Oscillografische kathodestraalbuis. Hoe werkt een kathodestraalbuis?

Elektrostatische controle

Laten we eens kijken naar een CRT-apparaat met elektrostatische controle (Fig. 2.12.) :

Figuur 2.12. Elektrostatisch gestuurde kathodestraalbuis.

Het eenvoudigste elektronenkanon omvat: een kathode, een stuurelektrode en de eerste en tweede anode.

Kathode ontworpen om een ​​stroom van elektronen te creëren. Meestal gebruiken CRT's een met oxide verwarmde kathode, gemaakt in de vorm van een kleine nikkelcilinder met een verwarmingselement erin. De actieve laag wordt op de bodem van de cilinder aangebracht. De kathode heeft dus een vlak emitterend oppervlak en elektronen worden in een smalle bundel naar het scherm geëmitteerd. De kathodeleiding wordt gewoonlijk binnen de houder met één uiteinde van de gloeidraad verbonden.

Controle-elektrode, of modulator, is ontworpen om de helderheid van een lichtgevende plek op het scherm aan te passen. De stuurelektrode is gemaakt in de vorm van een nikkelcilinder die de kathode omringt. De cilinder heeft een gat (diafragma) waardoor elektronen die door de kathode worden uitgezonden, passeren.

Op de stuurelektrode wordt een kleine negatieve spanning ten opzichte van de kathode aangelegd. Door deze spanning te veranderen, kunt u de hoeveelheid straalstroom aanpassen en daarmee de helderheid van de lichtgevende vlek op het buisscherm wijzigen.

Eerste anode Het is een cilinder met twee of drie membranen.

De invloed van de stuurelektrode en de eerste anode op de bundelstroom is vergelijkbaar met de invloed van het stuurrooster en de anode op de anodestroom in vacuümbuizen.

Tweede anode ook gemaakt in de vorm van een cilinder, maar met een iets grotere diameter dan de eerste. Deze anode heeft meestal een enkel diafragma.

Aan de eerste anode wordt een spanning van de orde van grootte aangelegd 300-1000 V(ten opzichte van de kathode). Op de tweede anode wordt een hogere spanning aangelegd ( 1000-16000 V).

Laten we het werkingsprincipe van de buis eens bekijken. De verwarmde kathode zendt elektronen uit. Onder invloed van het tussen de eerste anode en de kathode aanwezige elektrische veld worden de elektronen versneld en vliegen door de diafragma's in de eerste anode. Elektronen komen uit de eerste anode in de vorm van een smal divergerende bundel.

Het elektrische veld tussen de eerste en tweede anode wordt genoemd scherpstellen. Het verandert het traject van de elektronen zodat de elektronen bij het verlaten van de tweede anode dichter bij de as van de buis komen. In de ruimte tussen de tweede anode en het scherm bewegen elektronen door traagheid als gevolg van de energie die wordt verkregen in de versnellende velden van het elektronenkanon.

Door de potentiaal van de eerste anode te veranderen, kan de sterkte van het focusseringsveld zodanig worden aangepast dat de trajecten van alle elektronen elkaar op het scherm kruisen. Wanneer elektronen op de schermen vallen, wordt de kinetische energie gedeeltelijk omgezet in licht, waardoor een lichtgevend punt (vlek) op het scherm ontstaat.

Elektronen die op het scherm vallen, elimineren secundaire elektronen uit het schermmateriaal, die worden opgevangen door de geleidende grafietlaag ( aquadag), aangebracht op het binnenoppervlak van de cilinder. Bovendien speelt de aquadag de rol van een elektrostatisch scherm en beschermt hij de elektronenstroom van de buis tegen de effecten van externe elektrische velden, omdat deze is verbonden met de tweede anode van de buis en daarmee is geaard.

Diafragma's in anodes dragen bij aan het verkleinen van de elektronenbundel, omdat ze elektronen onderscheppen die sterk afwijken van de as van de buis.

Twee paar afbuigplaten wanneer er stuur- (modulerende) spanningen op worden toegepast, zorgen ze voor het optreden tussen de overeenkomstige platen X-X En Oeh potentiaalverschillen die de beweging van een gefocusseerde elektronenbundel naar het gewenste punt op het scherm regelen om het vereiste beeld te verkrijgen. Wanneer deze stroom tegelijkertijd wordt blootgesteld aan twee modulerende spanningen, is het mogelijk de elektronenbundel naar elk punt op het werkoppervlak van het scherm af te buigen.

Conclusie: Het voordeel van elektrostatisch bestuurde CRT's is dat ze weinig stroom nodig hebben om de straal te besturen, en dat het elektronische regelcircuit voor de straalafbuiging veel eenvoudiger is dan bij magnetisch bestuurde CRT's. De mate van bundelafbuiging bij dit soort buizen is vrijwel onafhankelijk van de frequentie van de afbuigspanning.

Stuur uw goede werk naar de kennisbank is eenvoudig. Gebruik onderstaand formulier

Studenten, promovendi en jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

geplaatst op http://www.allbest.ru/

MINISTERIE VAN CULTUUR VAN DE RUSSISCHE FEDERATIE

FEDERALE STAATSBEGROTING ONDERWIJSINSTELLING

HOGER PROFESSIONEEL ONDERWIJS

"ST. PETERSBURG STAATSINSTITUUT

BIOSCOOP EN TELEVISIE"

CURSUS WERK

over het onderwerp “WERKINGSPRINCIPE VAN EEN CHODESTRALBUIS. VOOR-EN NADELEN"

in de disciplineFysieke basis van het verkrijgen van informatie

ingevuld door: 3e jaars student Viktorovich A.I.

FTKiT Instrumentatie 1 groep

Ik heb Gazeeva IV gecontroleerd.

Sint-Petersburg 2017

• 1. Algemene informatie
• 2. Het werkingsprincipe van de ontvangende kathodestraalbuis (kinescoop)
• 3. Kleurenbeeldbuizen
• 4. Voor- en nadelen van CRT
• 1. Komen vaak voorintelligentie-
• kleur van de radiale afbuigingskinescoop

IN apparaten met elektronenbundels er ontstaat een dunne bundel elektronen (beam) die wordt aangedreven door een elektrisch of magnetisch veld, of beide. Deze apparaten omvatten kathodestraalbuizen voor radarindicatorapparatuur, voor oscillografie, ontvangst van televisiebeelden (beeldbuizen), transmissie van televisiebeelden, maar ook opslagbuizen, kathodestraalschakelaars, elektronenmicroscopen, elektronische beeldomzetters, enz. De meeste kathodestraalbuizen apparaten worden gebruikt voor het verkrijgen van zichtbare beelden op een fluorescerend scherm; ze worden genoemd elektronische afbeelding. Er wordt gekeken naar de meest voorkomende oscillografische en televisie-ontvangstbuizen, waarbij ook indicatorbuizen van radar- en hydro-akoestische stations dichtbij zijn.

