Grande enciclopédia de petróleo e gás. Tubos de raios catódicos

Após o sistema de deflexão, os elétrons caem na tela do CRT. A tela consiste em uma fina camada de fósforo aplicada na superfície interna da extremidade do balão e capaz de brilhar intensamente quando bombardeada com elétrons.

Em alguns casos, uma fina camada condutora de alumínio é aplicada sobre a camada de fósforo. As propriedades da tela são determinadas por sua

características e parâmetros. Os parâmetros da tela principal incluem: primeiro E potenciais de segunda tela crítica, brilho brilho, eficiência luminosa, duração do brilho.

Potencial da tela. Quando a tela é bombardeada por um fluxo de elétrons de sua superfície, ocorre a emissão de elétrons secundários. Para remover os elétrons secundários, as paredes do tubo próximas à tela são revestidas com uma camada condutora de grafite, que é conectada ao segundo ânodo. Caso contrário, os elétrons secundários, retornando à tela, junto com os primários, diminuirão seu potencial. Neste caso, é criada uma força de frenagem no espaço entre a tela e o segundo ânodo. campo elétrico, que refletirá os elétrons do feixe. Assim, para eliminar o campo de frenagem, é necessário remover carga elétrica, transportado por um feixe de elétrons. Quase a única maneira de compensar a carga é usar emissões secundárias. Quando os elétrons caem na tela, sua energia cinética é convertida na energia luminosa da tela, aquece-a e causa emissão secundária. O valor do coeficiente de emissão secundário o determina o potencial da tela. O coeficiente de emissão de elétrons secundários a = / in // l (/„ é a corrente dos elétrons secundários, / l é a corrente do feixe, ou a corrente dos elétrons primários) da superfície da tela em uma ampla faixa de mudanças na energia de elétrons primários excede a unidade (Fig. 12.8, Ó < 1 на участке OA curva em V < С/ кр1 и при 15 >S/cr2).

No E < (У кр1 число уходящих-от экрана вторичных электронов меньше числа первичных, что приводит к накоплению отрицательного заряда на экране, формированию тормозящего поля для электронов луча в пространстве между вторым анодом и экраном и их отражению; свечение экрана отсутствует. Потенциал e l2= Г/крР correspondente ao ponto A na Fig. 12.8, chamado primeiro potencial crítico.

Em C/a2 = £/cr1 o potencial da tela é próximo de zero.

Se a energia do feixe se tornar maior que e£/cr1, então o > 1 e a tela começa a carregar

Arroz. 12,8

em relação ao último ânodo do holofote. O processo continua até que o potencial da tela se torne aproximadamente igual ao potencial do segundo ânodo. Isso significa que o número de elétrons que saem da tela é igual ao número de elétrons incidentes. Na faixa de energia do feixe muda de e£/cr1 a C/cr2 c > 1 e o potencial da tela é bastante próximo do potencial do ânodo do projetor. No e &2 > Coeficiente de emissão secundária N cr2 a< 1. Потенциал экрана вновь снижается, и у экрана начинает формироваться тормозящее для электронов луча поле. Потенциал E kr2 (corresponde ao ponto EM na Fig. 12.8) são chamados segundo potencial crítico ou potencial máximo.

Em energias de feixe de elétrons mais altas e11 kr2 O brilho da tela não aumenta. Para várias telas Г/кр1 = = 300...500 V, e kr2= 5...40kV.

Caso seja necessário obter alto brilho, o potencial da tela é mantido à força igual ao potencial do último eletrodo do refletor por meio de um revestimento condutor. O revestimento condutor está eletricamente conectado a este eletrodo.

Saída de luz. Este é um parâmetro que determina a proporção da intensidade da luz J cv, emitido pelo fósforo normal à superfície da tela, à potência do feixe de elétrons R el incidente na tela:

A saída de luz μ determina a eficiência do fósforo. Nem toda a energia cinética dos elétrons primários é convertida em energia de radiação visível; parte dela vai para o aquecimento da tela, emissão de elétrons secundários e radiação nas faixas espectrais infravermelha e ultravioleta. A saída de luz é medida em candelas por watt: para telas diferentes varia entre 0,1...15 cd/W. Em baixas velocidades dos elétrons, o brilho ocorre na camada superficial e parte da luz é absorvida pelo fósforo. À medida que a energia dos elétrons aumenta, a emissão de luz aumenta. No entanto, em velocidades muito altas, muitos elétrons penetram na camada de fósforo sem produzir excitação, e ocorre uma diminuição na emissão de luz.

Brilho do brilho. Este é um parâmetro determinado pela intensidade da luz emitida na direção do observador por um metro quadrado superfície uniformemente luminosa. O brilho é medido em cd/m2. Depende das propriedades do fósforo (caracterizado pelo coeficiente A), da densidade de corrente do feixe de elétrons y, da diferença de potencial entre o cátodo e a tela II e potencial mínimo de tela 11 0, no qual a luminescência da tela ainda é observada. O brilho do brilho obedece à lei

Valores de expoente p e o potencial £/0 para diferentes fósforos varia dentro dos limites de 1...2,5 e

30...300 V. Na prática, a natureza linear da dependência do brilho na densidade de corrente y é mantida até aproximadamente 100 μA/cm 2. No altas densidades corrente, o fósforo começa a aquecer e queimar. A principal maneira de aumentar o brilho é aumentar E.

Resolução. Este importante parâmetro é definido como a capacidade de um CRT de reproduzir detalhes da imagem. A resolução é estimada pelo número de pontos ou linhas (linhas) luminosas individualmente distinguíveis, respectivamente, por 1 cm 2 de superfície ou 1 cm de altura da tela, ou por toda a altura da superfície de trabalho da tela. Consequentemente, para aumentar a resolução é necessário reduzir o diâmetro do feixe, ou seja, é necessário um feixe fino e bem focado com diâmetro de décimos de mm. Quanto menor a corrente do feixe e maior a tensão de aceleração, maior será a resolução. Neste caso, a melhor focagem é alcançada. A resolução também depende da qualidade do fósforo (grandes grãos de fósforo dispersam a luz) e da presença de halos resultantes da reflexão interna total na parte de vidro da tela.

Duração do brilho residual. O tempo durante o qual o brilho diminui para 1% do valor máximo é denominado tempo de pós-brilho da tela. Todas as telas são divididas em telas muito curtas (menos de 10 5 s), curtas (10“ 5 ...10“ 2 s), médias (10 2 ...10 1 s), longas (10 Ch.Lb s ) e brilho residual muito longo (mais de 16 s). Tubos com persistência curta e muito curta são amplamente utilizados em oscilografia, e aqueles com persistência média são amplamente utilizados em televisão. Os indicadores de radar normalmente usam tubos com longa persistência.

Em tubos de radar, são frequentemente utilizadas telas de longa duração com revestimento de duas camadas. A primeira camada de fósforo - com um brilho residual azul curto - é excitada por um feixe de elétrons, e a segunda - com um brilho amarelo e um brilho residual longo - é excitada pela luz da primeira camada. Nessas telas é possível obter um brilho residual de até vários minutos.

Tipos de telas. Muito grande importância tem a cor brilhante do fósforo. Na tecnologia oscilográfica, na observação visual da tela, são utilizados CRTs com brilho verde, o que é menos cansativo para os olhos. O ortossilicato de zinco ativado com manganês (willemita) tem essa cor brilhante. Para fotografia, são preferidas telas com cor de emissão azul característica do tungstato de cálcio. Ao receber tubos de televisão com imagem em preto e branco, procuram obter uma cor branca, para a qual são utilizados fósforos de dois componentes: azul e amarelo.

Os seguintes fósforos também são amplamente utilizados para a fabricação de revestimentos de tela: sulfetos de zinco e cádmio, silicatos de zinco e magnésio, óxidos e oxissulfetos de elementos de terras raras. Os fósforos baseados em elementos de terras raras apresentam uma série de vantagens: são mais resistentes a diversas influências do que os sulfuretos, são bastante eficientes, possuem uma banda espectral de emissão mais estreita, o que é especialmente importante na produção de tubos de imagem coloridos, onde alta cor pureza é necessária, etc. Um exemplo é o fósforo relativamente amplamente utilizado à base de óxido de ítrio ativado por európio U 2 0 3: Ey. Este fósforo tem uma banda de emissão estreita na região vermelha do espectro. O fósforo, constituído por oxissulfeto de ítrio com uma mistura de európio Y 2 0 3 8: Eu, que possui intensidade máxima de emissão na região vermelho-laranja do espectro visível e melhor resistência química que o fósforo Y 2 0 3: Eu, também tem boas características.

