Oscillografisk katodestrålerør. Hvordan fungerer et katodestrålerør?

Elektrostatisk kontroll

La oss vurdere en CRT-enhet med elektrostatisk kontroll (fig. 2.12.) :

Figur 2.12. Elektrostatisk styrt katodestrålerør.

Den enkleste elektronkanonen inkluderer: en katode, en kontrollelektrode og den første og andre anoden.

Katode designet for å skape en strøm av elektroner. Vanligvis bruker CRT-er en oksidoppvarmet katode, laget i form av en liten nikkelsylinder med en varmeovn inni. Det aktive laget påføres bunnen av sylinderen. Dermed har katoden en flat emitterende overflate og elektroner sendes ut i en smal stråle mot skjermen. Katodeledningen er vanligvis koblet inne i beholderen til den ene enden av filamentet.

Kontrollelektrode, eller modulator, er designet for å justere lysstyrken til et lysende punkt på skjermen. Kontrollelektroden er laget i form av en nikkelsylinder som omgir katoden. Sylinderen har et hull (diafragma) som elektroner som sendes ut av katoden passerer gjennom.

En liten negativ spenning i forhold til katoden påføres kontrollelektroden. Ved å endre denne spenningen kan du justere mengden strålestrøm og derfor endre lysstyrken til det lysende punktet på rørskjermen.

Første anode Det er en sylinder med to eller tre membraner.

Påvirkningen av kontrollelektroden og den første anoden på strålestrømmen er lik påvirkningen av kontrollnettet og anoden på anodestrømmen i vakuumrør.

Andre anode også laget i form av en sylinder, men med litt større diameter enn den første. Denne anoden har vanligvis en enkelt diafragma.

En spenning i størrelsesorden påføres den første anoden 300-1000V(i forhold til katoden). En høyere spenning påføres den andre anoden ( 1000-16000 V).

La oss vurdere prinsippet for drift av røret. Den oppvarmede katoden sender ut elektroner. Under påvirkning av det elektriske feltet som eksisterer mellom den første anode og katoden, akselereres elektronene og flyr gjennom membranene i den første anoden. Elektroner kommer ut fra den første anoden i form av en smal divergerende stråle.

Det elektriske feltet mellom den første og andre anoden kalles fokusering. Det endrer banen til elektronene slik at når de forlater den andre anoden, beveger elektronene seg nærmere aksen til røret. I rommet mellom den andre anoden og skjermen beveger elektroner seg ved treghet på grunn av energien som er tilegnet i de akselererende feltene til elektronkanonen.

Ved å endre potensialet til den første anoden kan styrken på fokuseringsfeltet justeres slik at banene til alle elektronene krysser hverandre på skjermen. Når elektroner faller på skjermene, omdannes den kinetiske energien delvis til lys, noe som resulterer i et lysende punkt (flekk) på skjermen.

Elektroner som faller inn på skjermen slår ut sekundære elektroner fra skjermmaterialet, som fanges opp av det ledende grafittlaget ( aquadag), påført den indre overflaten av sylinderen. I tillegg spiller aquadag rollen som en elektrostatisk skjerm og beskytter elektronstrømmen til røret mot effekten av eksterne elektriske felt, siden den er koblet til den andre anoden av røret og jordet med den.

Membraner inne i anoder bidra til å begrense elektronstrålen, siden de fanger opp elektroner som er sterkt avviket fra rørets akse.

To par avbøyningsplater når kontroll (modulerende) spenninger påføres dem, sikrer de forekomsten mellom de tilsvarende platene X-X Og Ååå potensialforskjeller som styrer bevegelsen av en fokusert elektronstråle til ønsket punkt på skjermen for å oppnå det nødvendige bildet. Når denne strømmen utsettes for to modulerende spenninger samtidig, er det mulig å avlede elektronstrålen til et hvilket som helst punkt på skjermens arbeidsflate.

Konklusjon: Fordelen med elektrostatisk styrte CRT-er er at de krever lite strøm for å kontrollere strålen, og den elektroniske stråleavbøyningskontrollkretsen er mye enklere enn i magnetisk styrte CRT-er. Mengden av stråleavbøyning i rør av denne typen er praktisk talt uavhengig av frekvensen til avbøyningsspenningen.

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

postet på http://www.allbest.ru/

DEN RUSSISKE FØDERASJONS KULTURDEPARTEMENT

FORBUNDSSTATS BUDSJETT UTDANNINGSINSTITUTION

HØYERE PROFESJONELL UTDANNING

"ST. PETERSBURG STATINSTITUTT

KINO OG TV"

KURSARBEID

om emnet "DRIFTSPRINSIPP FOR ET CHODE RAY TUBE. FORDELER OG ULEMPER"

i faget Fysisk grunnlag for å skaffe informasjon

fullført av: 3. års student Viktorovich A.I.

FTKiT Instrumentation 1 gruppe

Jeg sjekket Gazeeva I.V.

St. Petersburg 2017

1. Generell informasjon
2. Prinsippet for drift av det mottakende katodestrålerøret (kinescope)
3. Fargebilderør
4. Fordeler og ulemper med CRT
1. Er vanligintelligens
radiell avbøyning kinescope farge

I elektronstråleenheter det dannes en tynn stråle av elektroner (stråle) som drives av et elektrisk eller magnetisk felt, eller begge deler. Disse enhetene inkluderer katodestrålerør for radarindikatorenheter, for oscillografi, mottak av fjernsynsbilder (bilderør), overføring av fjernsynsbilder, samt lagringsrør, katodestrålebrytere, elektronmikroskoper, elektroniske bildeomformere osv. De fleste katodestråler enheter brukes for å oppnå synlige bilder på en fluorescerende skjerm; de kalles elektronisk grafikk. De vanligste oscillografi- og TV-mottaksrørene vurderes, som indikatorrørene til radar- og hydroakustiske stasjoner også er i nærheten av.