Buizen kunnen zijn voorzien van focussering van de elektronenbundel door een elektrisch of magnetisch veld en met elektrische of magnetische afbuiging van de bundel. Afhankelijk van de kleur van het beeld op het fluorescerende scherm zijn er buizen met een groene, oranje of geeloranje gloed - voor visuele observatie, blauw - voor het fotograferen van oscillogrammen, wit of driekleurig - voor het ontvangen van televisiebeelden. Bovendien worden de buizen vervaardigd met verschillende duur van de schermgloed na beëindiging van de elektroneninslag (de zogenaamde nagloeien). Ook verschillen de buizen qua zeefgrootte en cilindermateriaal (glas of metaal-glas) en andere tekenen.

2. Het werkingsprincipe van de ontvangende kathodestraalbuis (kinescoop)

De werking van een kathodestraalbuis (CRT) of eenvoudigweg een kinescoop is, zoals elke elektronenbuis, gebaseerd op het principe van elektronenemissie.Zoals we al weten, is de geleidbaarheid van een stof te danken aan de aanwezigheid van vrije elektronen erin. Onder invloed van warmte verlaten deze vrije deeltjes de geleider zelf en vormen een soort ‘wolk’ van elektronen. Deze eigenschap wordt “thermionische emissie” genoemd. Als een andere elektrode met een positieve potentiaal in de buurt van deze geleider wordt geplaatst, bovendien verwarmd door een gloeidraad (laten we het een kathode noemen), dan zullen vrije deeltjes die door thermische emissie vrijkomen uit de kathode in de ruimte beginnen te bewegen (aangetrokken) naar deze elektrode en een elektrische stroom zal ontstaan. En als er extra elektroden (meestal gaas) tussen de hoofdelektroden (anode en kathode) worden geplaatst, hebben we ook de mogelijkheid om deze elektronenstroom te reguleren. Dit principe wordt gebruikt in vacuümbuizen, en uiteraard in beeldbuizen.In een TV-beeldbuis (of een kathodestraalbuis van een oscilloscoop) is de anode een speciale laag (fosfor), wanneer elektronen er op slaan, veroorzaken ze een gloed Als je de beeldbuis op deze manier op de tv aansluit, zoals hierboven beschreven, zien we slechts een gloeiend stipje op het scherm. Om een ​​volledig beeld te verkrijgen, is het noodzakelijk om de straal vliegende elektronen af ​​te buigen.

Ten eerste horizontaal: lijnscan, ten tweede verticaal: framescan.

Om de straal af te buigen wordt gebruik gemaakt van een afbuigsysteem. (OS), een set spoelen: twee voor verticale afbuiging en twee voor horizontale afbuiging. Het signaal dat op deze spoelen wordt toegepast, creëert daarin een magnetisch veld, dat de straal afbuigt. Het afbuigsysteem zelf past op de hals van de kinescoop.

De lijnspoel buigt de elektronenbundel horizontaal af. (in buitenlandse diagrammen wordt overigens vaker de term “HORIZONTAAL” gebruikt dan “lijnscan”). Bovendien gebeurt dit met een vrij hoge frequentie: ongeveer 15 kHz.

Om het raster volledig uit te breiden wordt ook gebruik gemaakt van de verticale (frame)bundelafbuiging. Tegelijkertijd is de frequentie in de framespoel veel lager (50 Hz).

Het resultaat is het volgende beeld: in één volledig frame slaagt de straal erin om meerdere keren van links naar rechts te lopen (625 om precies te zijn), waardoor er als het ware een lijn op het scherm wordt getekend.

Om te voorkomen dat er omgekeerde lijnen op het scherm zichtbaar zijn, wordt een speciaal straalonderdrukkingscircuit gebruikt.

Door de spanning op de elektroden van de kinescoop aan te passen, kunt u de helderheid van de gloed (de stroomsnelheid van de elektronenbundel) en het contrast ervan aanpassen en ook de straal focusseren. In de praktijk (in reële omstandigheden) wordt het beeldsignaal aan de kathode van de kinescoop geleverd en wordt de helderheid aangepast door de spanning op de modulator te veranderen. Het hierboven besproken voorbeeld is in wezen slechts een éénkleurige versie van de kinescoop, waarbij de beeldsignaal verschilt alleen in de gradaties (verschillen in helderheidsgebieden) van het beeld.

Stralingshoek

De afbuighoek van de CRT-bundel is de maximale hoek tussen twee mogelijke posities van de elektronenbundel in de lamp waarbij nog een lichtpuntje op het scherm zichtbaar is. De verhouding tussen de diagonaal (diameter) van het scherm en de lengte van de CRT is afhankelijk van de hoek. Voor oscillografische CRT's bedraagt ​​deze doorgaans maximaal 40°, wat te wijten is aan de noodzaak om de gevoeligheid van de straal voor de effecten van afbuigplaten te vergroten en de lineariteit van de afbuigkarakteristieken te garanderen. Voor de eerste Sovjet-televisiebeeldbuizen met een rond scherm bedroeg de afbuighoek 50°; voor zwart-witbeeldbuizen van latere releases was deze 70°; vanaf de jaren zestig nam deze toe tot 110° (een van de eerste dergelijke beeldbuizen). beeldbuizen was 43LK9B). Voor kleurenbeeldbuizen voor huishoudelijk gebruik is dit 90°.

Naarmate de afbuighoek van de straal groter wordt, nemen de afmetingen en het gewicht van de kinescoop echter af:

· het stroomverbruik van de scaneenheden neemt toe. Om dit probleem op te lossen werd de diameter van de kinescoophals verkleind, wat echter een verandering in het ontwerp van het elektronenkanon vereiste.