O alumínio é quimicamente inerte ao interagir com fósforos de tela, é facilmente aplicado à superfície por evaporação no vácuo e reflete bem a luz. As desvantagens das telas aluminizadas incluem o fato de que o filme de alumínio absorve e espalha elétrons com energia inferior a 6 keV, portanto, nesses casos, a emissão de luz cai drasticamente. Por exemplo, a eficiência luminosa de uma tela aluminizada com uma energia eletrônica de 10 keV é aproximadamente 60% maior do que com 5 keV. As telas tubulares têm formato retangular ou redondo.

Um tubo de raios catódicos (CRT) usa um feixe de elétrons de um cátodo aquecido para produzir uma imagem em uma tela fluorescente. O cátodo é feito de óxido, aquecido indiretamente, em forma de cilindro com aquecedor. A camada de óxido é depositada na parte inferior do cátodo. Ao redor do cátodo existe um eletrodo de controle, denominado modulador, de formato cilíndrico com um orifício na parte inferior. Este eletrodo serve para controlar a densidade do fluxo de elétrons e para pré-focá-lo. Uma tensão negativa de várias dezenas de volts é aplicada ao modulador. Quanto maior essa tensão, mais elétrons retornam ao cátodo. Outros eletrodos, também de formato cilíndrico, são ânodos. Existem pelo menos dois deles em um CRT. No segundo ânodo a tensão varia de 500 V a vários quilovolts (cerca de 20 kV), e no primeiro ânodo a tensão é várias vezes menor. Dentro dos ânodos existem divisórias com furos (diafragmas). Sob a influência do campo acelerador dos ânodos, os elétrons adquirem uma velocidade significativa. A focagem final do fluxo de elétrons é realizada por meio de um campo elétrico não uniforme no espaço entre os ânodos, bem como graças aos diafragmas. Um sistema composto por cátodo, modulador e ânodos é chamado de projetor de elétrons (canhão de elétrons) e é usado para criar um feixe de elétrons, ou seja, um fino fluxo de elétrons voando em alta velocidade do segundo ânodo para a tela luminescente. O refletor eletrônico é colocado no pescoço estreito da lâmpada CRT. Este feixe é desviado por ação elétrica ou campo magnético, e a intensidade do feixe pode ser alterada por meio do eletrodo de controle, alterando assim o brilho do ponto. A tela luminescente é formada pela aplicação de uma fina camada de fósforo na superfície interna da parede final da parte cônica do CRT. A energia cinética dos elétrons que bombardeiam a tela é convertida em luz visível.

CRT Com controle eletrostático.

Os campos elétricos são comumente usados ​​em CRTs de tela pequena. Em sistemas de deflexão de campo elétrico, o vetor campo é orientado perpendicularmente à trajetória inicial do feixe. A deflexão é conseguida aplicando uma diferença de potencial a um par de placas de deflexão (veja a figura abaixo). Normalmente, as placas de deflexão tornam a deflexão na direção horizontal proporcional ao tempo. Isto é conseguido aplicando uma tensão às placas de deflexão, que aumenta uniformemente à medida que o feixe se move através da tela. Então essa tensão cai rapidamente ao seu nível original e começa a aumentar uniformemente novamente. O sinal que requer pesquisa é alimentado em placas que se desviam na direção vertical. Se a duração de uma única varredura horizontal for igual ao período ou corresponder à taxa de repetição do sinal, um período do processo de onda será reproduzido continuamente na tela.

1 - Tela CRT, 2 - cátodo, 3 - modulador, 4 - primeiro ânodo, 5 - segundo ânodo, P - placas de deflexão.

CRT controlado eletromagnético

Nos casos em que é necessária uma grande deflexão, a utilização de um campo eléctrico para desviar o feixe torna-se ineficaz.

Os tubos eletromagnéticos possuem um canhão de elétrons, igual aos eletrostáticos. A diferença é que a tensão no primeiro ânodo não muda e os ânodos são projetados apenas para acelerar o fluxo de elétrons. Os campos magnéticos são necessários para desviar o feixe em televisores CRT de tela grande.

O feixe de elétrons é focado usando uma bobina de focagem. A bobina de foco é enrolada em uma fileira e se encaixa diretamente no bulbo do tubo. A bobina de focagem cria um campo magnético. Se os elétrons se moverem ao longo do eixo, então o ângulo entre o vetor velocidade e as linhas do campo magnético será igual a 0, portanto, a força de Lorentz é zero. Se um elétron voar em um campo magnético em um ângulo, devido à força de Lorentz, a trajetória do elétron se desviará em direção ao centro da bobina. Como resultado, todas as trajetórias dos elétrons se cruzarão em um ponto. Ao alterar a corrente através da bobina de foco, você pode alterar a localização deste ponto. Certifique-se de que este ponto esteja no plano da tela. O feixe é desviado usando campos magnéticos gerados por dois pares de bobinas de deflexão. Um par são bobinas de deflexão vertical e o outro são bobinas de tal forma que suas linhas de campo magnético na linha central serão mutuamente perpendiculares. As bobinas têm formato complexo e estão localizadas no gargalo do tubo.

Ao usar campos magnéticos para desviar o feixe ângulos grandes O CRT é curto e também possibilita a produção de telas grandes.

Tubos de imagem.

Os CRTs são classificados como CRTs combinados, ou seja, possuem focagem eletrostática e deflexão do feixe eletromagnético para aumentar a sensibilidade. A principal diferença entre os tubos de imagem e os CRTs é a seguinte: o canhão de elétrons dos tubos de imagem possui um eletrodo adicional, chamado eletrodo acelerador. Ele está localizado entre o modulador e o primeiro ânodo, uma tensão positiva de várias centenas de volts é aplicada a ele em relação ao cátodo e serve para acelerar ainda mais o fluxo de elétrons.

Estrutura esquemática de um cinescópio para televisão em preto e branco: 1- filamento do aquecedor catódico; 2- cátodo; 3- eletrodo de controle; 4- eletrodo acelerador; 5- primeiro ânodo; 6- segundo ânodo; 7- revestimento condutor (aquadag); 8 e 9 - bobinas para deflexão vertical e horizontal do feixe; 10 - feixe de elétrons; 11- tela; 12 - terminal do segundo ânodo.

A segunda diferença é que a tela do cinescópio, diferentemente do CRT, tem três camadas:

1 camada - camada externa- vidro. O vidro da tela do cinescópio está sujeito a requisitos aumentados de paralelismo das paredes e ausência de inclusões estranhas.

A camada 2 é um fósforo.

A camada 3 é uma película fina de alumínio. Este filme desempenha duas funções:

Aumenta o brilho da tela, agindo como um espelho.

A principal função é proteger o fósforo de íons pesados ​​​​que saem do cátodo junto com os elétrons.

Tubos de imagem coloridos.

O princípio de funcionamento baseia-se no fato de que qualquer cor e tonalidade podem ser obtidas misturando três cores - vermelho, azul e verde. Portanto, os tubos de imagem coloridos possuem três canhões de elétrons e um sistema de deflexão comum. A tela de um cinescópio colorido consiste em seções separadas, cada uma contendo três células de fósforo que brilham em vermelho, azul e flores verdes. Além disso, o tamanho dessas células é tão pequeno e estão tão próximas umas das outras que seu brilho é percebido pelo olho como um todo. Este é o princípio geral para a construção de tubos de imagem coloridos.

Mosaico (tríades) de uma tela de tubo de imagem colorida com uma máscara de sombra: “pontos” de fósforo vermelho R, verde G, azul B.

Condutividade elétrica de semicondutores

Condutividade intrínseca de semicondutores.

Um semicondutor intrínseco é um semicondutor ideal quimicamente puro com uma rede cristalina homogênea cuja órbita de valência contém quatro elétrons. O silício é mais comumente usado em dispositivos semicondutores. Si e germânio Ge.