Rør kan være med fokusering av elektronstrålen ved et elektrisk eller magnetisk felt og med elektrisk eller magnetisk avbøyning av strålen. Avhengig av fargen på bildet på den fluorescerende skjermen, er det rør med en grønn, oransje eller gul-oransje glød - for visuell observasjon, blå - for fotografering av oscillogrammer, hvit eller trefarget - for mottak av TV-bilder. I tillegg produseres rørene med forskjellig varighet av skjermglød etter avslutning av elektronpåvirkninger (den s.k. etterglød). Rørene er også forskjellige i skjermstørrelse og sylindermateriale (glass eller metall-glass) og andre tegn.

2. Prinsippet for drift av det mottakende katodestrålerøret (kinescope)

Driften av et katodestrålerør (CRT) eller ganske enkelt et kineskop, som ethvert elektronrør, er basert på prinsippet om elektronemisjon.Som vi allerede vet, skyldes ledningsevnen til et stoff tilstedeværelsen av frie elektroner i det. Under påvirkning av varme forlater disse frie partiklene selve lederen og danner en slags "sky" av elektroner. Denne egenskapen kalles "termionisk emisjon". Hvis en annen elektrode med positivt potensial plasseres i nærheten av denne lederen, i tillegg oppvarmet av en filament (la oss kalle det en katode), vil frie partikler frigjort fra katoden ved termisk emisjon begynne å bevege seg i rommet (tiltrukket) mot denne elektroden og en elektrisk strøm vil oppstå. Og hvis ytterligere elektroder (vanligvis mesh) plasseres mellom hovedelektrodene (anode og katode), vil vi også ha muligheten til å regulere denne strømmen av elektroner. Dette prinsippet brukes i vakuumrør, og selvfølgelig i bilderør I et TV-bilderør (eller et katodestrålerør i et oscilloskop) er anoden et spesielt lag (fosfor), når elektroner treffer det, gir de en glød. Hvis du kobler bilderøret til TV-en i denne formen, som beskrevet ovenfor, vil vi bare se en glødende prikk på skjermen. For å få et fullstendig bilde, er det nødvendig å avlede strålen av flygende elektroner.

For det første horisontalt: linjeskanning. For det andre vertikalt: rammeskanning.

Et avbøyningssystem brukes til å avlede strålen. (OS), som er et sett med spoler: to for vertikal avbøyning og to for horisontal avbøyning. Signalet som påføres disse spolene skaper et magnetfelt i dem, som avleder strålen. Selve avbøyningssystemet passer på halsen på kinescope.

Linjespolen avleder elektronstrålen horisontalt. (forresten, på utenlandske diagrammer brukes begrepet "HORISONTAL" oftere enn "linjeskanning"). Dessuten skjer dette med en ganske høy frekvens: omtrent 15 kHz.

For å utvide rasteret fullstendig, brukes også den vertikale (ramme) bjelkeavbøyningen. Samtidig er frekvensen i rammespolen mye lavere (50Hz).

Resultatet vil være følgende bilde: i en hel ramme klarer strålen å løpe fra venstre til høyre flere ganger (625 for å være nøyaktig), og tegner en linje på skjermen, som det var.

For å forhindre at reverslinjer er synlige på skjermen, brukes en spesiell stråledempingskrets.

Ved å justere spenningen på elektrodene til kineskopet, kan du justere lysstyrken på gløden (strømningshastigheten til elektronstrålen), dens kontrast, og også fokusere strålen. I praksis (under reelle forhold) tilføres bildesignalet til katoden til kineskopet og lysstyrken justeres ved å endre spenningen på modulatoren. Eksemplet diskutert ovenfor er i hovedsak kun en enfarget versjon av kinescope, hvor bildesignalet er bare forskjellig i graderingene (forskjeller i lysstyrkeområder) i bildet.

Strålevinkel

Avbøyningsvinkelen til CRT-strålen er den maksimale vinkelen mellom to mulige posisjoner av elektronstrålen inne i pæren der et lysende punkt fortsatt er synlig på skjermen. Forholdet mellom diagonalen (diameteren) til skjermen og lengden på CRT avhenger av vinkelen. For oscillografiske CRT-er er det vanligvis opptil 40°, noe som skyldes behovet for å øke følsomheten til strålen for effekten av avbøyningsplater og sikre linearitet av avbøyningsegenskapene. For de første sovjetiske TV-bilderørene med rund skjerm var avbøyningsvinkelen 50°; for svart-hvitt-bilderør fra senere utgivelser var den 70°; fra 1960-tallet økte den til 110° (en av de første slike bilderør var 43LK9B). For hjemmefargebilderør er den 90°.

Når stråleavbøyningsvinkelen øker, reduseres imidlertid dimensjonene og vekten til kineskopet:

· strømforbruket til skanneenhetene øker. For å løse dette problemet ble diameteren på kinescope-halsen redusert, noe som imidlertid krevde en endring i utformingen av elektronkanonen.

· kravene til nøyaktigheten ved produksjon og montering av avbøyningssystemet øker, noe som ble oppnådd ved å sette sammen kinescope med avbøyningssystemet til en enkelt modul og sette det sammen på fabrikken.

· antall nødvendige elementer for å sette opp rastergeometri og informasjon øker.