· de eisen aan de nauwkeurigheid van de fabricage en montage van het afbuigsysteem worden steeds hoger. Dit werd bereikt door de kinescoop met het afbuigsysteem tot één module samen te stellen en in de fabriek te monteren.

· het aantal noodzakelijke elementen voor het instellen van rastergeometrie en informatie neemt toe.

Dit alles heeft ertoe geleid dat in sommige gebieden nog steeds beeldbuizen van 70 graden worden gebruikt. Ook wordt een hoek van 70° nog steeds gebruikt in kleine zwart-witbeeldbuizen (bijvoorbeeld 16LK1B), waar de lengte niet zo'n belangrijke rol speelt.

Ionenval

Omdat het onmogelijk is om een ​​perfect vacuüm in de CRT te creëren, blijven er enkele luchtmoleculen in zitten. Bij botsing met elektronen vormen ze ionen, die, met een massa die vele malen groter is dan de massa van elektronen, praktisch niet afwijken, waarbij ze geleidelijk de fosfor in het midden van het scherm verbranden en een zogenaamde ionenvlek vormen. Om dit tegen te gaan werd tot halverwege de jaren zestig het ‘ionenval’-principe gebruikt: de as van het elektronenkanon bevond zich onder een bepaalde hoek ten opzichte van de as van de kinescoop, en een verstelbare magneet aan de buitenkant zorgde voor een veld dat de as van de kinescoop draaide. stroom van elektronen naar de as. Enorme ionen, die zich rechtlijnig voortbewegen, vielen in de val zelf.

Deze constructie dwong echter een vergroting van de diameter van de kinescoophals af, wat leidde tot een toename van het vereiste vermogen in de spoelen van het afbuigsysteem.

Begin jaren zestig werd een nieuwe methode ontwikkeld om de fosfor te beschermen: het aluminiseren van het scherm, waardoor ook de maximale helderheid van de kinescoop werd verdubbeld, waardoor er geen ionenval meer nodig was.

Vertraging bij het leveren van spanning aan de anode of modulator

In een tv, waarvan de horizontale aftasting wordt uitgevoerd met behulp van lampen, verschijnt de spanning aan de anode van de kinescoop pas nadat de horizontale aftastlamp en de demperdiode zijn opgewarmd. Tegen die tijd is de hitte van de kinescoop al opgewarmd.

De introductie van volledig halfgeleidercircuits in horizontale scaneenheden gaf aanleiding tot het probleem van versnelde slijtage van de kinescoopkathodes als gevolg van de toevoer van spanning naar de anode van de kinescoop gelijktijdig met het inschakelen. Om dit fenomeen te bestrijden werden amateureenheden ontwikkeld die de toevoer van spanning naar de anode of modulator van de kinescoop vertraagden. Het is interessant dat in sommige ervan, ondanks het feit dat ze bedoeld waren voor installatie in volledig solid-state televisies, een radiobuis als vertragingselement werd gebruikt. Later begonnen industriële televisies te worden geproduceerd, waarbij aanvankelijk een dergelijke vertraging werd voorzien.

3. Kleurenbeeldbuizen

Kleurenkinescoopapparaat. 1 --Elektronenkanonnen. 2 -- Elektronenstralen. 3 -- Focusseerspoel. 4 -- Afbuigspoelen. 5 -- Anode. 6 -- Een masker waardoor de rode straal de rode fosfor raakt, enz. 7 -- Rode, groene en blauwe fosforkorrels. 8 -- Masker- en fosforkorrels (vergroot).

Een kleurenkinescoop verschilt van een zwart-witte doordat deze drie kanonnen heeft: "rood", "groen" en "blauw" (1). Dienovereenkomstig worden drie soorten fosfor in een bepaalde volgorde op scherm 7 toegepast: rood, groen en blauw ( 8 ).

Afhankelijk van het gebruikte type masker zijn de kanonnen in de hals van de kinescoop deltavormig (in de hoeken van een gelijkzijdige driehoek) of vlak (op dezelfde lijn) geplaatst. Sommige elektroden met dezelfde naam van verschillende elektronenkanonnen zijn verbonden door geleiders in de kinescoop. Dit zijn versnellende elektroden, focusserende elektroden, verwarmingselementen (parallel geschakeld) en vaak modulators. Deze maatregel is nodig om het aantal uitgangen van de kinescoop te besparen, vanwege de beperkte omvang van de nek.

Alleen de straal van het rode kanon raakt de rode fosfor, alleen de straal van het groene kanon raakt de groene, enz. Dit wordt bereikt door een metalen rooster tussen de kanonnen en het scherm te plaatsen, genaamd masker (6 ). In moderne beeldbuizen is het masker gemaakt van invar - een staalsoort met een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt.

CRT met schaduwmasker

Voor dit type CRT is het masker een metalen (meestal Invar) rooster met ronde gaten tegenover elke drietal fosforelementen. Het criterium voor de beeldkwaliteit (scherpte) is de zogenaamde grain pitch of dot pitch, die de afstand in millimeters tussen twee fosforelementen (dots) van dezelfde kleur karakteriseert. Hoe korter deze afstand, hoe hoger de beeldkwaliteit die de monitor kan reproduceren. Een CRT-scherm met schaduwmasker maakt doorgaans deel uit van een bol met een vrij grote diameter, wat bij monitoren met dit type CRT merkbaar kan zijn door de convexiteit van het scherm (of misschien niet merkbaar is als de straal van de bol erg groot is). groot). De nadelen van een CRT met een schaduwmasker zijn onder meer het feit dat een groot aantal elektronen (ongeveer 70%) door het masker wordt vastgehouden en de fosforelementen niet bereiken. Hierdoor kan het masker warm worden en thermisch vervormd raken (waardoor de kleuren op het scherm kunnen vervormen). Bovendien is het bij CRT's van dit type noodzakelijk om een ​​fosfor met een hogere lichtopbrengst te gebruiken, wat tot enige verslechtering van de kleurweergave leidt. Als we het hebben over de voordelen van CRT's met een schaduwmasker, dan moeten we de goede helderheid van het resulterende beeld en hun relatieve goedkoopheid opmerken.