A camada eletrônica de um átomo de silício é mostrada abaixo. Apenas quatro elétrons da camada externa, chamados elétrons de valência, podem participar da formação de ligações químicas e do processo de condução. Dez elétrons internos não participam de tais processos.

A estrutura cristalina de um semicondutor em um plano pode ser representada da seguinte forma.

Se um elétron receber uma energia maior que o band gap, ele quebra a ligação covalente e fica livre. Em seu lugar, forma-se uma vacância, que possui carga positiva igual em magnitude à carga do elétron e é chamada buraco. Em um semicondutor quimicamente puro, a concentração de elétrons n igual à concentração do buraco p.

O processo de formação de um par de cargas, um elétron e uma lacuna, é denominado geração de carga.

Um elétron livre pode ocupar o lugar de um buraco, restaurando a ligação covalente e emitindo excesso de energia. Este processo é chamado de recombinação de carga. Durante o processo de recombinação e geração de carga, o buraco parece se mover na direção oposta à direção do movimento do elétron, portanto o buraco é considerado um portador móvel de carga positiva. Buracos e elétrons livres resultantes da geração de portadores de carga são chamados de portadores de carga intrínsecos, e a condutividade de um semicondutor devido aos portadores de carga intrínsecos é chamada de condutividade intrínseca do condutor.

Condutividade de impurezas de condutores.

Como a condutividade de semicondutores quimicamente puros depende significativamente das condições externas, semicondutores de impureza são usados ​​em dispositivos semicondutores.

Se uma impureza pentavalente for introduzida em um semicondutor, então 4 elétrons de valência restauram as ligações covalentes com os átomos do semicondutor e o quinto elétron permanece livre. Devido a isso, a concentração de elétrons livres excederá a concentração de lacunas. A impureza pela qual n> p, chamado doador impureza. Um semicondutor com n> p, é chamado de semicondutor com tipo eletrônico de condutividade, ou semicondutor n-tipo.

Em um semicondutor n-tipo os elétrons são chamados de portadores de carga majoritária e as lacunas são chamados de portadores de carga minoritária.

Quando uma impureza trivalente é introduzida, três de seus elétrons de valência restauram uma ligação covalente com os átomos do semicondutor, e a quarta ligação covalente não é restaurada, ou seja, ocorre um buraco. Como resultado, a concentração de buracos será maior que a concentração de elétrons.

Uma impureza na qual p> n, chamado aceitante impureza.

Um semicondutor com p> n, é chamado de semicondutor com condutividade do tipo furo, ou semicondutor tipo p. Em um semicondutor tipo p as lacunas são chamadas de portadores de carga majoritária e os elétrons são chamados de portadores de carga minoritária.

Formação de transição elétron-buraco.

Devido à concentração desigual na interface R E n semicondutor, surge uma corrente de difusão, devido à qual os elétrons de n-regiões Vá para região p, e em seu lugar permanecem cargas não compensadas de íons positivos da impureza doadora. Os elétrons que chegam à região p recombinam-se com buracos e surgem cargas não compensadas de íons negativos da impureza aceitadora. Largura R-n transição - décimos de mícron. Na interface surge um campo elétrico interno da junção pn, que será inibitório para os principais portadores de carga e os rejeitará da interface.

Para os portadores de carga minoritários, o campo estará se acelerando e os transferirá para a região onde serão majoritários. A intensidade máxima do campo elétrico está na interface.

A distribuição de potencial ao longo da largura de um semicondutor é chamada de diagrama de potencial. Diferença potencial em R-n transição é chamada diferença de contato potenciais ou barreira potencial. Para que o principal portador de carga supere R-n transição, a sua energia deve ser suficiente para superar a barreira potencial.

Conexão direta e reversa p-ntransição.

Vamos aplicar uma tensão externa positiva a R-regiões O campo elétrico externo é direcionado para o campo interno R-n transição, o que leva a uma diminuição da barreira de potencial. A maioria das operadoras de cobrança pode facilmente superar a barreira potencial e, portanto, através de R-n transição, uma corrente relativamente grande fluirá, causada pela maioria dos portadores de carga.

Tal inclusão R-n transição é chamada direta, e a corrente através R-n A transição causada pelos portadores de carga majoritários também é chamada de corrente direta. Acredita-se que quando conectado diretamente R-n a passagem está aberta. Se você conectar tensão externa ao negativo região p e uma vantagem em n-região, surge então um campo elétrico externo, cujas linhas de intensidade coincidem com o campo interno R-n transição. Como resultado, isso levará a um aumento na barreira potencial e na largura R-n transição. Os principais portadores de carga não conseguirão superar R-n transição, e acredita-se que R-n a travessia está fechada. Ambos os campos - interno e externo - estão acelerando para portadores de carga minoritários, portanto os portadores de carga minoritários passarão R-n transição, produzindo uma corrente muito pequena, que é chamada corrente inversa. Tal inclusão R-n a transição também é chamada de inversa.

Propriedades p-ntransição.Característica corrente-tensão p-ntransição

Para as propriedades principais R-n as transições incluem:

- propriedade de condutividade unidirecional;

Propriedades de temperatura R-n transição;

Propriedades de frequência R-n transição;

Discriminação R-n transição.

Propriedade de condutividade unidirecional R-n Vejamos a transição usando a característica corrente-tensão.

A característica corrente-tensão (CVC) é uma dependência expressa graficamente da quantidade de fluxo através R-n transição de corrente da magnitude da tensão aplicada EU= f(você) – Figura 29.

Como a magnitude da corrente reversa é muitas vezes menor que a corrente direta, a corrente reversa pode ser desprezada e pode-se assumir que R-n A junção conduz corrente apenas em uma direção. Propriedade de temperatura R-n transição mostra como o trabalho muda R-n transição quando a temperatura muda. Sobre R-n A transição é largamente afectada pelo aquecimento e, em pequena medida, pelo arrefecimento. À medida que a temperatura aumenta, a geração térmica de portadores de carga aumenta, o que leva a um aumento na corrente direta e reversa. Propriedades de frequência R-n transições mostram como funciona R-n transição quando tensão alternada de alta frequência é aplicada a ele. Propriedades de frequência R-n as transições são determinadas por dois tipos de capacitância de transição.

O primeiro tipo de capacitância é a capacitância causada pelas cargas imóveis dos íons de impureza doadores e aceitadores. É chamado de capacitância de carga ou barreira. O segundo tipo de capacitância é a capacitância de difusão, causada pela difusão de portadores de carga móvel através R-n transição quando ligado diretamente.

Se ligado R-n transição para fornecer tensão alternada, depois capacitância R-n a transição diminuirá com o aumento da frequência e, em algumas frequências mais altas, a capacitância pode se tornar igual à resistência interna R-n transição durante a comutação direta. Neste caso, quando ligado novamente, uma corrente reversa suficientemente grande fluirá através desta capacitância, e R-n a transição perderá a propriedade de condutividade unidirecional.

Conclusão: quanto menor a capacidade R-n transição, as frequências mais altas em que ele pode operar.

As propriedades de frequência são influenciadas principalmente pela capacitância da barreira, uma vez que a capacitância de difusão ocorre durante a conexão direta, quando a resistência interna R-n pequena transição.

Repartição p-ntransição.

À medida que a tensão reversa aumenta, a energia do campo elétrico torna-se suficiente para gerar portadores de carga. Isso leva a um forte aumento na corrente reversa. O fenômeno de um forte aumento na corrente reversa em uma certa tensão reversa é chamado de ruptura elétrica. R-n transição.

A ruptura elétrica é uma ruptura reversível, ou seja, quando a tensão reversa diminui R-n a transição restaura a propriedade de condutividade unidirecional. Se a tensão reversa não for reduzida, o semicondutor ficará muito quente devido ao efeito térmico da corrente e R-n a transição se esgota. Este fenômeno é chamado de ruptura térmica R-n transição. A ruptura térmica é irreversível.

