poveikis sveikatai
Elektromagnetinė radiacija
Šią spinduliuotę sukuria ne pats kineskopas, o nukreipimo sistema. Vamzdžiai su elektrostatiniu įlinkiu, ypač osciloskopai, jo neišskiria.
Monitoriaus vaizdo vamzdeliuose, siekiant slopinti šią spinduliuotę, nukreipimo sistema dažnai yra padengta ferito kaušeliais. Televizijos vaizdo vamzdeliams toks ekranavimas nereikalingas, nes žiūrovas paprastai sėdi daug didesniu atstumu nuo televizoriaus nei nuo monitoriaus.
Jonizuojanti radiacija
CRT yra dviejų tipų jonizuojančiosios spinduliuotės.
Pirmasis iš jų yra pats elektronų pluoštas, kuris iš esmės yra mažos energijos beta dalelių (25 keV) srautas. Ši spinduliuotė nepatenka į lauką ir nekelia pavojaus naudotojui.
Antrasis yra bremsstrahlung rentgeno spinduliuotė, kuri atsiranda, kai ekranas yra bombarduojamas elektronais. Siekiant sumažinti šios spinduliuotės išeigą iki visiškai saugaus lygio, stiklas yra legiruotas švinu (žr. toliau). Tačiau sugedus televizoriui ar monitoriui, dėl kurio labai padidėtų anodo įtampa, šios spinduliuotės lygis gali padidėti iki pastebimo lygio. Siekiant užkirsti kelią tokioms situacijoms, linijos nuskaitymo įrenginiai aprūpinti apsauginiais blokais.
Vidaus ir užsienio spalvotuose televizoriuose, pagamintuose iki aštuntojo dešimtmečio vidurio, galima rasti papildomų rentgeno spinduliuotės šaltinių – stabilizuojančių triodų, sujungtų lygiagrečiai su kineskopu ir naudojamų anodo įtampai, taigi ir vaizdo dydžiui, stabilizuoti. Raduga-5 ir Rubin-401-1 televizoriai naudoja 6S20S triodus, o ankstyvieji ULPTsT modeliai naudoja GP-5. Kadangi tokio triodo indo stiklas yra daug plonesnis nei kineskopo ir nėra legiruotas švinu, tai yra daug intensyvesnis rentgeno spinduliuotės šaltinis nei pats kineskopas, todėl dedamas į specialų plieną. ekranas. Vėlesniuose ULPTST televizorių modeliuose naudojami kiti aukštos įtampos stabilizavimo metodai ir šis rentgeno spinduliuotės šaltinis neįtraukiamas.
Mirgėjimas
Mitsubishi Diamond Pro 750SB monitorius (1024x768, 100 Hz), nufilmuotas 1/1000 s užrakto greičiu. Ryškumas yra dirbtinai didelis; rodo tikrąjį vaizdo ryškumą skirtinguose ekrano taškuose.
CRT monitoriaus spindulys, sudarydamas vaizdą ekrane, sukelia fosforo dalelių švytėjimą. Prieš susiformuojant kitam kadrui, šios dalelės turi laiko užgesti, todėl galima pastebėti „ekrano mirgėjimą“. Kuo didesnis kadrų dažnis, tuo mažiau pastebimas mirgėjimas. Žemas dažnis sukelia akių nuovargį ir kenkia sveikatai.
Daugumoje televizorių, pagrįstų katodinių spindulių vamzdžiu, kas sekundę keičiasi 25 kadrai, o tai, atsižvelgiant į susipynę skenavimą, yra 50 laukų (pusių kadrų) per sekundę (Hz). Šiuolaikiniuose televizorių modeliuose šis dažnis dirbtinai padidinamas iki 100 hercų. Dirbant už monitoriaus ekrano, mirgėjimas jaučiamas stipriau, nes atstumas nuo akių iki kineskopo yra daug mažesnis nei žiūrint televizorių. Mažiausias rekomenduojamas monitoriaus atnaujinimo dažnis yra 85 Hz. Ankstyvieji monitorių modeliai neleidžia dirbti su didesniu nei 70–75 Hz nuskaitymo dažniu. CRT mirgėjimas gali būti aiškiai matomas esant periferiniam regėjimui.
