Elektronkiiretoru konstruktsioon ja tööpõhimõte lk. Mis on katoodkiiretoru

1897. aastal leiutatud elektronkiiretoru on elektronvaakumseade, millel on palju ühist tavalise vaakumtoruga. Väliselt on toru klaaskolb, millel on piklik kael ja lame otsaosa - ekraan.

Pirni ja kaela sees, aga ka elektroonilise lambi silindri sees on elektroodid, mille juhtmed, nagu lambil, on joodetud aluse jalgade külge.

Katoodkiiretoru põhieesmärk on elektriliste signaalide abil nähtava kujutise tootmine. Rakendades toru elektroodidele sobivaid pingeid, saate selle ekraanile joonistada vahelduvpingete ja -voolude graafikuid, erinevate raadioseadmete omadusi ning saada ka liikuvaid pilte, mis on sarnased filmiekraanilt nähtule.

Riis. 1. Imeline pliiats.

Kõik see muudab elektronkiiretoru televiisorite, radarite ning paljude mõõtmis- ja arvutusseadmete asendamatuks osaks.

Milline “kiire pliiats” suudab visandada elektronkiiretoru ekraanile vooluimpulsse, mis kestavad sekundi miljondikuid? Kuidas valite toone? keeruline muster? Kuidas saate ekraanilt ühe pildi koheselt "kustutada" ja sama kiirusega teise luua? (joonis 1).

Fluorestseeruv ekraan elektronkiireni. Katoodkiiretoru töö põhineb teatud ainete (villiit, tsinksulfiid, tsinklaluminaat:) võimel elektronpommituse mõjul hõõguda (luminestseeruda).

Kui tavalise elektrontoru anood on seestpoolt kaetud sellise luminestsentsainega, hakkab see anoodivoolu moodustavate elektronide pommitamise tõttu eredalt helendama. Muide, sellist luminestsentsanoodi kasutatakse ühes spetsiaalses elektrontorus - 6E5C optilise häälestuse indikaatoris. Kolvi paksendatud otsa sisemus on kaetud luminestsentskompositsiooniga, moodustades seega katoodkiiretoru luminestsentsekraani. Spetsiaalse seadme – “elektronpüstoli” – abil suunatakse toru kaelast ekraanile kitsas elektroodide kiir – “elektronikiir”.

Riis. 2. Ekraan helendab elektronkiire toimel.

Kohas, kus elektronid vastu luminestsentskihti tabavad, tekib ekraanile helendav punkt, mis on toru välisküljelt läbi klaasi hästi nähtav (otsast). Kuidas suur kogus elektronid moodustavad kiire ja mida kiiremini need elektronid liiguvad, seda heledam on helendav punkt luminestsentsekraanil.

Kui elektronkiirt ruumis liigutada, siis liigub ka helendav punkt üle ekraani ja kui kiire liigub piisavalt kiiresti, siis meie silm näeb ekraanil liikuva punkti asemel tahkeid helendavaid jooni (joonis 2).

Kui jälgida kiirelt elektronkiirega tervet ekraani rida-realt ning samal ajal vastavalt muuta ka kiire voolu (ehk valguspunkti heledust), siis saab ekraanile keerulise ja üsna selge pildi.

Seega saadakse pilt toru luminestsentsekraanil kasutades teravalt suunatud elektronkiirt ja seetõttu, nagu elektrontorus, on ka torus peamised protsessid seotud vabade elektronide tekke ja korrapärase liikumisega vaakumis. .

Elektronkiiretoru ja triood

Katoodkiiretoru sarnaneb paljuski võimendustoruga – trioodiga. Nii nagu lamp, sisaldab toru katoodi, mis kiirgab elektronkiire tekitamiseks vajalikke elektrone. Toru katoodist liiguvad elektronid ekraanile, millel nagu trioodi anoodil on katoodi suhtes suur positiivne potentsiaal.

Riis. 3. Sekundaarsete elektronide tekkimine

Positiivse pinge rakendamine otse ekraanile on aga keeruline, kuna luminestsentsaine on pooljuht. Seetõttu tuleb ekraanil positiivseid pingeid tekitada kaudselt. Kolvi sisemus on kaetud grafiidikihiga, millele rakendatakse positiivset pinget. Kiirt moodustavad elektronid, mis tabavad jõuga luminestseeruvat ainet, "löövad" sellest välja nn "sekundaarsed" elektronid, mis liiguvad sellele positiivse pinge mõjul korrapäraselt grafiitkatte suunas (joonis 1). 3).

Esimesel hetkel on ekraanilt lahkuvate sekundaarsete elektronide arv palju suurem kui sinna sisenevate kiirelektronide arv. See toob kaasa luminestsentsaine aatomites elektronide puuduse, st ekraan omandab positiivse potentsiaali. Tasakaal ekraanile löövate elektronide arvu ja sealt välja löödud sekundaarsete elektronide arvu vahel saavutatakse alles siis, kui pinge toru ekraanil on lähedane grafiitkatte pingele. Seega on katoodkiiretoru vool suletud mööda teed katood - ekraan - grafiitkate ja seetõttu mängib anoodi rolli just grafiitkate, kuigi katoodist välja lendavad elektroodid seda otseselt ei taba. .