Alt dette har ført til at det i enkelte områder fortsatt brukes 70-graders bilderør. En vinkel på 70° fortsetter også å bli brukt i svart-hvitt-bilderør i små størrelser (for eksempel 16LK1B), der lengden ikke spiller så stor rolle.

Ionefelle

Siden det er umulig å skape et perfekt vakuum inne i CRT, forblir noen luftmolekyler inne. Når de kolliderer med elektroner, danner de ioner, som, med en masse mange ganger større enn massen av elektroner, praktisk talt ikke avviker, og gradvis brenner ut fosforet i midten av skjermen og danner en såkalt ioneflekk. For å bekjempe dette, frem til midten av 1960-tallet, ble "ionfelle"-prinsippet brukt: aksen til elektronkanonen var plassert i en viss vinkel til kineskopets akse, og en justerbar magnet plassert utenfor ga et felt som snudde strøm av elektroner mot aksen. Massive ioner som beveget seg rettlinjet, falt i selve fellen.

Imidlertid fremtvang denne konstruksjonen en økning i diameteren til kinescope-halsen, noe som førte til en økning i den nødvendige kraften i avbøyningssystemets spole.

På begynnelsen av 1960-tallet ble en ny metode for å beskytte fosforet utviklet: aluminisering av skjermen, som også doblet den maksimale lysstyrken til kinescope, og eliminerte behovet for en ionefelle.

Forsinkelse i tilførsel av spenning til anoden eller modulatoren

I en TV, hvis horisontale skanning er laget ved hjelp av lamper, vises spenningen ved anoden til kinescope først etter at den utgående horisontale skanningslampen og spjelddioden er varmet opp. På dette tidspunktet har kinescope-varmen allerede varmet opp.

Innføringen av hel-halvlederkretser i horisontale skanneenheter ga opphav til problemet med akselerert slitasje av kinescope-katodene på grunn av spenningstilførselen til anoden til kinescope samtidig med innkobling. For å bekjempe dette fenomenet ble det utviklet amatørenheter som forsinket tilførselen av spenning til anoden eller modulatoren til kineskopet. Det er interessant at i noen av dem, til tross for at de var ment for installasjon i all-solid-state TV-er, ble et radiorør brukt som et forsinkelseselement. Senere begynte industrielle TVer å bli produsert, der en slik forsinkelse først ble gitt.

3. Fargebilderør

Farge kinescope enhet. 1 - Elektronpistoler. 2 - Elektronstråler. 3 -- Fokuseringsspole. 4 -- Avbøyningsspoler. 5 -- Anode. 6 -- En maske som lar den røde strålen treffe den røde fosforen osv. 7 -- Røde, grønne og blå fosforkorn. 8 - Maske og fosforkorn (forstørret).

Et fargekineskop skiller seg fra et svart og hvitt ved at det har tre kanoner - "røde", "grønne" og "blå" (1). Følgelig påføres tre typer fosfor på skjermen 7 i en eller annen rekkefølge - rød, grønn og blå ( 8 ).

Avhengig av typen maske som brukes, er kanonene i nakken på kinescope plassert delta-formet (i hjørnene av en likesidet trekant) eller plane (på samme linje). Noen elektroder med samme navn fra forskjellige elektronkanoner er forbundet med ledere inne i kineskopet. Dette er akselererende elektroder, fokuseringselektroder, varmeovner (parallellkoblet) og ofte modulatorer. Dette tiltaket er nødvendig for å lagre antall utganger til kinescope, på grunn av den begrensede størrelsen på halsen.

Bare strålen fra den røde pistolen treffer den røde fosforen, kun strålen fra den grønne pistolen treffer den grønne osv. Dette oppnås ved å installere et metallgitter mellom pistolene og skjermen, kalt maske (6 ). I moderne billedrør er masken laget av invar - en type stål med en liten termisk utvidelseskoeffisient.

CRT med skyggemaske

For denne typen CRT er masken et metallgitter (vanligvis Invar) med runde hull på motsatt side av hver triade av fosforelementer. Kriteriet for bildekvalitet (skarphet) er den såkalte grain pitch eller dot pitch, som karakteriserer avstanden i millimeter mellom to fosforelementer (prikker) av samme farge. Jo kortere denne avstanden er, jo høyere bildekvalitet kan skjermen gjengi. En CRT-skjerm med en skyggemaske er vanligvis en del av en kule med en ganske stor diameter, noe som kan merkes av konveksiteten til skjermen på skjermer med denne typen CRT (eller kanskje ikke merkes hvis radiusen til kulen er veldig stor). Ulempene med en CRT med skyggemaske inkluderer det faktum at et stort antall elektroner (ca. 70%) holdes tilbake av masken og ikke når fosforelementene. Dette kan føre til at masken varmes opp og blir termisk forvrengt (noe som kan føre til at farger på skjermen forvrenges). I tillegg er det i CRT-er av denne typen nødvendig å bruke en fosfor med høyere lyseffekt, noe som fører til en viss forringelse av fargegjengivelsen. Hvis vi snakker om fordelene med CRT-er med en skyggemaske, bør vi merke oss den gode klarheten til det resulterende bildet og deres relative billighet.