CRT met diafragmarooster

Bij zo’n CRT zitten er geen gaatjes in het masker (meestal gemaakt van folie). In plaats daarvan worden er dunne verticale gaten in gemaakt vanaf de bovenrand van het masker tot aan de onderkant. Het is dus een rooster van verticale lijnen. Doordat het masker op deze manier is gemaakt, is het zeer gevoelig voor elke vorm van trillingen (die bijvoorbeeld kunnen optreden bij licht tikken op het beeldscherm). Het wordt bovendien op zijn plaats gehouden door dunne horizontale draden. monitoren met een afmeting van 15 inch, zo'n draad is één op 17 en 19 twee, en bij grote drie of meer. Op al dergelijke modellen zijn schaduwen van deze draden merkbaar, vooral op een helder scherm. In eerste instantie kunnen ze enigszins vervelend, maar na verloop van tijd zul je eraan wennen. Waarschijnlijk kan dit worden toegeschreven aan de belangrijkste nadelen van CRT's met een diafragmarooster. Het scherm van dergelijke CRT's is onderdeel van een cilinder met grote diameter. Hierdoor is het volledig vlak verticaal en horizontaal enigszins convex. Een analoog van de puntafstand (zoals bij een CRT met een schaduwmasker) is hier de stripafstand - de minimale afstand tussen twee fosforstrips van dezelfde kleur (gemeten in millimeters). Het voordeel hiervan CRT's vergeleken met de vorige zijn meer verzadigde kleuren en een contrastrijker beeld, en

Het is ook een platter scherm, waardoor de hoeveelheid schittering aanzienlijk wordt verminderd. De nadelen zijn onder meer iets minder duidelijkheid van de tekst op het scherm.

CRT met spleetmasker

De spleetmasker-CRT is een compromis tussen de twee reeds beschreven technologieën. Hier zijn de gaten in het masker die overeenkomen met één fosfortriade gemaakt in de vorm van langwerpige verticale spleten van korte lengte. Aangrenzende verticale rijen van dergelijke spleten zijn enigszins verschoven ten opzichte van elkaar. Er wordt aangenomen dat CRT's met dit type masker een combinatie hebben van alle inherente voordelen. In de praktijk is het verschil tussen het beeld op een CRT met een spleet- of diafragmarooster weinig merkbaar. CRT's met een spleetmasker worden meestal Flatron, DynaFlat, enz. genoemd.

4. Voor- en nadelen van CRT

Voordelen van een kinescoop:

1. Breed kleurengamma van een CRT-beeldscherm dankzij het gebruik van fosforen met een hoge zuiverheid van de uitgezonden kleuren.

2. Beeldhelderheid en contrast voldoende voor de meeste toepassingen.

3. Relatief lage kosten.

4. Het beeld kan worden waargenomen onder omstandigheden van directe verlichting door zonlicht, in tegenstelling tot LCD-schermen (waarop het donkerder wordt en verdwijnt).

5. Lage traagheid. De elektronenbundel kan met hoge snelheid worden bestuurd en daarom worden CRT's gebruikt in oscilloscopen en telecineprojectoren (voor het in realtime omzetten van beelden van film naar een televisiesignaal).

Nadelen van kinescoop:

1. Grote afmetingen en gewicht.

2. De moeilijkheid bij het vervaardigen van CRT's met grote diagonalen.

3. Verhoogd energieverbruik.

4. Verslechtering van de kleurweergave na verloop van tijd als gevolg van veroudering van het fosfor- en kathodemateriaal.

5. Beeld flikkert.

6. Schadelijke elektromagnetische straling.

7. Als het CRT-scherm onjuist is geconfigureerd, kunnen geometrische vervormingen, verkeerde uitlijning en onscherpte optreden.

8. CRT's zijn gevoelig voor externe magnetische velden.

9. Verhoogde eisen voor elektrische veiligheid. De aanwezigheid van hoogspanningscircuits in het beeldscherm stelt speciale eisen aan hun isolatie en de kwaliteit van de productie van elektronische componenten in deze circuits.

10. Wanneer een stilstaand beeld lange tijd op het scherm wordt weergegeven, ‘raakt’ de elektronenbundel de stippen (‘korrels’) van de fosfor miljoenen keren. In dit geval wordt de fosfor “uitgebrand” en verschijnt er een permanent “spookbeeld” op het scherm.

11. CRT's zijn explosief (omdat er een vacuüm in de lamp zit). Daarom hebben ze een dikke glazen fles. Bij het weggooien van dergelijke displays moet rekening worden gehouden met de veiligheidseisen.

Bibliografie

1. Fysieke grondslagen voor het verkrijgen van informatie: referentiesamenvatting / I.V. Gazeeva. - Sint-Petersburg: SPbGIKiT, 2017. - 211 p.

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Kinescope

3. http://megabook.ru

Geplaatst op Allbest.ru

Soortgelijke documenten

Het concept van elektrische stroom. Gedrag van elektronenstroom in verschillende media. Werkingsprincipes van een vacuüm-elektronenbundelbuis. Elektrische stroom in vloeistoffen, metalen, halfgeleiders. Concept en soorten geleidbaarheid. Het fenomeen van de elektron-gatovergang.

presentatie, toegevoegd 11/05/2014


Organisatie van het proces van verdamping van elektronenbundels. Formule voor elektrostatische spanning tussen kathode en anode, verhoging van de doeloppervlaktetemperatuur in één seconde. Berekening van de straalstroom en temperatuur op het oppervlak van het gebombardeerde materiaal.

artikel, toegevoegd op 31-08-2013


Ontwerp, werkingsprincipe en doel van een elektronisch gecommuteerde ventilator met ingebouwde elektronica. Het voordeel en de prestatietest. Verschil tussen synchrone en asynchrone motoren. Het principe van proportionele-integrale-afgeleide controller.

laboratoriumwerk, toegevoegd 14-04-2015


Review van het Xtress 3000 G3/G3R-apparaat en de daarin gebruikte TFS-3007-HP röntgenbuis, analyse van de apparatuur en documentatie. Ontwikkeling van de 0,3RSV1-Cr röntgenbuis: ontwerp en thermische berekening van de anode- en kathode-eenheden, isolator, behuizing.

proefschrift, toegevoegd op 17-06-2012


Het concept en de gebieden van praktisch gebruik van elektro-optische omzetters als apparaten die elektronische signalen omzetten in optische straling of in een beeld dat toegankelijk is voor menselijke waarneming. Structuur, doelen en doelstellingen, werkingsprincipe.