Diodos semicondutores

Um diodo semicondutor é um dispositivo que consiste em um cristal semicondutor, geralmente contendo uma junção pn e dois terminais. Existem muitos Vários tipos diodos - retificador, pulso, túnel, reverso, diodos de micro-ondas, bem como diodos zener, varicaps, fotodiodos, LEDs, etc.

A marcação do diodo consiste em 4 designações:

KS -156 A

Tubos de raios catódicos(CRT) - dispositivos de eletrovácuo projetados para converter um sinal elétrico em uma imagem luminosa usando um fino feixe de elétrons direcionado a uma tela especial coberta fósforo- uma composição capaz de brilhar quando bombardeada com elétrons.

Na Fig. A Figura 15 mostra o dispositivo de um tubo de raios catódicos com eletrostática concentrando e eletrostático deflexão do feixe. O tubo contém um cátodo aquecido por óxido com uma superfície emissora voltada para o orifício do modulador. Um pequeno potencial negativo é estabelecido no modulador em relação ao cátodo. Mais ao longo do eixo do tubo (e ao longo do feixe) há um eletrodo de foco, também chamado de primeiro ânodo. Seu potencial positivo ajuda a atrair elétrons do espaço próximo ao cátodo através do orifício do modulador e formar um feixe estreito a partir deles; A focagem adicional e a aceleração dos elétrons são realizadas pelo campo do segundo ânodo (eletrodo acelerador). Seu potencial no tubo é mais positivo e varia de unidades a dezenas de quilovolts. A combinação do cátodo, modulador e eletrodo acelerador forma um canhão de elétrons (refletor eletrônico). O campo elétrico não homogêneo no espaço entre os eletrodos atua no feixe de elétrons como uma lente eletrostática coletora. Os elétrons sob a influência desta lente convergem para um ponto em dentro tela. O interior da tela é coberto por uma camada de fósforo - substância que converte a energia do fluxo de elétrons em luz. Do lado de fora, o local onde o fluxo de elétrons cai na tela brilha.

Para controlar a posição do ponto luminoso na tela e assim obter uma imagem, o feixe de elétrons é desviado ao longo de duas coordenadas usando dois pares de eletrodos planos - placas de deflexão X e Y. O ângulo de deflexão do feixe depende da tensão aplicada às placas. Sob a influência de tensões de deflexão variáveis ​​nas placas, o feixe percorre diferentes pontos da tela. O brilho do ponto depende da intensidade da corrente do feixe. Para controlar o brilho, uma tensão alternada é aplicada à entrada do modulador Z. Para obter uma imagem estável de um sinal periódico, ele é escaneado periodicamente na tela, sincronizando a tensão de varredura horizontal X que varia linearmente com o sinal em estudo, que é fornecido simultaneamente às placas de deflexão vertical Y. Desta forma, as imagens são formadas na tela CRT. O feixe de elétrons tem baixa inércia.

Além da eletrostática, também é utilizado focagem magnética feixe de elétrons. Ele usa uma bobina de corrente contínua na qual um CRT é inserido. A qualidade da focagem magnética é superior (menor tamanho do ponto, menos distorção), mas a focagem magnética é volumosa e consome energia continuamente.

A deflexão do feixe magnético, realizada por dois pares de bobinas com correntes, é amplamente utilizada (em tubos de imagem). Em um campo magnético, um elétron é desviado ao longo do raio de um círculo, e o ângulo de deflexão pode ser significativamente maior do que em um CRT com deflexão eletrostática. No entanto, o desempenho do sistema de deflexão magnética é baixo devido à inércia das bobinas condutoras de corrente. Portanto, em tubos oscilográficos utiliza-se exclusivamente a deflexão do feixe eletrostático por apresentar menor inércia.

A tela é a parte mais importante de um CRT. Como eletroluminóforos Vários compostos inorgânicos e suas misturas são utilizados, por exemplo, sulfetos de zinco e zinco-cádmio, silicato de zinco, tungstatos de cálcio e cádmio, etc. com misturas de ativadores (cobre, manganês, bismuto, etc.). Os principais parâmetros do fósforo: cor do brilho, brilho, intensidade luminosa pontual, eficiência luminosa, brilho residual. A cor do brilho é determinada pela composição do fósforo. Brilho de luminescência do fósforo em cd/m 2

B ~ (dn/dt)(U-U 0) m,

onde dn/dt é o fluxo de elétrons por segundo, ou seja, a corrente do feixe, A;

U 0 - potencial de brilho do fósforo, V;

U – tensão de aceleração do segundo ânodo, V;

A intensidade da luz do spot é proporcional ao brilho. A eficiência luminosa é a relação entre a intensidade luminosa do ponto e a potência do feixe em cd/W.

Brilho– este é o tempo durante o qual o brilho do spot após desligar o feixe diminui para 1% do valor original. Existem fósforos com pós-luminescência muito curta (menos de 10 μs), curta (de 10 μs a 10 ms), média (de 10 a 100 ms), longa (de 0,1 a 16 s) e muito longa (mais de 16 s) brilho residual. A escolha do valor de pós-luminescência é determinada pelo campo de aplicação do CRT. Para cinescópios, são utilizados fósforos com baixo brilho residual, pois a imagem na tela do cinescópio muda constantemente. Para tubos de osciloscópio, são utilizados fósforos com persistência média a muito longa, dependendo da faixa de frequência dos sinais a serem exibidos.

Uma questão importante que requer uma consideração mais detalhada é o potencial da tela CRT. Quando um elétron atinge a tela, ele a carrega com um potencial negativo. Cada elétron recarrega a tela, e seu potencial torna-se cada vez mais negativo, de modo que surge muito rapidamente um campo de frenagem e o movimento dos elétrons em direção à tela para. Em CRTs reais isso não acontece, pois cada elétron que atinge a tela arranca dela elétrons secundários, ou seja, ocorre a emissão de elétrons secundários. Os elétrons secundários carregam uma carga negativa da tela e, para removê-los do espaço em frente à tela, as paredes internas do CRT são cobertas por uma camada condutora à base de carbono, conectada eletricamente a um segundo ânodo. Para que esse mecanismo funcione, fator de emissão secundário, isto é, a razão entre o número de elétrons secundários e o número de elétrons primários deve exceder um. No entanto, para fósforos, o coeficiente de emissão secundário Kve depende da tensão no segundo ânodo U a. Um exemplo de tal dependência é mostrado na Fig. 16, do qual se segue que o potencial de tela não deve exceder o valor

U a max , caso contrário o brilho da imagem não aumentará, mas diminuirá. Dependendo do material do fósforo, a tensão U a máx = 5...35 kV. Para aumentar o potencial limite, o interior da tela é coberto com uma fina película de metal (geralmente alumínio, permeável aos elétrons). aluminizado tela) conectado eletricamente ao segundo ânodo. Neste caso, o potencial da tela é determinado não pelo coeficiente de emissão secundário do fósforo, mas pela tensão no segundo ânodo. Isso permite usar uma tensão mais alta do segundo ânodo e obter um brilho maior da tela. O brilho do brilho também aumenta devido ao reflexo da luz emitida no tubo pelo filme de alumínio. Este último é transparente apenas para elétrons suficientemente rápidos, portanto a tensão do segundo ânodo deve exceder 7...10 kV.

A vida útil dos tubos de raios catódicos é limitada não apenas pela perda de emissão do cátodo, como acontece com outros dispositivos de vácuo, mas também pela destruição do fósforo na tela. Em primeiro lugar, a potência do feixe de elétrons é usada de forma extremamente ineficiente. Não mais que dois por cento dele se transforma em luz, enquanto mais de 98% apenas aquece o fósforo, e ocorre sua destruição, o que se expressa no fato de que a eficiência luminosa da tela diminui gradativamente. A queima ocorre mais rapidamente com o aumento da potência do fluxo de elétrons, com diminuição da tensão de aceleração, e também mais intensamente nos locais onde o feixe incide por mais tempo. Outro fator que reduz a vida útil de um tubo de raios catódicos é o bombardeio da tela por íons negativos gerados a partir dos átomos do revestimento de óxido catódico. Acelerados pelo campo acelerador, esses íons se movem em direção à tela, passando pelo sistema de deflexão. Nos tubos de deflexão eletrostática, os íons são desviados com a mesma eficiência que os elétrons, de modo que atingem diferentes áreas da tela de maneira mais ou menos uniforme. Em tubos com deflexão magnética, os íons são desviados mais fracos devido à sua massa muitas vezes maior que a dos elétrons, e caem principalmente na parte central da tela, formando com o tempo uma chamada “mancha de íons” que escurece gradualmente na tela. Tubos com tela aluminizada são muito menos sensíveis ao bombardeio de íons, pois o filme de alumínio bloqueia o caminho dos íons até o fósforo.