CRT med blendergitter

I en slik CRT er det ingen pinholes i masken (vanligvis laget av folie). I stedet lages det tynne vertikale hull i den fra den øverste kanten av masken til bunnen. Dermed er det et gitter av vertikale linjer. På grunn av det faktum at masken er laget på denne måten, er den svært følsom for enhver form for vibrasjon (som for eksempel kan oppstå ved lett banking på skjermen. Den holdes i tillegg på plass av tynne horisontale ledninger. I skjermer med en størrelse på 15 tommer, en slik ledning er en av 17 og 19 to , og i store tre eller flere. På alle slike modeller er skygger fra disse ledningene merkbare, spesielt på en lys skjerm. Til å begynne med kan de noe irriterende, men over tid vil du bli vant til det. Sannsynligvis kan dette tilskrives hovedulempene med CRT-er med blendergitter. Skjermen til slike CRT-er er en del av en sylinder med stor diameter. Som et resultat er den helt flat vertikalt og svakt konveks horisontalt. En analog av punktstigningen (som for en CRT med en skyggemaske) her er stripestigningen - minimumsavstanden mellom to fosforstrimler av samme farge (målt i millimeter). Fordelen med slike CRT-er sammenlignet med den forrige er mer mettede farger og et mer kontrasterende bilde, og

Det er også en flatere skjerm, noe som reduserer mengden av gjenskinn på den ganske betydelig. Ulempene inkluderer litt mindre klarhet i teksten på skjermen.

CRT med spaltemaske

Spaltemasken CRT er et kompromiss mellom de to teknologiene som allerede er beskrevet. Her er hullene i masken som tilsvarer en fosfortriade laget i form av langstrakte vertikale slisser med kort lengde. Tilstøtende vertikale rader av slike spalter er litt forskjøvet i forhold til hverandre. Det antas at CRT-er med denne typen maske har en kombinasjon av alle fordelene som ligger i den. I praksis er forskjellen mellom bildet på en CRT med spalte eller blendergitter lite merkbar. CRT-er med spaltemaske kalles vanligvis Flatron, DynaFlat, etc.

4. Fordeler og ulemper med CRT

Fordeler med et kinescope:

1. Bredt fargespekter på en CRT-basert skjerm på grunn av bruk av fosfor med høy renhet av utsendt farge.

2. Bildets lysstyrke og kontrast er tilstrekkelig for de fleste bruksområder.

3. Relativt lav kostnad.

4. Bildet kan observeres under forhold med direkte belysning av sollys, i motsetning til LCD-skjermer (hvor det mørkner og forsvinner).

5. Lav treghet. Elektronstrålen kan styres med høy hastighet, og derfor brukes CRT-er i oscilloskoper og telecine-projektorer (for å konvertere bilder fra film til et TV-signal i sanntid).

Ulemper med kinescope:

1. Store dimensjoner og vekt.

2. Vanskeligheten med å produsere CRT-er med store diagonaler.

3. Økt energiforbruk.

4. Forringelse av fargegjengivelse over tid på grunn av aldring av fosfor- og katodematerialet.

5. Bildeflimmer.

6. Skadelig elektromagnetisk stråling.

7. Hvis CRT-skjermen er feil konfigurert, kan det oppstå geometriske forvrengninger, feiljustering og defokusering.

8. CRT-er er mottakelige for eksterne magnetiske felt.

9. Økte krav til elsikkerhet. Tilstedeværelsen av høyspentkretser inne i displayet stiller spesielle krav til deres isolasjon og kvaliteten på produksjonen av elektroniske komponenter i disse kretsene.

10. Når et stillbilde vises på skjermen i lang tid, "treffer" elektronstrålen prikkene ("kornene") til fosforet millioner av ganger. I dette tilfellet er fosforet "utbrent" og et permanent "spøkelse"-bilde vises på skjermen.

11. CRT-er er eksplosive (fordi det er et vakuum inne i pæren). Det er derfor de har en tykk glasskolbe. Avhending av slike skjermer må ta hensyn til sikkerhetskrav.

Bibliografi

1. Fysisk grunnlag for å skaffe informasjon: referansesammendrag / I.V. Gazeeva. - St. Petersburg: SPbGIKiT, 2017. - 211 s.

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

3. http://megabook.ru

Skrevet på Allbest.ru

Lignende dokumenter

Konseptet med elektrisk strøm. Atferd av elektronstrøm i forskjellige medier. Driftsprinsipper for et vakuumelektronstrålerør. Elektrisk strøm i væsker, metaller, halvledere. Konsept og typer ledningsevne. Fenomenet elektron-hull overgang.

presentasjon, lagt til 11.05.2014

Organisering av prosessen med elektronstrålefordampning. Formel for elektrostatisk spenning mellom katode og anode, økning i måloverflatetemperatur på ett sekund. Beregning av strålestrømmen og temperaturen på overflaten av det bombarderte materialet.

artikkel, lagt til 31.08.2013

Design, driftsprinsipp og formål med en elektronisk kommutert vifte med innebygd elektronikk. Dens fordel og ytelsestest. Forskjellen mellom synkrone og asynkrone motorer. Prinsippet om proporsjonal-integral-derivert kontroller.

laboratoriearbeid, lagt til 14.04.2015

Gjennomgang av Xtress 3000 G3/G3R-enheten og TFS-3007-HP røntgenrøret brukt i den, analyse av utstyret og dokumentasjon. Utvikling av 0.3RSV1-Cr røntgenrør: design og termisk beregning av anode- og katodeenhetene, isolator, foringsrør.

avhandling, lagt til 17.06.2012

Konseptet og områder for praktisk bruk av elektro-optiske omformere som enheter som konverterer elektroniske signaler til optisk stråling eller til et bilde tilgjengelig for menneskelig oppfatning. Struktur, mål og målsettinger, operasjonsprinsipp.

presentasjon, lagt til 11.04.2015

Beskrivelse av teknologien for fremstilling av et elektron-hull-kryss. Klassifisering av det utviklede elektron-hull-krysset i henhold til grensefrekvens og effekttap. Studie av hovedtrekkene ved bruk av diodestrukturer i integrerte kretsløp.