presentatie, toegevoegd 11/04/2015


Beschrijving van de technologie voor het vervaardigen van een elektron-gatovergang. Classificatie van de ontwikkelde elektron-gatovergang volgens afsnijfrequentie en vermogensdissipatie. Studie van de belangrijkste kenmerken van het gebruik van diodestructuren in geïntegreerde schakelingen.

cursuswerk, toegevoegd op 14-11-2017


Het verkrijgen van beelden in monochrome kathodestraalbuizen. Eigenschappen van vloeibare kristallen. Technologieën voor de productie van LCD-monitoren. Voor- en nadelen van displays op basis van plasmapanelen. Een stereoscopisch beeld verkrijgen.

presentatie, toegevoegd 03/08/2015


De studie van een lichtgevende diode als een halfgeleiderapparaat met een elektron-gat-overgang die optische straling creëert wanneer er een elektrische stroom doorheen wordt geleid. Geschiedenis van de uitvinding, voor- en nadelen, reikwijdte van LED-toepassing.

presentatie, toegevoegd op 29-10-2014


Het principe van constructie en werking van de warmtepijp van Grover. De belangrijkste methoden voor het overbrengen van thermische energie. Voor- en nadelen van lus-heatpipes. Veelbelovende soorten heatpipe-koelers. Ontwerpkenmerken en kenmerken van warmtepijpen.

samenvatting, toegevoegd 08/09/2015


Vergelijkende kenmerken van sensoren. Selectie van een frequentieniveausensor en de aanbevolen meetmethode, de voor- en nadelen ervan. Parameters en profiel van de peilbuis. Excitatie-verzamelsysteem, niet-lineariteit en temperatuurfouten.

Een kathodestraalbuis (CRT) is een thermionisch apparaat dat niet snel buiten gebruik lijkt te raken. CRT wordt gebruikt in een oscilloscoop om elektrische signalen waar te nemen en uiteraard als beeldbuis in een televisieontvanger en als monitor in een computer en radar.

Een CRT bestaat uit drie hoofdelementen: een elektronenkanon, dat de bron is van de elektronenbundel, een bundelafbuigsysteem, dat elektrostatisch of magnetisch kan zijn, en een fluorescerend scherm, dat zichtbaar licht uitstraalt op het punt waar de elektronenbundel raakt. . Alle essentiële kenmerken van een CRT met elektrostatische afbuiging worden weergegeven in Fig. 3.14.

De kathode zendt elektronen uit en deze vliegen naar de eerste anode Gem waarop een spanning van enkele duizenden volts, positief ten opzichte van de kathode, wordt aangelegd. De elektronenstroom wordt geregeld door een rooster, waarvan de negatieve spanning wordt bepaald door de vereiste helderheid. De elektronenbundel gaat door een gat in het midden van de eerste anode, en ook door een tweede anode, die onderworpen is aan een iets hogere positieve spanning dan de eerste anode.

Rijst. 3.14. CRT met elektrostatische afbuiging. Een vereenvoudigd diagram aangesloten op een CRT toont de bedieningselementen voor helderheid en focus.

Het doel van de twee anodes is om ertussen een elektrisch veld te creëren met gebogen krachtlijnen zodat alle elektronen van de straal op één plek op het scherm samenkomen. Potentiaalverschil tussen anodes Een 1 En L2 wordt geselecteerd met behulp van de focusregeling om een ​​duidelijk scherpgestelde plek op het scherm te verkrijgen. Dit ontwerp met twee anodes kan worden gezien als een elektronenlens. Op dezelfde manier kan een magnetische lens worden gecreëerd door een magnetisch veld aan te leggen; In sommige CRT's gebeurt het scherpstellen op deze manier. Dit principe wordt ook met groot succes toegepast in de elektronenmicroscoop, waarbij een combinatie van elektronenlenzen kan worden gebruikt om een ​​zeer hoge vergroting te verkrijgen met een resolutie die duizend keer beter is dan die van een optische microscoop.

Na de anodes passeert de elektronenbundel in een CRT tussen afbuigplaten, waarop spanningen kunnen worden aangebracht om de bundel in verticale richting af te buigen in het geval van platen Y en in horizontale richting in het geval van platen X. Na het afbuigsysteem raakt de straal het fluorescerende scherm, dat wil zeggen het bedekte oppervlak fosfor.

Op het eerste gezicht kunnen de elektronen nergens heen nadat ze op het scherm zijn terechtgekomen, en je zou kunnen denken dat de negatieve lading erop zou toenemen. In werkelijkheid gebeurt dit niet, omdat de energie van de elektronen in de straal voldoende is om secundaire elektronen uit het scherm te laten "spatten". Deze secundaire elektronen worden vervolgens opgevangen door een geleidende coating op de wanden van de buis. In feite verlaat gewoonlijk zoveel lading het scherm dat er op het scherm zelf een potentiaal van enkele volt verschijnt, ten opzichte van de tweede anode.

Elektrostatische afwijzing is standaard voor de meeste oscilloscopen, maar is lastig voor grote CRT's die in televisie worden gebruikt. In deze buizen met hun enorme schermen (tot 900 mm diagonaal) is het, om de gewenste helderheid te bereiken, nodig om de elektronen in de straal te versnellen tot hoge energieën (typische spanning van een hoogspanningsinstallatie).

Rijst. 3.15. Het werkingsprincipe van een magnetisch afbuigsysteem dat wordt gebruikt in televisiebuizen.

bron 25 kV). Als dergelijke buizen met hun zeer grote afbuighoek (110°) gebruik zouden maken van een elektrostatisch afbuigsysteem, zouden te grote afbuigspanningen nodig zijn. Voor dergelijke toepassingen is magnetische afbuiging de standaard. In afb. Figuur 3.15 toont een typisch ontwerp van een magnetisch afbuigsysteem, waarbij paren spoelen worden gebruikt om het afbuigveld te creëren. Houd er rekening mee dat de spoelassen loodrecht richting waarin afbuiging optreedt, in tegenstelling tot de hartlijnen van de platen in een elektrostatisch afbuigsysteem parallel richting van afwijking. Dit verschil benadrukt dat elektronen zich anders gedragen in elektrische en magnetische velden.

Kathodestraalbuis(CRT) - een elektronisch apparaat dat de vorm heeft van een buis, langwerpig (vaak met een conische verlenging) in de richting van de as van de elektronenbundel, die in de CRT wordt gevormd. Een CRT bestaat uit een elektron-optisch systeem, een afbuigsysteem en een fluorescerend scherm of doel. TV-reparatie in Butovo, neem contact met ons op voor hulp.