Os dois tipos mais utilizados de tubos de raios catódicos são: oscilográfico E cinescópios. Os tubos do osciloscópio são projetados para exibir uma variedade de processos representados por sinais elétricos. Eles têm deflexão do feixe eletrostático porque permite que o osciloscópio exiba sinais de frequência mais alta. A focagem do feixe também é eletrostática. Normalmente o osciloscópio é usado no modo de varredura periódica: nas placas do desvio horizontal de gerador interno varredura, uma tensão dente de serra é fornecida com uma frequência constante ( tensão de varredura), uma tensão amplificada do sinal em estudo é aplicada às placas de deflexão vertical. Se o sinal for periódico e sua frequência for um número inteiro de vezes maior que a frequência de varredura, um gráfico estacionário do sinal ao longo do tempo aparecerá na tela ( oscilograma). Os tubos dos osciloscópios modernos têm um design mais complexo do que o mostrado na Fig. 15, eles têm grande quantidade eletrodos também são usados feixe duplo CRTs oscilográficos, que possuem um conjunto duplo de todos os eletrodos com uma tela comum e permitem exibir dois sinais diferentes de forma síncrona.

CRTs são CRTs com marca de brilho, ou seja, com controle do brilho do feixe alterando o potencial do modulador; eles são usados ​​em televisores domésticos e industriais, bem como monitores computadores para converter um sinal elétrico em uma imagem bidimensional em uma tela. CRTs diferem dos CRTs oscilográficos tamanhos grandes tela, a natureza da imagem ( meio-tom em toda a superfície da tela), o uso da deflexão magnética do feixe ao longo de duas coordenadas, um tamanho relativamente pequeno do ponto luminoso, requisitos rigorosos para a estabilidade do tamanho do ponto e a linearidade das varreduras. Os mais avançados são os tubos de imagem coloridos para monitores de computador; uma alta resolução(até 2.000 linhas), distorção raster geométrica mínima, reprodução de cores correta. EM tempo diferente os cinescópios foram produzidos com um tamanho de tela diagonal de 6 a 90 cm. O comprimento do cinescópio ao longo de seu eixo é geralmente um pouco menor que o tamanho diagonal, o ângulo máximo de deflexão do feixe é 110...116 0. O interior de uma tela de tubo de imagem colorida é coberto por muitos pontos ou faixas estreitas de fósforos de diferentes composições, que convertem o feixe elétrico em uma das três cores primárias: vermelho, verde, azul. Um cinescópio colorido possui três canhões de elétrons, um para cada cor primária. Quando digitalizados na tela, os raios se movem em paralelo e iluminam áreas adjacentes do fósforo. As correntes do feixe são diferentes e dependem da cor do elemento da imagem resultante. Além dos cinescópios para observação direta, existem cinescópios de projeção que possuem tamanhos pequenos alto brilho da imagem na tela. Esta imagem brilhante é então projetada opticamente em uma tela plana branca, criando uma imagem grande.

Desde 1902, Boris Lvovich Rosing trabalha com o tubo de Brown. Em 25 de julho de 1907, apresentou o pedido da invenção “Método transmissão elétrica imagens à distância." O feixe foi escaneado no tubo por campos magnéticos, e o sinal foi modulado (mudança no brilho) por meio de um capacitor, que poderia desviar o feixe verticalmente, alterando assim o número de elétrons que passam para a tela através do diafragma. Em 9 de maio de 1911, em reunião da Sociedade Técnica Russa, Rosing demonstrou a transmissão de imagens televisivas de simples formas geométricas e recebê-los com reprodução em uma tela CRT.

No início e meados do século 20, Vladimir Zvorykin, Allen Dumont e outros desempenharam um papel significativo no desenvolvimento dos CRTs.

Classificação

De acordo com o método de deflexão do feixe de elétrons, todos os CRTs são divididos em dois grupos: com deflexão eletromagnética (CRTs indicadores e tubos de imagem) e com deflexão eletrostática (CRTs oscilográficos e uma parte muito pequena dos CRTs indicadores).

Com base na capacidade de armazenar uma imagem gravada, os CRTs são divididos em tubos sem memória e tubos com memória (indicador e osciloscópio), cujo design inclui elementos de memória especiais (unidades) com a ajuda dos quais uma imagem uma vez gravada pode ser reproduzida muitas vezes.

Com base na cor da tela, os CRTs são divididos em monocromáticos e multicoloridos. Monocromático pode ter cor diferente brilho: branco, verde, azul, vermelho e outros. Os multicoloridos são divididos de acordo com o princípio de ação em bicolores e tricolores. CRTs indicadores de duas cores, a cor do brilho da tela muda mudando a alta tensão ou alterando a densidade de corrente do feixe de elétrons. Tricolor (com base em cores primárias) - tubos de imagem coloridos, o brilho multicolorido da tela é garantido por designs especiais do sistema eletro-óptico, máscara de separação de cores e tela.

Os CRTs oscilográficos são divididos em tubos de baixa frequência e microondas. Nos projetos deste último, suficiente um sistema complexo deflexões do feixe de elétrons.

Os tubos de imagem são divididos em televisão, monitor e projeção (utilizados em projetores de vídeo). Os cinescópios de monitor têm uma distância de máscara menor do que os de televisão, e os cinescópios de projeção têm maior brilho da tela. Eles são monocromáticos e possuem tela nas cores vermelha, verde e azul.

Design e princípio de operação

Princípios gerais

Dispositivo cinescópio preto e branco

Em um cilindro 9 um vácuo profundo é criado - primeiro o ar é bombeado para fora, depois todas as partes metálicas do cinescópio são aquecidas por um indutor para liberar os gases absorvidos, um getter é usado para absorver gradualmente o ar restante;

Para criar um feixe de elétrons 2 , um dispositivo chamado canhão de elétrons é usado. Cátodo 8 , aquecido por filamento 5 , emite elétrons. Para aumentar a emissão de elétrons, o cátodo é revestido com uma substância que possui baixa função de trabalho (os maiores fabricantes de CRT utilizam tecnologias próprias patenteadas para isso). Alterando a tensão no eletrodo de controle ( modulador) 12 você pode alterar a intensidade do feixe de elétrons e, consequentemente, o brilho da imagem (também existem modelos com controle catódico). Além do eletrodo de controle, a pistola dos CRTs modernos contém um eletrodo de focagem (até 1961, os tubos de imagem domésticos usavam focagem eletromagnética usando uma bobina de focagem 3 com núcleo 11 ), projetado para focar um ponto na tela do cinescópio em um ponto, um eletrodo acelerador para aceleração adicional de elétrons dentro da arma e do ânodo. Depois de sair da arma, os elétrons são acelerados pelo ânodo 14 , que é um revestimento metalizado superfície interior cone do cinescópio conectado ao eletrodo da pistola de mesmo nome. Nos cinescópios coloridos com tela eletrostática interna, ele é conectado ao ânodo. Em vários tubos de imagem dos primeiros modelos, como o 43LK3B, o cone era feito de metal e representava o próprio ânodo. A tensão no ânodo varia de 7 a 30 quilovolts. Em vários CRTs oscilográficos de pequeno porte, o ânodo é apenas um dos eletrodos do canhão de elétrons e é alimentado com tensões de até várias centenas de volts.

O feixe então passa pelo sistema de deflexão 1 , que pode alterar a direção do feixe (a figura mostra um sistema de deflexão magnética). Os CRTs de televisão usam um sistema de deflexão magnética, pois fornece grandes ângulos de deflexão. Os CRTs oscilográficos utilizam um sistema de deflexão eletrostática, pois proporciona maior desempenho.

O feixe de elétrons atinge a tela 10 , revestido com fósforo 4 . Bombardeado por elétrons, o fósforo brilha e um ponto de brilho variável que se move rapidamente cria uma imagem na tela.