kursarbeid, lagt til 14.11.2017

Innhenting av bilder i monokrome katodestrålerør. Egenskaper til flytende krystaller. Teknologier for produksjon av flytende krystallmonitorer. Fordeler og ulemper med skjermer basert på plasmapaneler. Få et stereoskopisk bilde.

presentasjon, lagt til 03.08.2015

Studiet av en lysemitterende diode som en halvlederenhet med et elektron-hull-kryss som skaper optisk stråling når en elektrisk strøm føres gjennom den. Oppfinnelseshistorie, fordeler og ulemper, omfanget av LED-applikasjonen.

presentasjon, lagt til 29.10.2014

Prinsippet for konstruksjon og drift av Grovers varmerør. De viktigste metodene for å overføre termisk energi. Fordeler og ulemper med sløyfevarmerør. Lovende typer varmerørkjølere. Designfunksjoner og egenskaper til varmerør.

sammendrag, lagt til 08.09.2015

Sammenlignende egenskaper for sensorer. Velge en frekvensnivåsensor og den anbefalte målemetoden, dens fordeler og ulemper. Parametre og profil av nivårøret. Eksitasjons-samlingssystem, ulinearitet og temperaturfeil.

Et katodestrålerør (CRT) er en termionisk enhet som ikke ser ut til å gå ut av bruk med det første. CRT brukes i et oscilloskop for å observere elektriske signaler og selvfølgelig som et bilderør i en fjernsynsmottaker og en skjerm i en datamaskin og radar.

En CRT består av tre hovedelementer: en elektronkanon, som er kilden til elektronstrålen, et stråleavbøyningssystem, som kan være elektrostatisk eller magnetisk, og en fluorescerende skjerm, som sender ut synlig lys på punktet der elektronstrålen treffer . Alle de essensielle egenskapene til en CRT med elektrostatisk avbøyning gjenspeiles i fig. 3.14.

Katoden sender ut elektroner, og de flyr mot den første anoden Av som en spenning på flere tusen volt, positiv i forhold til katoden, påføres. Strømmen av elektroner reguleres av et rutenett, hvor den negative spenningen bestemmes av den nødvendige lysstyrken. Elektronstrålen går gjennom et hull i midten av den første anoden, og også gjennom en andre anode, som er utsatt for en litt høyere positiv spenning enn den første anoden.

Ris. 3.14. CRT med elektrostatisk avbøyning. Et forenklet diagram koblet til en CRT viser lysstyrke- og fokuskontrollene.

Hensikten med de to anodene er å skape et elektrisk felt mellom dem med kraftlinjer buet slik at alle elektronene i strålen konvergerer på ett sted på skjermen. Potensiell forskjell mellom anoder A 1 Og L 2 velges ved hjelp av fokuskontrollen for å oppnå et klart fokusert sted på skjermen. Denne to-anode-designen kan betraktes som en elektronlinse. På samme måte kan en magnetisk linse lages ved å påføre et magnetfelt; I noen CRT-er gjøres fokusering på denne måten. Dette prinsippet brukes også med stor effekt i elektronmikroskopet, hvor en kombinasjon av elektronlinser kan brukes til å gi svært høy forstørrelse med en oppløsning som er tusen ganger bedre enn et optisk mikroskop.

Etter anodene passerer elektronstrålen i en CRT mellom avbøyningsplater, som spenninger kan påføres for å avlede strålen i vertikal retning når det gjelder plater Y og i horisontal retning når det gjelder plater X. Etter avbøyningssystemet treffer strålen den fluorescerende skjermen, det vil si overflaten som er dekket fosfor.

Ved første øyekast har elektronene ingen steder å gå etter at de treffer skjermen, og du tror kanskje at den negative ladningen på den ville vokse. I virkeligheten skjer ikke dette, siden energien til elektronene i strålen er nok til å få sekundære elektroner til å "sprute" ut av skjermen. Disse sekundære elektronene samles deretter opp av et ledende belegg på rørets vegger. Faktisk forlater vanligvis så mye ladning skjermen at et potensial på flere volt vises på den selv, i forhold til den andre anoden.

Elektrostatisk avvisning er standard for de fleste oscilloskop, men er upraktisk for store CRT-er som brukes i TV. I disse rørene med sine enorme skjermer (opptil 900 mm diagonalt), for å oppnå ønsket lysstyrke, er det nødvendig å akselerere elektronene i strålen til høye energier (typisk høyspenningsspenning)

Ris. 3.15. Driftsprinsippet til et magnetisk avbøyningssystem som brukes i fjernsynsrør.

kilde 25 kV). Dersom slike rør, med sin svært store avbøyningsvinkel (110°), skulle bruke et elektrostatisk avbøyningssystem, ville det være nødvendig med for store avbøyningsspenninger. For slike bruksområder er magnetisk avbøyning standarden. I fig. Figur 3.15 viser en typisk utforming av et magnetisk avbøyningssystem, hvor par av spoler brukes til å lage avbøyningsfeltet. Vær oppmerksom på at spolen akser vinkelrett retning som avbøyning oppstår i, i motsetning til senterlinjene til platene i et elektrostatisk avbøyningssystem, som parallell avviksretning. Denne forskjellen fremhever at elektroner oppfører seg forskjellig i elektriske og magnetiske felt.

Katodestrålerør(CRT) - en elektronisk enhet som har formen av et rør, langstrakt (ofte med en konisk forlengelse) i retning av elektronstrålens akse, som er dannet i CRT. En CRT består av et elektron-optisk system, et avbøyningssystem og en fluorescerende skjerm eller mål. TV-reparasjon i Butovo, kontakt oss for hjelp.