CRT-classificatie

Classificatie van CRT's is buitengewoon moeilijk, wat wordt verklaard door hun extreme eigenschappen

over brede toepassing in wetenschap en technologie en de mogelijkheid om het ontwerp aan te passen om de technische parameters te verkrijgen die nodig zijn voor de implementatie van een specifiek technisch idee.

De afhankelijkheid van de methode voor het regelen van de elektronenbundel van de CRT is onderverdeeld in:

elektrostatisch (met een elektrostatisch straalafbuigsysteem);

elektromagnetisch (met een elektromagnetisch straalafbuigsysteem).

Afhankelijk van het doel zijn CRT's onderverdeeld in:

grafische elektronenbuizen (ontvangstbuizen, televisiebuizen, oscilloscoopbuizen, indicatorbuizen, televisiebordbuizen, codeerbuizen, enz.)

optisch-elektronische omzetbuizen (zendende televisiebuizen, elektron-optische omzetters, enz.)

Kathodestraalschakelaars (schakelaars);

andere CRT's.

Electron Graphics CRT's

Elektronengrafische CRT's zijn een groep kathodestraalbuizen die in verschillende technologiegebieden worden gebruikt om elektrische signalen om te zetten in optische signalen (signaal-naar-licht-conversie).

Elektronische grafische CRT's zijn onderverdeeld in:

Afhankelijk van de toepassing:

televisieontvangst (beeldbuizen, CRT's met ultrahoge resolutie voor speciale televisiesystemen, enz.)

oscillografisch ontvangen (laagfrequente, hoogfrequente, ultrahoge frequentie, hoogspanningspuls, enz.)

ontvangstindicator;

herinneren;

tekens;

codering;

andere CRT's.

Opbouw en werking van een CRT met een elektrostatisch bundelafbuigsysteem

De kathodestraalbuis bestaat uit een kathode (1), anode (2), een waterpascilinder (3), een scherm (4), vlakregelaars (5) en hoogteregelaars (6).

Onder invloed van foto- of thermische emissie worden elektronen uit het kathodemetaal geslagen (een dunne geleiderspiraal). Omdat tussen de anode en kathode een spanning (potentiaalverschil) van enkele kilovolt wordt gehandhaafd, bewegen deze elektronen, uitgelijnd met de cilinder, in de richting van de anode (holle cilinder). Terwijl ze door de anode vliegen, bereiken elektronen de vliegtuigcontrollers. Elke regelaar bestaat uit twee metalen platen, tegengesteld geladen. Als de linkerplaat negatief geladen is en de rechterplaat positief, dan worden de elektronen die er doorheen gaan naar rechts afgebogen, en omgekeerd. De hoogteregelaars werken op een vergelijkbare manier. Als er wisselstroom op deze platen wordt toegepast, is het mogelijk de elektronenstroom in zowel het horizontale als het verticale vlak te regelen. Aan het einde van zijn pad komt de elektronenstroom op een scherm terecht waar hij beelden kan produceren.

Een kathodestraalbuis wordt gebruikt voor zowel transmissie als ontvangst en is uitgerust met een apparaat dat de elektronenbundel uitzendt, evenals apparaten die de intensiteit, focus en afbuiging ervan regelen. Al deze handelingen worden hier beschreven. Tot slot kijkt professor Radiol naar de toekomst van televisie.

Dus, mijn beste Neznaykin, ik moet je de structuur en werkingsprincipes uitleggen van een kathodestraalbuis, zoals deze wordt gebruikt in televisiezenders en -ontvangers.

De kathodestraalbuis bestond al lang vóór de komst van de televisie. Het werd gebruikt in oscilloscopen - meetinstrumenten die het mogelijk maken om de vormen van elektrische spanningen visueel te zien.

Elektronen pistool

Een kathodestraalbuis heeft een kathode, meestal indirect verwarmd, die elektronen uitzendt (Fig. 176). Deze laatste worden aangetrokken door de anode, die een potentieel positief heeft ten opzichte van de kathode. De intensiteit van de elektronenstroom wordt geregeld door de potentiaal van een andere elektrode die tussen de kathode en de anode is geïnstalleerd. Deze elektrode wordt een modulator genoemd, heeft de vorm van een cilinder, die de kathode gedeeltelijk omsluit, en in de bodem bevindt zich een gat waardoor elektronen passeren.

Rijst. 176. Een kathodestraalbuiskanon dat een elektronenbundel uitzendt. Ik ben de gloeidraad; K - kathode; M - modulator; A-anode.

Ik heb het gevoel dat je nu een zekere ontevredenheid over mij ervaart. "Waarom heeft hij mij niet verteld dat het maar een triode was?!" - misschien, denk je. In feite speelt de modulator dezelfde rol als het raster in de triode. En al deze drie elektroden vormen samen een elektrisch pistool. Waarom? Schiet ze iets? Ja. In de anode wordt een gat gemaakt waar een aanzienlijk deel van de door de anode aangetrokken elektronen doorheen vliegt.

In de zender ‘kijkt’ een elektronenbundel door verschillende elementen van het beeld, langs het lichtgevoelige oppervlak waarop het beeld wordt geprojecteerd. Bij de ontvanger creëert de straal een beeld op een fluorescerend scherm.

We zullen deze functies later in meer detail bekijken. Nu moet ik u twee hoofdproblemen uitleggen: hoe de elektronenbundel wordt geconcentreerd en hoe deze wordt gedwongen af ​​te buigen om ervoor te zorgen dat alle elementen van het beeld worden bekeken.

Methoden voor scherpstellen

Focusseren is nodig zodat de dwarsdoorsnede van de straal op het contactpunt met het scherm de grootte van het beeldelement niet overschrijdt. De straal op dit contactpunt wordt gewoonlijk de vlek genoemd.

Om de vlek klein genoeg te maken, moet de straal door een elektronenlens worden gestuurd. Dit is de naam voor een apparaat dat elektrische of magnetische velden gebruikt en een elektronenbundel op dezelfde manier beïnvloedt als een biconvexe glazen lens lichtstralen beïnvloedt.

Rijst. 177. Dankzij de werking van verschillende anodes wordt de elektronenbundel op één punt op het scherm gefocusseerd.