Neryškus vaizdas
Vaizdas ant katodinių spindulių vamzdžio yra neryškus, palyginti su kitų tipų ekranais. Manoma, kad neryškūs vaizdai yra vienas iš veiksnių, lemiančių vartotojo akių nuovargį. Kita vertus, naudojant aukštos kokybės monitorius, suliejimas neturi stipraus poveikio žmogaus sveikatai, o pats suliejimo efektas leidžia išvengti ekrano šrifto išlyginimo monitoriuje, kuris atsispindi vaizdo kokybei. LCD monitoriams nėra būdingo šrifto iškraipymo.
Aukštos įtampos
CRT veikimui naudoja aukštą įtampą. Jei nesiimsite jokių priemonių, šimtų voltų liekamoji įtampa CRT ir laidų grandinėse gali išlikti kelias savaites. Todėl į grandines pridedami iškrovos rezistoriai, dėl kurių televizorius per kelias minutes po jo išjungimo tampa visiškai saugus.
Priešingai populiariems įsitikinimams, CRT anodo įtampa negali nužudyti žmogaus dėl mažos įtampos keitiklio galios – bus tik pastebimas smūgis. Tačiau tai gali būti ir mirtina, jei žmogus turi širdies ydų. Jis taip pat gali sukelti sužalojimą, įskaitant mirtį, netiesiogiai, kai žmogus atitraukia ranką ir paliečia kitas televizoriaus ir monitoriaus grandines, kuriose yra itin pavojinga gyvybei įtampa, kuri yra visuose televizorių ir monitorių modeliuose, kuriuose naudojami CRT, taip pat įskaitant grynai mechaninius sužalojimus, susijusius su staigiu nekontroliuojamu kritimu dėl elektros spazmo.
Toksiškos medžiagos
Bet kurioje elektronikoje (įskaitant CRT) yra sveikatai ir aplinkai kenksmingų medžiagų. Tarp jų: bario junginiai katoduose, fosforai.
Naudoti CRT daugelyje šalių laikomi pavojingomis atliekomis ir turi būti perdirbami arba šalinami į atskirus sąvartynus.
CRT sprogimas
Kadangi kineskopo viduje yra vakuumas, dėl oro slėgio vien 17 colių monitoriaus ekranui tenka apie 800 kg apkrova – miniautomobilio svoris. Dėl konstrukcijos slėgis CRT ekrane ir kūgyje yra teigiamas, o ekrano šone – neigiamas, todėl kyla sprogimo pavojus. Dirbant su ankstyvaisiais vaizdo vamzdžių modeliais, saugos taisyklės reikalavo naudoti apsaugines pirštines, kaukę ir akinius. Televizoriuje prieš kineskopo ekraną buvo sumontuotas stiklinis apsauginis ekranas, o kraštuose – metalinė apsauginė kaukė.
Nuo septintojo dešimtmečio antrosios pusės pavojinga vaizdo vamzdžio dalis buvo uždengta specialiu metaliniu sprogimui atspariu tvarsčiu, pagamintu iš metalo štampuotos konstrukcijos arba suvyniotu keliais sluoksniais juostos. Toks tvarstis pašalina savaiminio sprogimo galimybę. Kai kuriuose vaizdo kineskopų modeliuose ekranui uždengti papildomai buvo naudojama apsauginė plėvelė.
Nepaisant to, kad naudojamos apsaugos sistemos, neatmetama galimybė, kad žmonės bus sužaloti nuo skeveldrų, kai tyčia sulaužomas kineskopas. Atsižvelgiant į tai, naikinant pastarąjį, saugumo sumetimais pirmiausia sulaužomas pratęsimas - technologinis stiklinis vamzdis kaklo gale po plastikiniu pagrindu, per kurį gamybos metu išpumpuojamas oras.
Mažo dydžio CRT ir vaizdo kineskopai, kurių ekrano skersmuo arba įstrižainė iki 15 cm, nekelia pavojaus ir neturi sprogimui atsparių įtaisų.
Kitų tipų elektronų pluošto įtaisai
Be kineskopo, katodinių spindulių prietaisai apima:
- Kvantoskopas (lazerinis kineskopas), kineskopo tipas, kurio ekranas yra puslaidininkinių lazerių, pumpuojamų elektronų pluoštu, matrica. Kvantoskopai naudojami vaizdo projektoriuose.
- Ženklų spausdinimo katodinių spindulių vamzdis.
- Radarų indikatoriuose naudojami indikatoriniai katodinių spindulių vamzdžiai.
- Sandėliavimo katodinių spindulių vamzdis.