CRT-klassifisering

Klassifisering av CRT-er er ekstremt vanskelig, noe som forklares med deres ekstreme

om bred anvendelse innen vitenskap og teknologi og muligheten for å modifisere designet for å oppnå de tekniske parametrene som er nødvendige for implementering av en spesifikk teknisk idé.

Avhengighetene av metoden for å kontrollere elektronstrålen til CRT er delt inn i:

elektrostatisk (med et elektrostatisk stråleavbøyningssystem);

elektromagnetisk (med et elektromagnetisk stråleavbøyningssystem).

Avhengig av formålet er CRT-er delt inn i:

elektrongrafiske rør (mottaksrør, fjernsynsrør, oscilloskoprør, indikatorrør, fjernsynsskiltrør, kodingsrør, etc.)

optisk-elektroniske konverteringsrør (sende TV-rør, elektron-optiske omformere, etc.)

katodestrålebrytere (brytere);

andre CRT-er.

Elektrongrafikk CRT-er

Elektrongrafiske CRT-er er en gruppe katodestrålerør som brukes i forskjellige teknologiområder for å konvertere elektriske signaler til optiske (signal-til-lys-konvertering).

Elektroniske grafiske CRT-er er delt inn i:

Avhengig av applikasjonen:

TV-mottak (bilderør, CRT-er med ultrahøy oppløsning for spesielle TV-systemer osv.)

mottak av oscillografi (lavfrekvent, høyfrekvent, ultrahøyfrekvent, høyspentpuls, etc.)

mottaksindikator;

huske;

tegn;

koding;

andre CRT-er.

Struktur og drift av en CRT med et elektrostatisk stråleavbøyningssystem

Katodestrålerøret består av en katode (1), anode (2), en nivelleringssylinder (3), en skjerm (4), planregulatorer (5) og høyderegulatorer (6).

Under påvirkning av foto- eller termisk emisjon blir elektroner slått ut av katodemetallet (en tynn lederspiral). Siden det opprettholdes en spenning (potensialforskjell) på flere kilovolt mellom anoden og katoden, beveger disse elektronene, på linje med sylinderen, seg i retning av anoden (hul sylinder). Når elektronene flyr gjennom anoden, når flykontrollerne. Hver regulator er to metallplater, motsatt ladet. Hvis den venstre platen er negativt ladet og den høyre platen positivt, vil elektronene som passerer gjennom dem avbøyes til høyre, og omvendt. Høyderegulatorene fungerer på samme måte. Hvis vekselstrøm påføres disse platene, vil det være mulig å kontrollere strømmen av elektroner i både horisontale og vertikale plan. På slutten av banen treffer elektronstrømmen en skjerm der den kan produsere bilder.

Brukt til både overføring og mottak, er et katodestrålerør utstyrt med en enhet som sender ut elektronstrålen, samt enheter som kontrollerer dens intensitet, fokus og avbøyning. Alle disse operasjonene er beskrevet her. Avslutningsvis ser professor Radiol inn i fremtiden til TV.

Så, min kjære Neznaykin, jeg må forklare deg strukturen og driftsprinsippene til et katodestrålerør, slik det brukes i TV-sendere og -mottakere.

Katodestrålerøret eksisterte lenge før fjernsynet kom. Den ble brukt i oscilloskoper - måleinstrumenter som gjør det mulig å visuelt se formene til elektriske spenninger.

Elektronpistol

Et katodestrålerør har en katode, vanligvis indirekte oppvarmet, som sender ut elektroner (fig. 176). Sistnevnte tiltrekkes av anoden, som har en potensiell positiv i forhold til katoden. Intensiteten til elektronstrømmen styres av potensialet til en annen elektrode installert mellom katoden og anoden. Denne elektroden kalles en modulator, har form som en sylinder, som delvis omslutter katoden, og i bunnen er det et hull som elektroner passerer gjennom.

Ris. 176. En katodestrålerørpistol som sender ut en stråle av elektroner. Jeg er filamentet; K - katode; M - modulator; A - anode.

Jeg føler at du nå opplever en viss misnøye med meg. "Hvorfor fortalte han meg ikke at det bare var en triode?!" - kanskje, tenker du. Faktisk spiller modulatoren samme rolle som rutenettet i trioden. Og alle disse tre elektrodene danner sammen en elektrisk pistol. Hvorfor? Skyter hun noe? Ja. Det lages et hull i anoden som en betydelig del av elektronene som anoden tiltrekker seg flyr gjennom.

I senderen "ser" en elektronstråle gjennom ulike elementer i bildet, og løper langs den lysfølsomme overflaten som bildet projiseres på. Ved mottakeren lager strålen et bilde på en fluorescerende skjerm.

Vi skal se på disse funksjonene mer detaljert litt senere. Nå må jeg forklare deg to hovedproblemer: hvordan elektronstrålen er konsentrert og hvordan den tvinges til å bøye seg for å sikre at alle elementene i bildet blir sett.

Fokuseringsmetoder

Fokusering er nødvendig slik at tverrsnittet av strålen ved kontaktpunktet med skjermen ikke overstiger størrelsen på bildeelementet. Strålen på dette kontaktpunktet kalles vanligvis stedet.

For at flekken skal være liten nok, må strålen føres gjennom en elektronlinse. Dette er navnet på en enhet som bruker elektriske eller magnetiske felt og påvirker en elektronstråle på samme måte som en bikonveks glasslinse påvirker lysstråler.