O fósforo adquire uma carga negativa dos elétrons e começa a emissão secundária - o próprio fósforo começa a emitir elétrons. Como resultado, todo o tubo adquire carga negativa. Para evitar que isso aconteça, em toda a superfície do tubo existe uma camada de aquadag, uma mistura condutora à base de grafite, conectada ao ânodo ( 6 ).

O cinescópio é conectado através dos cabos 13 e tomada de alta tensão 7 .

Nas TVs em preto e branco, a composição do fósforo é selecionada para que brilhe em uma cor cinza neutra. Em terminais de vídeo, radares, etc., o fósforo geralmente fica amarelo ou verde para reduzir a fadiga ocular.

Ângulo de feixe

O ângulo de deflexão do feixe CRT é o ângulo máximo entre duas posições possíveis do feixe de elétrons dentro da lâmpada na qual um ponto luminoso ainda é visível na tela. A relação entre a diagonal (diâmetro) da tela e o comprimento do CRT depende do ângulo. Para CRTs oscilográficos, geralmente é de até 40°, o que se deve à necessidade de aumentar a sensibilidade do feixe aos efeitos das placas de deflexão e garantir a linearidade das características de deflexão. Para os primeiros tubos de imagem de televisão soviéticos com tela redonda, o ângulo de deflexão era de 50°; para os tubos de imagem em preto e branco de lançamentos posteriores, era de 70°, a partir da década de 1960, aumentou para 110° (um dos primeiros; tubos de imagem era 43LK9B). Para tubos de imagem coloridos domésticos é de 90°.

À medida que o ângulo de deflexão do feixe aumenta, as dimensões e o peso do cinescópio diminuem, no entanto:

• A energia consumida pelos nós de varredura aumenta. Para solucionar esse problema, o diâmetro do pescoço do cinescópio foi reduzido, o que, no entanto, exigiu uma mudança no desenho do canhão de elétrons.
• aumentam os requisitos de precisão na fabricação e montagem do sistema de deflexão, o que foi realizado montando o cinescópio com o sistema de deflexão em um único módulo e montando-o na fábrica.
• o número está aumentando elementos necessários geometria raster e configurações de informações.

Tudo isso levou ao fato de que em algumas áreas ainda são usados ​​​​tubos de imagem de 70 graus. Além disso, um ângulo de 70° continua a ser usado em tubos de imagem preto e branco de pequeno porte (por exemplo, 16LK1B), onde o comprimento não desempenha um papel tão significativo.

Armadilha de íons

Como é impossível criar um vácuo perfeito dentro do CRT, algumas moléculas de ar permanecem no interior. Ao colidir com os elétrons, formam íons que, tendo massa muitas vezes maior que a massa dos elétrons, praticamente não se desviam, queimando gradativamente o fósforo no centro da tela e formando a chamada mancha iônica. Para combater isso, até meados da década de 1960, era utilizado o princípio da “armadilha de íons”: o eixo do canhão de elétrons estava localizado em um determinado ângulo em relação ao eixo do cinescópio, e um ímã ajustável localizado na parte externa fornecia um campo que girava o fluxo de elétrons em direção ao eixo. Íons massivos, movendo-se retilíneamente, caíram na própria armadilha.

No entanto, esta construção forçou um aumento no diâmetro do pescoço do cinescópio, o que levou a um aumento na potência necessária nas bobinas do sistema de deflexão.

No início da década de 1960 foi desenvolvido nova maneira proteção do fósforo: a aluminização da tela, além disso, dobrou o brilho máximo do cinescópio e eliminou a necessidade de uma armadilha de íons.

Atraso no fornecimento de tensão ao ânodo ou modulador

Em uma TV cuja varredura horizontal é feita por meio de lâmpadas, a tensão no ânodo do cinescópio aparece somente após o aquecimento da lâmpada de varredura horizontal de saída e do diodo amortecedor. A essa altura, o calor do cinescópio já aqueceu.

A introdução de circuitos totalmente semicondutores em unidades de varredura horizontal deu origem ao problema de desgaste acelerado dos cátodos do cinescópio devido ao fornecimento de tensão ao ânodo do cinescópio simultaneamente com a ligação. Para combater esse fenômeno, foram desenvolvidas unidades amadoras que proporcionam um atraso no fornecimento de tensão ao ânodo ou modulador do cinescópio. É interessante que em alguns deles, apesar de se destinarem à instalação em televisores totalmente semicondutores, um tubo de rádio é utilizado como elemento de atraso. Mais tarde, televisões começaram a ser produzidas produção industrial, em que tal atraso é fornecido inicialmente.

Varredura

Para criar uma imagem na tela, um feixe de elétrons deve passar constantemente pela tela em alta frequência - pelo menos 25 vezes por segundo. Este processo é chamado varrer. Existem várias maneiras de digitalizar uma imagem.

Varredura raster

O feixe de elétrons passa por toda a tela em fileiras. Existem duas opções:

• 1-2-3-4-5-… (digitalização entrelaçada);
• 1-3-5-7-…, depois 2-4-6-8-… (entrelaçado).

Varredura vetorial

O feixe de elétrons passa ao longo das linhas da imagem. A varredura vetorial foi usada no console de jogos Vectrex.

Digitalize na tela do radar

No caso de utilizar a tela de visualização completa, a chamada. typetron, o feixe de elétrons passa ao longo dos raios da tela (a tela tem a forma de um círculo). As informações de serviço, na maioria dos casos (números, letras, sinais topográficos), são adicionalmente implantadas por meio de uma matriz de sinais (localizada em um canhão de feixe de elétrons).

Tubos de imagem coloridos

Dispositivo cinescópio colorido. 1 - Armas de elétrons. 2 - Raios de elétrons. 3 - Bobina de focagem. 4 - Bobinas de deflexão. 5 - Ânodo. 6 - Uma máscara, graças à qual o feixe vermelho atinge o fósforo vermelho, etc. 7 - Grãos de fósforo vermelho, verde e azul. 8 - Máscara e grãos de fósforo (ampliados).

Um cinescópio colorido difere de um preto e branco porque possui três armas - “vermelho”, “verde” e “azul” ( 1 ). Assim, para a tela 7 três tipos de fósforo são aplicados em alguma ordem - vermelho, verde e azul ( 8 ).

Dependendo do tipo de máscara utilizada, as armas no pescoço do cinescópio estão localizadas em formato delta (nos cantos de um triângulo equilátero) ou planas (na mesma linha). Alguns eletrodos com o mesmo nome de diferentes canhões de elétrons são conectados por condutores dentro do cinescópio. São eletrodos aceleradores, eletrodos focalizadores, aquecedores (conectados em paralelo) e, muitas vezes, moduladores. Esta medida é necessária para economizar o número de saídas do cinescópio, devido às dimensões limitadas do seu pescoço.

Apenas o feixe da arma vermelha atinge o fósforo vermelho, apenas o feixe da arma verde atinge o verde, etc. Isto é conseguido instalando uma grade de metal entre as armas e a tela, chamada mascarar (6 ). Nos cinescópios modernos, a máscara é feita de invar, um tipo de aço com pequeno coeficiente de expansão térmica.

Tipos de máscaras

Existem dois tipos de máscaras:

Não há um líder claro entre essas máscaras: a sombra fornece alta qualidade linhas, a abertura fornece cores mais saturadas e alta eficiência. A fenda combina as vantagens de sombra e abertura, mas é propensa a moiré.

Como elementos menores fósforo, maior será a qualidade da imagem que o tubo pode produzir. Um indicador de qualidade de imagem é passo de máscara.

• Para uma grade de sombra, o passo da máscara é a distância entre os dois orifícios da máscara mais próximos (respectivamente, a distância entre os dois elementos de fósforo mais próximos da mesma cor).
• Para grades de abertura e ranhura, o passo da máscara é definido como a distância horizontal entre as fendas da máscara (respectivamente, a distância horizontal entre tiras verticais de fósforo da mesma cor).

Nos monitores CRT modernos, o passo da máscara é de 0,25 mm. Os tubos de imagem de televisão, que visualizam imagens a uma distância maior, usam passos de cerca de 0,8 mm.