- Graphecon
- Perduodamas televizijos vamzdis šviesos vaizdus paverčia elektriniais signalais.
- Monoskopas yra perduodantis katodinių spindulių vamzdis, kuris paverčia vieną vaizdą, padarytą tiesiai ant fotokatodo, į elektrinį signalą. Naudojamas televizijos bandymo lentelės vaizdams perduoti (pavyzdžiui, TIT-0249).
- Kadroscope yra katodinių spindulių vamzdis su matomu vaizdu, skirtas skenavimo blokams reguliuoti ir spinduliui fokusuoti įrangoje naudojant katodinių spindulių vamzdžius be matomo vaizdo (grafekonai, monoskopai, potencialoskopai). Rėmo matmenys yra panašūs į įrangoje naudojamą katodinių spindulių vamzdį. Be to, pagrindinis CRT ir rėminis taikiklis parenkami pagal parametrus labai tiksliai ir tiekiami tik komplekte. Nustatant vietoj pagrindinio vamzdžio prijungiamas rėminis skopas.
taip pat žr
Pastabos
Literatūra
- D. Briliantovas, F. Ignatovas, V. Vodyčko. Vieno spindulio spalvotas kineskopas - chromoskopas 25ЛК1Ц. Radijas Nr. 9, 1976. P. 32, 33.
Nuorodos
- S. V. Novakovskis. 90 metų elektroninei televizijai // Electrosvyaz Nr. 6, 1997
- P. Sokolovas. Monitoriai // iXBT, 1999 m
- Mary Bellis. Katodinių spindulių vamzdžio istorija // Apie:Išradėjai
- Jevgenijus Kozlovskis. Senas draugas geresnis "Computerra" Nr. 692, 2007 06 27
- Mukhin I. A. Kaip pasirinkti CRT monitorių Kompiuterių verslo rinka Nr. 49(286), 2004 m. lapkritis-gruodis. P. 366-371
| Pasyvi kietoji būsena | Rezistorius Kintamasis rezistorius Žoliapjovės rezistorius Varistorius Kondensatorius Induktyvumas Kvarcinis rezonatorius· Lydusis saugiklis · Savaime atsistatantis saugiklis Transformatorius |
|---|---|
| Aktyvi kietoji būsena | Diodas· LED · Fotodiodas · Puslaidininkinis lazeris · Schottky diodas· Zener diodas · Stabilizatorius · Varicap · Varicond |
Federalinė švietimo agentūra
Kuzbaso valstybinė pedagoginė akademija
Gamybos procesų automatizavimo katedra
Esė
radijo inžinerijoje
Tema:Oscilografinis katodinių spindulių vamzdis. Televizijos kineskopų perdavimas
Elektronų pluošto indikatoriai
1.1 Pagrindiniai CRT parametrai
1.2 Osciloskopo elektronų vamzdžiai
II. Televizijos kineskopų perdavimas
2.1 Televizijos kineskopų perdavimas su krūvio kaupimu
2.1.1 Ikonoskopas
2.1.2 Superikonoskopas
2.1.3 Ortikonas
2.1.4 Superorthikon
2.1.5 Vidicon
Bibliografija
aš. Elektronų pluošto indikatoriai
Elektronų pluoštas yra elektroninis vakuuminis įtaisas, kuriame naudojamas elektronų srautas, koncentruotas pluošto arba pluoštų pluošto pavidalu.
Katodinių spindulių įtaisai, kurių vamzdžio forma yra ištiesta pluošto kryptimi, vadinami katodinių spindulių vamzdžiais (CRT). Elektronų šaltinis CRT yra šildomas katodas. Katodo skleidžiami elektronai surenkami į siaurą spindulį specialių elektrodų arba ritinių su srove elektriniu ar magnetiniu lauku. Elektronų spindulys sufokusuojamas į ekraną, kurio gamybai stiklinio vamzdžio vidus yra padengtas fosforu – medžiaga, kuri gali švytėti, kai yra bombarduojama elektronais. Pro baliono stiklą matomos dėmės padėtis ekrane gali būti reguliuojama nukreipiant elektronų srautą, veikiant jį specialių (atkreipiančių) elektrodų ar ritinių elektriniu ar magnetiniu lauku su srove. Jeigu elektronų pluoštas formuojamas ir valdomas naudojant elektrostatinius laukus, tai toks prietaisas vadinamas elektrostatiniu būdu valdomu CRT. Jeigu šiems tikslams naudojami ne tik elektrostatiniai, bet ir magnetiniai laukai, tai įrenginys vadinamas magnetiniu būdu valdomu CRT.