Rijst. 178. Het focusseren van de elektronenbundel wordt verzekerd door een magnetisch veld dat wordt opgewekt door een spoel waarop een constante spanning wordt toegepast.

Rijst. 179. Afbuiging van een elektronenbundel door een wisselveld.

Rijst. 180. Met twee paar platen kun je de elektronenbundel in verticale en horizontale richting afbuigen.

Rijst. 181. Een sinusgolf op het scherm van een elektronische oscilloscoop, waarbij een wisselspanning wordt aangelegd op de horizontale afbuigplaten, en een lineaire spanning met dezelfde frequentie op de verticale platen.

Het focusseren wordt uitgevoerd door elektrische stroomleidingen, waarvoor een tweede (ook voorzien van een gat) achter de eerste anode wordt geïnstalleerd, waarop een hoger potentieel wordt toegepast. Je kunt ook een derde achter de tweede anode installeren en daar een nog hoger potentiaal op toepassen dan op de tweede. Het potentiaalverschil tussen de anodes waar de elektronenbundel doorheen gaat, beïnvloedt de elektronen als elektrische krachtlijnen die van de ene anode naar de andere lopen. En dit effect heeft de neiging alle elektronen waarvan het traject is afgeweken naar de as van de straal te richten (Fig. 177).

De anodepotentialen in kathodestraalbuizen die in televisie worden gebruikt, bereiken vaak enkele tienduizenden volt. De grootte van de anodestromen is daarentegen erg klein.

Uit wat er is gezegd, moet u begrijpen dat de kracht die in de buis moet worden afgegeven niets bovennatuurlijks is.

De straal kan ook worden gefocusseerd door de elektronenstroom te beïnvloeden met een magnetisch veld dat wordt gecreëerd door de stroom die door de spoel vloeit (Fig. 178).

Afbuiging door elektrische velden

We zijn er dus in geslaagd de straal zo scherp te stellen dat de plek op het scherm klein is. Een vaste plek in het midden van het scherm levert echter geen praktisch voordeel op. Je moet de spot langs de afwisselende lijnen van beide halve frames laten lopen, zoals Lyuboznaykin je tijdens je laatste gesprek heeft uitgelegd.

Hoe ervoor te zorgen dat de vlek ten eerste horizontaal afwijkt, zodat deze snel langs de lijnen loopt, en ten tweede verticaal, zodat de vlek van de ene oneven lijn naar de volgende oneven lijn beweegt, of van de ene even lijn naar de volgende zelfs een? Bovendien is het noodzakelijk om te zorgen voor een zeer snelle terugkeer van het einde van de ene regel naar het begin van de regel waar de plek doorheen moet lopen. Wanneer de spot de laatste lijn van een half frame heeft voltooid, zou deze zeer snel omhoog moeten komen en zijn oorspronkelijke positie moeten innemen aan het begin van de eerste regel van het volgende halve frame.

In dit geval kan de afbuiging van de elektronenbundel ook worden bereikt door het veranderen van de elektrische of magnetische velden. Later zul je leren welke vorm de spanningen of stromen moeten hebben die de sweep regelen en hoe je deze kunt verkrijgen. Laten we nu eens kijken hoe de buizen zijn gerangschikt, waarbij de afbuiging wordt uitgevoerd door elektrische velden.

Deze velden worden gecreëerd door een potentiaalverschil aan te leggen tussen twee metalen platen die zich aan de ene of de andere kant van de balk bevinden. We kunnen zeggen dat de platen de platen van de condensator vertegenwoordigen. De plaat die positief is geworden, trekt elektronen aan, en de plaat die negatief is geworden stoot ze af (Fig. 179).

U zult gemakkelijk begrijpen dat twee horizontale platen de verticale afbuiging van de elektronenbundel bepalen. Om de balk horizontaal te verplaatsen, moet u twee verticaal geplaatste platen gebruiken (Fig. 180).

Oscilloscopen gebruiken deze afbuigingsmethode; Daar worden zowel horizontale als verticale platen geïnstalleerd. De eerste worden onderworpen aan periodieke spanningen waarvan de vorm kan worden bepaald: deze spanningen buigen de vlek verticaal af. Op de verticale platen wordt een spanning aangelegd, waardoor de vlek met een constante snelheid horizontaal wordt afgebogen en vrijwel onmiddellijk terugkeert naar het begin van de lijn.

In dit geval geeft de curve die op het scherm verschijnt de vorm weer van de verandering in de onderzochte spanning. Terwijl de vlek van links naar rechts beweegt, zorgt de betreffende spanning ervoor dat deze stijgt of daalt, afhankelijk van de momentane waarden. Als je op deze manier naar de wisselspanning kijkt, zie je op het scherm van de kathodestraalbuis een mooie sinusvormige curve (Fig. 181).

Schermfluorescentie

Nu is het tijd om je uit te leggen dat de binnenkant van het kathodestraalbuisscherm bedekt is met een laag fluorescerende substantie. Dit is de naam die wordt gegeven aan een stof die gloeit onder invloed van elektroneninslagen. Hoe krachtiger deze effecten, hoe hoger de helderheid die ze veroorzaken.

Verwar fluorescentie niet met fosforescentie. Dit laatste is inherent aan een stof die onder invloed van daglicht of het licht van elektrische lampen zelf lichtgevend wordt. Dit is precies hoe de wijzers van je wekker 's nachts gloeien.

Televisies zijn uitgerust met kathodestraalbuizen, waarvan het scherm is gemaakt van een doorschijnende fluorescerende laag. Onder invloed van elektronenbundels wordt deze laag lichtgevend. Bij zwart-wittelevisies is het op deze manier geproduceerde licht wit. Wat kleuren-tv's betreft, bestaat hun fluorescerende laag uit 1.500.000 elementen, waarvan een derde rood licht uitstraalt, het andere derde blauw licht en het laatste derde groen licht.

Rijst. 182. Onder invloed van het magnetische veld van een magneet (dunne pijlen) worden elektronen afgebogen in een richting loodrecht daarop (dikke pijlen).

Rijst. 183. Spoelen die magnetische velden creëren, zorgen voor afbuiging van de elektronenbundel.

Rijst. 184. Naarmate de afbuighoek groter wordt, wordt de buis korter gemaakt.

Rijst. 185. Plaatsing van de geleidende laag die nodig is voor de verwijdering van primaire en secundaire elektronen van het scherm naar het externe circuit.