Ris. 177. Takket være virkningen av flere anoder, fokuseres elektronstrålen til ett punkt på skjermen.

Ris. 178. Fokusering av elektronstrålen er sikret av et magnetisk felt skapt av en spole som påføres en konstant spenning.

Ris. 179. Avbøyning av en elektronstråle med et vekselfelt.

Ris. 180. To par plater lar deg avlede elektronstrålen i vertikal og horisontal retning.

Ris. 181. En sinusbølge på skjermen til et elektronisk oscilloskop, hvor en vekselspenning påføres de horisontale avbøyningsplatene, og en lineær spenning med samme frekvens påføres de vertikale platene.

Fokusering utføres av elektriske kraftledninger, for hvilke en andre (også utstyrt med et hull) er installert bak den første anoden, som et høyere potensial påføres. Du kan også installere en tredje bak den andre anoden og bruke et enda høyere potensial på den enn på den andre. Potensialforskjellen mellom anodene som elektronstrålen passerer påvirker elektronene som elektriske kraftlinjer som går fra en anode til en annen. Og denne effekten har en tendens til å lede alle elektroner hvis bane har avviket til strålens akse (fig. 177).

Anodepotensialene i katodestrålerør som brukes i fjernsyn når ofte flere titusenvis av volt. Størrelsen på anodestrømmene er tvert imot veldig liten.

Ut fra det som er sagt, bør du forstå at kraften som må gis ut i røret ikke er noe overnaturlig.

Strålen kan også fokuseres ved å påvirke elektronstrømmen med et magnetfelt skapt av strømmen som flyter gjennom spolen (fig. 178).

Avbøyning av elektriske felt

Så vi klarte å fokusere strålen så mye at flekken på skjermen er liten. En fast plass i midten av skjermen gir imidlertid ingen praktisk fordel. Du må få stedet til å løpe langs de vekslende linjene til begge halvrammene, som Lyuboznaykin forklarte deg under den siste samtalen.

Hvordan sikre at punktet avviker, for det første horisontalt, slik at det raskt løper langs linjene, og for det andre vertikalt, slik at punktet beveger seg fra en oddetall til den neste odde, eller fra en partall til den neste til og med en? I tillegg er det nødvendig å sikre en veldig rask retur fra slutten av en linje til begynnelsen av den som flekken må løpe gjennom. Når punktet er ferdig med den siste linjen i en halvramme, bør den raskt stige oppover og ta sin opprinnelige posisjon ved begynnelsen av den første linjen i neste halvramme.

I dette tilfellet kan avbøyningen av elektronstrålen også oppnås ved å endre de elektriske eller magnetiske feltene. Senere vil du lære hvilken form spenningene eller strømmene som styrer sveipet skal ha og hvordan du får dem. La oss nå se hvordan rørene er ordnet, hvor avbøyningen utføres av elektriske felt.

Disse feltene skapes ved å bruke en potensiell forskjell mellom to metallplater plassert på den ene eller den andre siden av strålen. Vi kan si at platene representerer platene til kondensatoren. Platen som har blitt positiv tiltrekker seg elektroner, og platen som har blitt negativ frastøter dem (fig. 179).

Du vil lett forstå at to horisontale plater bestemmer den vertikale avbøyningen av elektronstrålen. For å flytte strålen horisontalt, må du bruke to plater plassert vertikalt (fig. 180).

Oscilloskoper bruker denne metoden for avbøyning; Både horisontale og vertikale plater er installert der. De første blir utsatt for periodiske spenninger, hvis form kan bestemmes - disse spenningene avleder stedet vertikalt. En spenning påføres de vertikale platene, avbøyer stedet horisontalt med konstant hastighet og returnerer det nesten umiddelbart til begynnelsen av linjen.

I dette tilfellet viser kurven som vises på skjermen formen på endringen i spenningen som studeres. Når punktet beveger seg fra venstre til høyre, får den aktuelle spenningen den til å stige eller falle, avhengig av dens øyeblikkelige verdier. Hvis du ser på AC-spenningen på denne måten, vil du se en vakker sinusformet kurve på skjermen til katodestrålerøret (fig. 181).

Skjermfluorescens

Nå er det på tide å forklare deg at innsiden av katodestrålerørskjermen er dekket med et lag med fluorescerende stoff. Dette er navnet gitt til et stoff som lyser under påvirkning av elektronangrep. Jo kraftigere disse påvirkningene er, jo høyere lysstyrke forårsaker de.

Ikke forveksle fluorescens med fosforescens. Sistnevnte er iboende i et stoff som, under påvirkning av dagslys eller lyset fra elektriske lamper, selv blir lysende. Dette er nøyaktig hvordan viserne på vekkerklokken lyser om natten.

TVer er utstyrt med katodestrålerør, hvis skjerm er laget av et gjennomskinnelig fluorescerende lag. Under påvirkning av elektronstråler blir dette laget lysende. I svart-hvitt-TVer er lyset som produseres på denne måten hvitt. Når det gjelder farge-TV-er, består deres fluorescerende lag av 1 500 000 elementer, hvorav en tredjedel sender ut rødt lys, den andre tredjedelen sender ut blått lys og den siste tredjedelen sender ut grønt lys.

Ris. 182. Under påvirkning av magnetfeltet til en magnet (tynne piler), avbøyes elektroner i en retning vinkelrett på den (tykke piler).

Ris. 183. Spoler som skaper magnetiske felt gir avbøyning av elektronstrålen.

Ris. 184. Når avbøyningsvinkelen øker, gjøres røret kortere.