Scheminė katodinių spindulių vamzdžio iliustracija
1 pav
1 paveiksle schematiškai pavaizduotas CRT įrenginys. Vamzdžio elementai dedami į stiklinį indą, iš kurio ištraukiamas oras iki liekamojo 1-10 μPa slėgio. Be elektronų pistoleto, kurį sudaro katodas 1, tinklelis 2 ir greitinantis elektrodas 3, elektronų spindulių vamzdis turi magnetinio nukreipimo ir fokusavimo sistemą 5 bei nukreipimo elektrodus 4, kurie leidžia nukreipti elektronų spindulį į įvairius taškai vidiniame ekrano 9 paviršiuje, kuriame yra metalinis anodo tinklelis 8 su laidžiu fosforo sluoksniu. Įtampa į anodo tinklelį su fosforu perduodama per aukštos įtampos įvestį 7. Elektronų pluoštas, dideliu greičiu krentantis ant fosforo, sukelia jo švytėjimą, o ekrane matomas šviečiantis elektronų pluošto vaizdas.
Šiuolaikinės fokusavimo sistemos užtikrina, kad šviesos taško skersmuo ekrane yra mažesnis nei 0,1 mm. Visa elektrodų sistema, sudaranti elektronų spindulį, yra sumontuota ant laikiklių (traversų) ir sudaro vieną įrenginį, vadinamą elektronų prožektoriumi. Šviečiančios dėmės padėčiai ekrane valdyti naudojamos dvi poros specialių elektrodų - nukreipiančios plokštės, išdėstytos viena kitai statmenai. Keičiant potencialų skirtumą tarp kiekvienos poros plokščių, galima keisti elektronų pluošto padėtį viena kitai statmenose plokštumose dėl nukreipiančių plokščių elektrostatinių laukų poveikio elektronams. Specialūs generatoriai osciloskopuose ir televizoriuose generuoja tiesiškai kintančią įtampą, kuri nukreipiama į nukreipimo elektrodus ir sukuria vertikalų ir horizontalų vaizdo nuskaitymą. Dėl to ekrane gaunamas dvimatis vaizdo vaizdas.
Magnetiniu būdu valdomas CRT turi tą patį elektroninį prožektorius kaip ir elektrostatiškai valdomas CRT, išskyrus antrą anodą. Vietoj to naudojama trumpa ritė (fokusuojant) su srove, dedama ant vamzdžio kaklelio šalia pirmojo anodo. Nevienodas fokusavimo ritės magnetinis laukas, veikiantis elektronus, veikia kaip antrasis anodas elektrostatinio fokusavimo vamzdyje.
Nukreipimo sistema magnetiniu būdu valdomame vamzdyje yra dviejų porų nukreipimo ritinių, taip pat dedama ant vamzdžio kaklelio tarp fokusavimo ritės ir ekrano. Dviejų ritių porų magnetiniai laukai yra vienas kitam statmeni, todėl galima valdyti elektronų pluošto padėtį, kai kinta ritėse esanti srovė. Magnetinės nukreipimo sistemos naudojamos vamzdeliuose su dideliu anodo potencialu, būtinu dideliam ekrano ryškumui pasiekti, ypač televizijos priėmimo vamzdeliuose – vaizdo kineskopuose. Kadangi magnetinio nukreipimo sistema yra už CRT cilindro ribų, ją patogu pasukti aplink CRT ašį, keičiant ašių padėtį ekrane, o tai svarbu kai kuriose programose, pavyzdžiui, radaro ekranuose. Kita vertus, magnetinio nukreipimo sistema yra inercesnė nei elektrostatinė ir neleidžia pluoštui judėti didesniu nei 10-20 kHz dažniu. Todėl osciloskopai – prietaisai, skirti stebėti elektros signalų pokyčius laikui bėgant CRT ekrane – naudoja elektrostatiškai valdomus vamzdelius. Atkreipkite dėmesį, kad yra CRT su elektrostatiniu fokusavimu ir magnetiniu nukreipimu.
1.1 PagrindinisgalimybėsCRT
Ekrano švytėjimo spalva gali skirtis priklausomai nuo fosforo sudėties. Dažniausiai naudojami baltos, žalios, mėlynos ir violetinės spalvos ekranai, tačiau yra ir geltonos, mėlynos, raudonos ir oranžinės spalvos CRT.