Convergência de raios

Como o raio de curvatura da tela é muito maior que a distância dela ao sistema eletro-óptico até o infinito em tubos de imagem planos, e sem o uso de medidas especiais, o ponto de intersecção dos raios de um tubo de imagem colorido está a uma distância constante dos canhões de elétrons, é necessário garantir que este ponto esteja localizado exatamente na superfície da máscara de sombra, caso contrário ocorrerá um desalinhamento dos três componentes de cor da imagem, aumentando do centro da tela para as bordas. Para evitar que isso aconteça, os feixes de elétrons devem ser polarizados adequadamente. Nos cinescópios com disposição de pistolas em formato delta, isso é feito por um sistema eletromagnético especial, controlado separadamente por um dispositivo, que nas televisões antigas era colocado em um bloco separado - o bloco de mixagem - para ajustes periódicos. Nos cinescópios com arranjo plano de pistolas, o ajuste é feito por meio de ímãs especiais localizados no pescoço do cinescópio. Com o tempo, especialmente para tubos de imagem com arranjo de canhões de elétrons em forma de delta, a convergência é interrompida e requer ajustes adicionais. A maioria das empresas de conserto de computadores oferece um serviço de reconvergência de monitores.

Desmagnetização

Necessário em tubos de imagem coloridos para remover a magnetização residual ou aleatória da máscara de sombra e da tela eletrostática que afeta a qualidade da imagem.

A desmagnetização ocorre devido ao aparecimento no chamado circuito de desmagnetização - uma bobina flexível em forma de anel grande diâmetro, localizado na superfície do cinescópio - um pulso de um campo magnético amortecido que varia rapidamente. Para garantir que essa corrente diminua gradativamente após ligar a TV, são utilizados termistores. Muitos monitores, além dos termistores, contêm um relé que, ao final do processo de desmagnetização do cinescópio, desliga a alimentação desse circuito para que o termistor esfrie. Depois disso, você pode usar uma tecla especial, ou, mais frequentemente, um comando especial no menu do monitor, para acionar este relé e realizar desmagnetizações repetidas a qualquer momento, sem desligar e ligar o monitor.

Trinoscópio

Um trinoscópio é um projeto que consiste em três tubos de imagem em preto e branco, filtros de luz e espelhos translúcidos (ou espelhos dicróicos que combinam as funções de espelhos translúcidos e filtros), usados ​​para obter uma imagem colorida.

Aplicativo

Os CRTs são usados ​​em sistemas de formação de imagens raster: vários tipos de televisores, monitores e sistemas de vídeo.

Os CRTs oscilográficos são mais frequentemente usados ​​​​em sistemas para exibição de dependências funcionais: osciloscópios, wobuloscópios, também como dispositivos de exibição em estações de radar, em dispositivos para fins especiais; durante os anos soviéticos, eles também foram usados ​​​​como recursos visuais ao estudar o projeto de dispositivos de feixe de elétrons em geral.

Os CRTs de impressão de caracteres são usados ​​em vários equipamentos para fins especiais.

Designação e marcação

A designação dos CRTs domésticos consiste em quatro elementos:

• O primeiro elemento: um número que indica a diagonal da tela retangular ou o diâmetro da tela redonda em centímetros;
• O segundo elemento: duas letras indicando que o CRT pertence a um determinado tipo de projeto. LC - cinescópio, LM - tubo com deflexão do feixe eletromagnético, LO - tubo com deflexão do feixe eletrostático, LN - tubos com memória (indicador e oscilográfico);
• Terceiro elemento: um número que indica o número do modelo de um determinado tubo com uma determinada diagonal, enquanto para tubos de osciloscópio na faixa de micro-ondas a numeração começa com o número 101;
• Quarto elemento: uma letra indicando a cor do brilho da tela. C - colorido, B - brilho branco, I - brilho verde, B - brilho amarelo-esverdeado, C - brilho laranja, P - brilho vermelho, A - brilho azul. X - denota um exemplar que possui piores parâmetros de iluminação em relação ao protótipo.

Em casos especiais, um quinto elemento poderá ser acrescentado à designação, contendo informações adicionais.

Exemplo: 50LK2B - cinescópio preto e branco com tela diagonal de 50 cm, segundo modelo, 3LO1I - tubo osciloscópio com tela verde de diâmetro de 3 cm, primeiro modelo.

Efeitos na saúde

Radiação eletromagnética

Esta radiação não é criada pelo próprio cinescópio, mas pelo sistema de deflexão. Tubos com deflexão eletrostática, em particular osciloscópios, não a emitem.

Em tubos de imagem de monitor, para suprimir esta radiação, o sistema de deflexão é frequentemente coberto com copos de ferrite. Os tubos de imagem de televisão não requerem tal blindagem, uma vez que o espectador geralmente fica a uma distância muito maior da TV do que do monitor.

Radiação ionizante

Presente em tubos de imagem radiação ionizante dois tipos.

O primeiro deles é o próprio feixe de elétrons, que é essencialmente um fluxo de partículas beta de baixa energia (25 keV). Esta radiação não escapa para o exterior e não representa perigo para o utilizador.

A segunda é a radiação de raios X Bremsstrahlung, que ocorre quando a tela é bombardeada com elétrons. Para reduzir a emissão desta radiação a níveis completamente seguros, o vidro é dopado com chumbo (veja abaixo). Porém, em caso de mau funcionamento da TV ou monitor, levando a um aumento significativo da tensão anódica, o nível desta radiação pode aumentar para níveis perceptíveis. Para evitar tais situações, as unidades de varredura de linha são equipadas com unidades de proteção.

Em TVs em cores nacionais e estrangeiras produzidas antes de meados da década de 1970, podem ser encontradas fontes adicionais de radiação de raios X - triodos estabilizadores conectados em paralelo ao cinescópio e usados ​​​​para estabilizar a tensão anódica e, portanto, o tamanho da imagem. As TVs Raduga-5 e Rubin-401-1 usam triodos 6S20S, e os primeiros modelos ULPTsT usam GP-5. Como o vidro do recipiente desse triodo é muito mais fino que o de um cinescópio e não é dopado com chumbo, é uma fonte de radiação de raios X muito mais intensa do que o próprio cinescópio, por isso é colocado em um aço especial tela. Em modelos posteriores de TVs ULPTST, outros métodos de estabilização de alta tensão são usados, e esta fonte de radiação de raios X é excluída.

Cintilação

Monitor Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Hz), filmado com velocidade do obturador de 1/1000 s. O brilho é artificialmente alto; mostra o brilho real da imagem em pontos diferentes tela.

O feixe de um monitor CRT, formando uma imagem na tela, faz com que as partículas de fósforo brilhem. Antes que o próximo quadro seja formado, essas partículas têm tempo de sair, então você pode observar a “tremulação da tela”. Quanto maior a taxa de quadros, menos perceptível será a oscilação. A baixa frequência leva à fadiga ocular e prejudica a saúde.

Para a maioria das televisões baseadas em tubo de raios catódicos, 25 quadros mudam a cada segundo, o que, levando em consideração a varredura entrelaçada, é de 50 campos (meios quadros) por segundo (Hz). Nos modelos modernos de TV, essa frequência é aumentada artificialmente para 100 hertz. Ao trabalhar atrás da tela de um monitor, a oscilação é sentida com mais força, pois a distância dos olhos ao cinescópio é muito menor do que ao assistir TV. A taxa de atualização mínima recomendada do monitor é de 85 hertz. Os primeiros modelos de monitores não permitem trabalhar com uma frequência de varredura superior a 70-75 Hz. A oscilação de um CRT pode ser claramente observada com a visão periférica.

Imagem difusa

A imagem em um tubo de raios catódicos é desfocada em comparação com outros tipos de tela. Acredita-se que as imagens desfocadas sejam um dos fatores que contribuem para a fadiga ocular do usuário. Por outro lado, ao usar monitores de alta qualidade, o desfoque não tem um forte impacto na saúde humana, e o próprio efeito de desfoque permite evitar o uso de suavização de fonte de tela no monitor, o que se reflete na qualidade da imagem percepção não há distorção de fonte inerente aos monitores LCD.