Ris. 185. Plassering av det ledende laget nødvendig for fjerning av primære og sekundære elektroner fra skjermen inn i den eksterne kretsen.

Senere vil de forklare deg hvordan kombinasjoner av disse tre fargene gjør det mulig å oppnå hele spekteret av en lang rekke farger, inkludert hvitt lys.

Magnetisk avvik

La oss gå tilbake til problemet med elektronstråleavbøyning. Jeg beskrev for deg en metode basert på å endre elektriske felt. For tiden bruker TV-katodestrålerør stråleavbøyning av magnetiske felt. Disse feltene er skapt av elektromagneter plassert utenfor røret.

La meg minne deg på at magnetiske kraftlinjer har en tendens til å avlede elektroner i en retning som danner en rett vinkel med dem. Følgelig, hvis magnetiseringspolene er plassert til venstre og høyre for elektronstrålen, går feltlinjene i horisontal retning og avleder elektronene fra topp til bunn.

Og polene plassert over og under røret forskyver elektronstrålen horisontalt (fig. 182). Ved å føre vekselstrømmer av passende form gjennom slike magneter, tvinger de strålen til å fullføre den nødvendige banen for fullstendig bildeskanning.

Så, som du kan se, er katodestrålerøret omgitt av et betydelig antall spoler. Rundt den er det en solenoid som sørger for fokusering av elektronstrålen. Og avbøyningen av denne strålen styres av to par spoler: i den ene er svingene plassert i horisontalplanet, og i den andre i vertikalplanet. Det første paret spoler avleder elektroner fra høyre til venstre, det andre - opp og nedover (fig. 183).

Tidligere var vinkelen på stråleavviket fra røraksen ikke over , men det totale stråleavviket var 90°. I dag produseres rør med en total bjelkeavbøyning på opptil 110°. Takket være dette ble lengden på røret redusert, noe som gjorde det mulig å produsere TV-er med mindre volum, siden dybden på saken deres ble redusert (fig. 184).

Retur av elektroner

Du kan spørre deg selv hva som er den endelige banen til elektronene som treffer det fluorescerende laget av skjermen. Så vit at denne banen ender med et sammenstøt som forårsaker utslipp av sekundære elektroner. Det er helt uakseptabelt at skjermen samler primære og sekundære elektroner, siden deres masse ville skape en negativ ladning, som ville frastøte andre elektroner som sendes ut av elektronkanonen.

For å forhindre slik akkumulering av elektroner, er ytterveggene av kolben fra skjermen til anoden belagt med et ledende lag. Dermed blir elektroner som kommer til det fluorescerende laget tiltrukket av anoden, som har et meget høyt positivt potensial, og blir absorbert (fig. 185).

Anodekontakten bringes ut på rørets sidevegg, mens alle andre elektroder er koblet til pinnene på basen som er plassert i enden av røret motsatt av skjermen.

Er det fare for eksplosjon?

Et annet spørsmål dukker utvilsomt opp i tankene dine. Du må spørre deg selv hvor mye kraft atmosfæren legger på de store vakuumrørene som er installert i TV-er. Vet du at ved jordoverflaten er atmosfærisk trykk ca. Arealet av skjermen, hvis diagonal er 61 cm, er . Dette betyr at luften trykker på denne skjermen med en kraft. Hvis vi tar hensyn til resten av overflaten av kolben i dens koniske og sylindriske deler, kan vi si at røret tåler et totalt trykk som overstiger 39-103 N.

Konvekse deler av røret er lettere enn flate og tåler høyt trykk. Derfor ble det tidligere laget rør med en veldig konveks skjerm. I dag har vi lært å lage skjermer sterke nok til at selv når de er flate kan de tåle lufttrykk. Derfor er det ingen fare for en eksplosjon rettet innover. Jeg sa bevisst en eksplosjon rettet innover, og ikke bare en eksplosjon, for hvis et katodestrålerør sprekker, så suser fragmentene innover.

Som en forholdsregel hadde eldre TV-er installert tykt beskyttelsesglass foran skjermen. Foreløpig klarer de seg uten.

Fremtidens flatskjerm

Du er ung, Neznaykin. Fremtiden åpner seg for deg; du vil se utviklingen og utviklingen av elektronikk på alle områder. I fjernsynet vil det utvilsomt komme en dag da katodestrålerøret i fjernsynet vil bli erstattet av en flatskjerm. En slik skjerm vil bli hengt på veggen som et enkelt bilde. Og alle de elektriske kretsene til TV-en, takket være mikrominiaturisering, vil bli plassert i rammen til dette bildet.

Bruken av integrerte kretser vil gjøre det mulig å redusere størrelsen på de mange kretsene som utgjør den elektriske delen av TV-en til et minimum. Bruken av integrerte kretser har allerede blitt utbredt.

Til slutt, hvis alle TV-kontrollene og knappene må plasseres på rammen rundt skjermen, er det mest sannsynlig at fjernkontrollenheter vil bli brukt til å justere TVen. Uten å reise seg fra stolen vil seeren kunne bytte TV fra ett program til et annet, endre lysstyrken og kontrasten til bildet og volumet på lyden. For dette formålet vil han ha for hånden en liten boks som sender ut elektromagnetiske bølger eller ultralyd, som vil tvinge TV-en til å gjøre alle de spesifiserte vekslingene og justeringene. Imidlertid eksisterer slike enheter allerede, men har ennå ikke blitt utbredt ...

La oss nå gå tilbake fra fremtiden til nåtiden. Jeg overlater til Lyuboznaykin å forklare deg hvordan katodestrålerør for tiden brukes til å sende og motta TV-bilder.