Uždegimas yra laikas, kurio reikia, kad švytėjimo ryškumas sumažėtų nuo vardinio iki pradinio, kai nutrūksta elektroninis ekrano bombardavimas. Švytėjimas skirstomas į penkias grupes: nuo labai trumpo (mažiau nei 10 -5 s) iki labai ilgo (daugiau nei 16 s).
Rezoliucija yra šviesios sufokusuotos linijos plotis ekrane arba mažiausias šviesos taško skersmuo.
Ekrano ryškumas – tai 1 m 2 ekrano skleidžiamos šviesos intensyvumas normalia jo paviršiaus kryptimi. Deformacijos jautrumas – tai taško poslinkio ekrane santykis su nukreipimo įtampos arba magnetinio lauko stiprumo verte.
CRT yra įvairių tipų: oscilografiniai CRT, priimantys televizijos vamzdžiai, siunčiantys televizoriai ir kt. Savo darbe nagrinėsiu oscilografinio CRT ir transliuojančių televizijos kineskopų konstrukciją ir veikimo principą.
1.2 Osciloskopo katodinių spindulių lempos
Osciloskopo vamzdeliai skirti užfiksuoti elektrinių signalų vaizdus ekrane. Paprastai tai yra elektrostatiškai valdomi CRT, kuriuose stebėjimui naudojama žalia ekrano spalva, o fotografuojant – žalsvai mėlyna arba mėlyna. Greitiems periodiniams procesams stebėti naudojami CRT su padidintu ryškumu ir trumpu švytėjimu (ne daugiau kaip 0,01 s). Lėtus periodinius ir pavienius greitus procesus geriausiai galima stebėti CRT ekranuose su ilgu švytėjimu (0,1–16 s). Oscilografiniai CRT yra su apvaliais ir stačiakampiais ekranais, kurių dydis svyruoja nuo 14x14 iki 254 mm skersmens. Norint vienu metu stebėti du ar daugiau procesų, gaminami kelių spindulių CRT, kuriuose montuojami du (ar daugiau) nepriklausomi elektroniniai prožektoriai su atitinkamomis nukreipimo sistemomis. Prožektoriai sumontuoti taip, kad ašys susikirstų ekrano centre.
II. Televizijos kineskopų perdavimas
Perduodantys televizijos vamzdžiai ir sistemos paverčia perduodamų objektų vaizdus elektriniais signalais. Remiantis perdavimo objektų vaizdų pavertimo elektriniais signalais metodu, perduodantys televizijos vamzdžiai ir sistemos skirstomos į momentinius vamzdelius ir sistemas bei vamzdelius su krūvio kaupimu.
Pirmuoju atveju elektrinio signalo dydį lemia šviesos srautas, kuris tam tikru laiko momentu patenka arba į fotoelemento katodą, arba į siunčiančiojo televizijos vamzdžio elementariąją fotokatodo sekciją. Antruoju atveju šviesos energija kadro skenavimo laikotarpiu paverčiama elektros krūviais ant siunčiančio televizijos vamzdžio saugojimo elemento (taikinio). Elektrinių krūvių pasiskirstymas taikinyje atitinka šviesos ir šešėlio pasiskirstymą per perduodamo objekto paviršių. Taikinio elektros krūvių visuma vadinama potencialiu reljefu. Elektronų pluoštas periodiškai apeina visas elementarias taikinio sritis ir nurašo potencialų reljefą. Tokiu atveju naudingoji signalo įtampa išleidžiama esant apkrovos varžai. Antrojo tipo vamzdeliai, t.y. su sukaupta šviesos energija, turi didesnį efektyvumą nei pirmojo tipo vamzdžiai, todėl jie plačiai naudojami televizijoje. Štai kodėl aš išsamiau apsvarstysiu antrojo tipo vamzdžių struktūrą ir tipus.
Televizijos kineskopų perdavimas su krūvio kaupimu
Ikonoskopas
Svarbiausia ikonoskopo dalis (1a pav.) yra mozaika, kurią sudaro plonas 0,025 mm storio žėručio lapas. Vienoje žėručio pusėje nusėda daug mažų sidabro grūdelių 4, izoliuotų vienas nuo kito, oksiduotų ir apdorotų cezio garais.