Alta voltagem

Um CRT usa alta tensão para operar. A tensão residual de centenas de volts, se nenhuma medida for tomada, pode permanecer nos CRTs e nos circuitos de fiação por semanas. Portanto, resistores de descarga são adicionados aos circuitos, o que torna a TV completamente segura poucos minutos após desligá-la.

Ao contrário da crença popular, a tensão anódica de um CRT não pode matar uma pessoa devido à baixa potência do conversor de tensão - haverá apenas um golpe perceptível. No entanto, também pode ser fatal se uma pessoa tiver defeitos cardíacos. Também pode causar ferimentos, inclusive a morte, indiretamente quando uma pessoa retira a mão e toca outros circuitos da televisão e do monitor que contêm tensões extremamente fatais - que estão presentes em todos os modelos de televisores e monitores que utilizam CRTs, bem como incluindo lesões puramente mecânicas associadas a uma queda repentina e descontrolada causada por um espasmo elétrico.

Substâncias toxicas

Quaisquer eletrônicos (incluindo CRTs) contêm substâncias prejudiciais à saúde e ambiente. Entre eles: compostos de bário em cátodos, fósforos.

Os CRTs usados ​​são considerados resíduos perigosos na maioria dos países e devem ser reciclados ou descartados em aterros separados.

Explosão CRT

Como existe vácuo dentro do CRT, devido à pressão do ar, só a tela de um monitor de 17 polegadas carrega uma carga de cerca de 800 kg - o peso de um minicarro. Devido ao design, a pressão na tela e no cone do CRT é positiva, e a pressão na lateral da tela é negativa, causando risco de explosão. Ao trabalhar com os primeiros modelos de tubos de imagem, os regulamentos de segurança exigiam o uso de luvas de proteção, máscara e óculos de proteção. Uma tela protetora de vidro foi instalada na frente da tela do cinescópio da TV e uma máscara protetora de metal foi instalada nas bordas.

Desde a segunda metade da década de 1960, a parte perigosa do cinescópio é coberta com uma bandagem metálica especial à prova de explosão, feita em forma de estrutura estampada toda em metal ou enrolada em várias camadas de fita adesiva. Tal curativo elimina a possibilidade de explosão espontânea. Alguns modelos de tubos de imagem usavam adicionalmente uma película protetora para cobrir a tela.

Apesar do uso de sistemas de proteção, não está excluído que pessoas sejam feridas por estilhaços quando um cinescópio for quebrado deliberadamente. Nesse sentido, ao destruir este último, por segurança, quebra-se primeiro a extensão - um tubo de vidro tecnológico na extremidade do gargalo sob uma base de plástico, por onde o ar é bombeado durante a produção.

CRTs e tubos de imagem de pequeno porte com diâmetro de tela ou diagonal de até 15 cm não representam perigo e não estão equipados com dispositivos à prova de explosão.

Outros tipos de dispositivos de feixe de elétrons

Além do cinescópio, os dispositivos de raios catódicos incluem:

• Quantoscópio (cinescópio laser), um tipo de cinescópio cuja tela é uma matriz de lasers semicondutores bombeados por um feixe de elétrons. Quantoscópios são usados ​​em projetores de imagem.
• Tubo de raios catódicos para impressão de sinais.
• Tubos de raios catódicos indicadores são usados ​​em indicadores de radar.
• Tubo de raios catódicos de armazenamento.
  • Gráfico
• O tubo transmissor de televisão converte imagens luminosas em sinais elétricos.
• Um monoscópio é um tubo transmissor de raios catódicos que converte uma única imagem feita diretamente no fotocátodo em um sinal elétrico. Utilizado para transmitir imagens de uma mesa de teste de televisão (por exemplo, TIT-0249).
• Kadroscope é um tubo de raios catódicos com imagem visível, projetado para ajustar unidades de varredura e focar o feixe em equipamentos que utilizam tubos de raios catódicos sem imagem visível (grafecons, monoscópios, potencialoscópios). O framescope possui pinagem e dimensões de referência semelhantes ao tubo de raios catódicos utilizado no equipamento. Além disso, o CRT principal e o framescope são selecionados de acordo com parâmetros com altíssima precisão e são fornecidos apenas como um conjunto. Ao configurar, um framescope é conectado em vez do tubo principal.

Veja também

Notas

Literatura

• D. Brilliantov, F. Ignatov, V. Vodychko. Cinescópio colorido de feixe único - cromoscópio 25LK1TS. Rádio nº 9, 1976. P. 32, 33.

Ligações

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• P.Sokolov. Monitores // iXBT, 1999
• Maria Bellis. A História do Tubo de Raios Catódicos // Sobre: ​​Inventores
• Evgeny Kozlovsky. Um velho amigo é melhor "Computerra" nº 692, 27 de junho de 2007
• Mukhin I. A. Como escolher um monitor CRT Mercado de negócios de informática nº 49(286), novembro-dezembro de 2004. P. 366-371

Os fósforos são aplicados na tela de um tubo de raios catódicos na forma de pequenos pontos, e esses pontos são coletados em grupos de três; em cada três, ou tríade, há um ponto vermelho, um azul e um verde. Na figura mostrei várias dessas tríades. No total, são cerca de 500 mil tríades na tela do tubo. A imagem que você vê na TV consiste inteiramente em pontos luminosos. Onde os detalhes da imagem são mais claros, mais elétrons atingem os pontos e eles brilham com mais intensidade. Conseqüentemente, menos elétrons caem nas áreas escuras da imagem. Se houver um detalhe branco em uma imagem colorida, então em todos os lugares desse detalhe todos os três pontos de cada tríade brilharão com o mesmo brilho. Pelo contrário, se houver um detalhe vermelho em uma imagem colorida, então em todos os lugares desse detalhe apenas os pontos vermelhos de cada tríade brilharão, e os pontos verdes e azuis não brilharão.

Você entende o que significa criar imagem colorida na tela da TV? Isto é, em primeiro lugar, para forçar os elétrons a cair nos lugares certos, ou seja, nos pontos de fósforo que deveriam brilhar, e não cair em outros lugares, ou seja, nos pontos que não deveriam brilhar. Em segundo lugar, os elétrons devem chegar aos lugares certos na hora certa. Afinal, a imagem na tela muda constantemente, e onde em algum momento, por exemplo, havia uma mancha laranja brilhante, um momento depois deveria aparecer uma mancha roxa escura. Finalmente, em terceiro lugar, o número certo de elétrons deve cair no lugar certo e na hora certa. Mais - onde o brilho deveria ser mais forte e menos - onde o brilho é mais escuro.

Como há quase um milhão e meio de pontos de fósforo na tela, a tarefa à primeira vista parece extremamente difícil. Na verdade, nada complicado. Em primeiro lugar, um tubo de raios catódicos não possui um, mas três cátodos aquecidos separados. Exatamente igual a um tubo de vácuo normal. Cada cátodo emite elétrons e cria uma nuvem de elétrons ao seu redor. Perto de cada cátodo existe uma grade e um ânodo. O número de elétrons que passam pela grade até o ânodo depende da tensão na grade. Até agora tudo está acontecendo como em uma lâmpada normal de três eletrodos - triodo.

Qual é a diferença? O ânodo aqui não é sólido, mas com um orifício bem no centro. Portanto, a maioria dos elétrons que se movem do cátodo para o ânodo não ficam retidos no ânodo - eles voam através do buraco na forma de um feixe redondo. A estrutura, composta por cátodo, grade e ânodo, é chamada de canhão de elétrons. A arma, por assim dizer, dispara um feixe de elétrons, e o número de elétrons no feixe depende da voltagem na rede.

Armas de elétrons apontadas de modo que o feixe emitido pelo primeiro canhão atinja sempre apenas os pontos vermelhos das tríades, o feixe do segundo canhão atinja apenas os pontos verdes e o feixe do terceiro canhão atinja apenas os pontos azuis. Desta forma, um dos três problemas de criação de uma imagem colorida é resolvido. Ao aplicar as tensões necessárias às grades de cada uma das três armas, as intensidades necessárias de luz vermelha, verde e azul são definidas e, portanto, fornecem a coloração desejada para cada detalhe da imagem.