Later zullen zij u uitleggen hoe combinaties van deze drie kleuren het mogelijk maken om het volledige spectrum van een grote verscheidenheid aan kleuren te verkrijgen, inclusief wit licht.

Magnetische afwijking

Laten we terugkeren naar het probleem van de afbuiging van de elektronenbundel. Ik heb je een methode beschreven die gebaseerd is op veranderende elektrische velden. Momenteel maken televisiekathodestraalbuizen gebruik van bundelafbuiging door magnetische velden. Deze velden worden gecreëerd door elektromagneten die zich buiten de buis bevinden.

Laat me je eraan herinneren dat magnetische krachtlijnen de neiging hebben elektronen af ​​te buigen in een richting die er een rechte hoek mee vormt. Als de magnetisatiepolen zich links en rechts van de elektronenbundel bevinden, gaan de veldlijnen dus in horizontale richting en buigen de elektronen van boven naar beneden af.

En de polen boven en onder de buis verschuiven de elektronenbundel horizontaal (Fig. 182). Door wisselstromen met de juiste vorm door dergelijke magneten te laten gaan, dwingen ze de straal om het vereiste pad van volledige beeldscanning te voltooien.

Zoals u kunt zien, is de kathodestraalbuis dus omgeven door een aanzienlijk aantal spoelen. Daaromheen zit een solenoïde die zorgt voor focussering van de elektronenbundel. En de afbuiging van deze straal wordt geregeld door twee paar spoelen: in de ene bevinden de windingen zich in het horizontale vlak en in de andere in het verticale vlak. Het eerste paar spoelen buigt elektronen van rechts naar links af, het tweede - naar boven en omlaag (Afb. 183).

Voorheen was de hoek van de straalafwijking ten opzichte van de buisas niet groter dan , maar de totale straalafwijking was 90°. Tegenwoordig worden buizen vervaardigd met een totale bundelafbuiging tot 110°. Dankzij dit nam de lengte van de buis af, wat het mogelijk maakte televisies met een kleiner volume te produceren, omdat de diepte van hun behuizing afnam (Fig. 184).

Terugkeer van elektronen

U vraagt ​​zich misschien af ​​wat het uiteindelijke pad is van de elektronen die de fluorescerende laag van het scherm raken. Weet dus dat dit pad eindigt met een impact die de emissie van secundaire elektronen veroorzaakt. Het is volkomen onaanvaardbaar dat het scherm primaire en secundaire elektronen verzamelt, omdat hun massa een negatieve lading zou creëren, die andere door het elektronenkanon uitgezonden elektronen zou afstoten.

Om een ​​dergelijke ophoping van elektronen te voorkomen, zijn de buitenwanden van de kolf vanaf het scherm tot aan de anode bedekt met een geleidende laag. De elektronen die bij de fluorescentielaag aankomen, worden dus aangetrokken door de anode, die een zeer hoge positieve potentiaal heeft, en worden geabsorbeerd (Fig. 185).

Het anodecontact wordt naar buiten gebracht op de zijwand van de buis, terwijl alle andere elektroden worden verbonden met de pinnen van de basis aan het uiteinde van de buis tegenover het scherm.

Bestaat er explosiegevaar?

Er komt ongetwijfeld nog een vraag bij u op. Je moet je afvragen hoeveel kracht de atmosfeer uitoefent op die grote vacuümbuizen die in tv's zijn geïnstalleerd. Weet u dat de atmosferische druk op het aardoppervlak ongeveer . De oppervlakte van het scherm, waarvan de diagonaal 61 cm bedraagt, bedraagt ​​. Dit betekent dat de lucht met een kracht op dit scherm drukt. Als we rekening houden met de rest van het oppervlak van de kolf in zijn conische en cilindrische delen, kunnen we zeggen dat de buis bestand is tegen een totale druk van meer dan 39-103 N.

Bolle delen van de buis zijn gemakkelijker dan platte delen en zijn bestand tegen hoge druk. Daarom werden in het verleden buizen gemaakt met een zeer bolle zeef. Tegenwoordig hebben we geleerd om schermen zo sterk te maken dat ze, zelfs als ze plat zijn, met succes de luchtdruk kunnen weerstaan. Er bestaat dus geen risico op een naar binnen gerichte explosie. Ik zei met opzet een naar binnen gerichte explosie, en niet zomaar een explosie, want als een kathodestraalbuis scheurt, stromen de fragmenten naar binnen.

Uit voorzorg hadden oudere tv's dik beschermglas voor het scherm geïnstalleerd. Momenteel doen ze het zonder.

Flatscreen van de toekomst

Je bent jong, Neznajkin. De toekomst gaat voor je open; je zult de evolutie en vooruitgang van elektronica op alle gebieden zien. Op televisiegebied zal er ongetwijfeld een dag komen waarop de kathodestraalbuis in de televisie vervangen zal worden door een flatscreen. Zo'n scherm wordt als een eenvoudige afbeelding aan de muur gehangen. En alle elektrische circuits van de tv zullen, dankzij microminiaturisatie, in het kader van deze foto worden geplaatst.

Het gebruik van geïntegreerde schakelingen zal het mogelijk maken om de omvang van de talrijke schakelingen waaruit het elektrische deel van de tv bestaat tot een minimum te beperken. Het gebruik van geïntegreerde schakelingen is al wijdverspreid.

Tenslotte, als alle bedieningselementen en knoppen van de tv op het frame rond het scherm moeten worden geplaatst, is de kans groot dat er afstandsbedieningen zullen worden gebruikt om de tv aan te passen. Zonder uit zijn stoel op te staan, kan de kijker de tv van het ene programma naar het andere schakelen, de helderheid en het contrast van het beeld en het volume van het geluid wijzigen. Voor dit doel heeft hij een kleine doos bij de hand die elektromagnetische golven of ultrasone golven uitzendt, waardoor de tv wordt gedwongen alle gespecificeerde schakelingen en aanpassingen uit te voeren. Dergelijke apparaten bestaan ​​echter al, maar zijn nog niet wijdverspreid...

Laten we nu teruggaan van de toekomst naar het heden. Ik laat het aan Ljoeboznajkin over om u uit te leggen hoe kathodestraalbuizen momenteel worden gebruikt voor het verzenden en ontvangen van televisiebeelden.