Toru katoodi lähedal on juhtelektrood (modulaator), mis täidab sama rolli kui trioodi juhtvõre. Juhtelektroodil pinget muutes saab muuta kiire voolu suurust, mis omakorda toob kaasa ekraanil helendava punkti heleduse muutumise.

Kuid koos võimendava elektrontoru ja elektronkiiretoru sarnasustega on viimase töös ka tunnuseid, mis eristavad seda põhimõtteliselt trioodist.

Esiteks liiguvad elektronid katoodilt toruekraanile kitsa kiirena, samal ajal kui nad liiguvad "laia ees" lambi anoodile.

Teiseks, selleks, et ekraanil helendav punkti liigutades luua sellele kujutist, on vaja muuta ekraani poole lendavate elektronide liikumissuunda ja seeläbi liigutada elektronkiirt ruumis.

Sellest kõigest järeldub, et kõige olulisemad protsessid Toru eristab trioodist õhukese elektronkiire moodustumine ja selle kiire läbipaine erinevatesse suundadesse.

Elektronkiire teke ja fokuseerimine

Elektronkiire teke algab juba katoodkiiretoru katoodi lähedalt, mis koosneb väikesest niklisilindrist, mille kork on kaetud kiirgava materjaliga (kuumutamisel hästi kiirgavad elektronid) materjaliga. Silindri sisse asetatakse isoleeritud traat - kütteseade. Tänu sellisele katoodi konstruktsioonile emiteeritakse elektrone palju väiksemalt pinnalt kui tavalises vaakumtorus. See loob kohe katoodilt lendava elektronkiire teatud suunalisuse.

Katoodkiiretoru katood asetatakse soojusvarjesse - metallsilindrisse, mille pirni poole suunatud otsaosa on avatud. Tänu sellele ei liigu elektronid katoodilt igas suunas, nagu lambi puhul, vaid ainult luminestsentsekraani suunas. Vaatamata katoodi ja kuumakaitse erikonstruktsioonile jääb liikuvate elektronide voog aga liiga laiaks.

Elektronide voolu järsu ahenemise viib läbi juhtelektrood, millel, kuigi see mängib juhtvõre rolli, pole struktuurilt võrguga midagi ühist. Juhtelektrood on valmistatud katoodi katva silindri kujul, mille otsaossa tehakse mitme kümnendiku millimeetrise läbimõõduga ümmargune auk.

Juhtelektroodile rakendatakse märkimisväärne (mitukümmend volti) negatiivne nihe, mille tõttu see tõrjub elektrone, mis teatavasti on negatiivse laenguga. Negatiivse pinge mõjul "surutakse" juhtelektroodi kitsast avast läbivate elektronide trajektoorid (liikumisteed) selle augu keskkoha suunas kokku ja nii tekib üsna õhuke elektronkiir.

Toru normaalseks toimimiseks on aga vaja mitte ainult elektronkiire tekitada, vaid ka fokuseerida, st tagada, et kiire kõigi elektronide trajektoorid ühes punktis ekraanile läheneksid. Kui kiirt ei fokuseerita, ilmub ekraanile valguspunkti asemel üsna suur helendav koht ja selle tulemusena on pilt udune või, nagu amatöörfotograafid ütlevad, "ebateravus".

Riis. 4. Elektronpüstol ja selle optiline analoogia.

Kiirt fokusseerib elektrooniline optiline süsteem, mis toimib liikuvatele elektronidele samamoodi nagu tavaline optika valguskiirtele. Elektrooniline optiline süsteem mis on moodustatud elektrostaatiliste läätsede (staatiline teravustamine) või elektromagnetiliste läätsede (magnetiline teravustamine), lõpptulemus kelle tegevus on sama.

Elektrostaatiline lääts pole midagi muud kui (joonis 4a) spetsiaalsete elektroodide abil moodustunud elektriväli, mille mõjul kiire elektronide trajektoorid painduvad. Staatilise teravustamisega torus (joon. 4, b) on tavaliselt kaks läätse, mille moodustamiseks kasutatakse meile juba tuntud juhtelektroodi, samuti kahte spetsiaalset elektroodi: esimest ja teist anoodi. Mõlemad elektroodid on mõnikord erineva läbimõõduga metallsilindrid, millele rakendatakse suur positiivne (katoodi suhtes) pinge: esimene anood on tavaliselt 200–500 V, teine ​​800–15 000 V.

Esimene lääts moodustatakse juhtelektroodi ja esimese anoodi vahele. Selle optiline analoog on lühifookusega koguv lääts, mis koosneb kahest elemendist: kaksikkumerast ja kaksikkumerast läätsest. See lääts tekitab esimese anoodi sees oleva katoodi kujutise, mis omakorda projitseeritakse teise läätse abil toruekraanile.

Teine lääts on moodustatud esimese ja teise anoodi vahelisest väljast ning sarnaneb esimese läätsega, välja arvatud see, et fookuskaugus palju suurem. Seega mängib esimene objektiiv kondensaatori rolli ja teine ​​lääts toimib peamise projektsiooniläätsena.

Anoodide sees on õhukesed metallplaadid, mille keskel on augud – diafragmad, mis parandavad läätsede teravustamisomadusi.

Muutes pinget ükskõik millisel kolmest elektroodist, mis moodustavad elektrostaatilisi läätsi, saate muuta läätsede omadusi, saavutades kiire teravustamise. Tavaliselt tehakse seda pinge muutmisega esimesel anoodil.

Paar sõna elektroodide nimede kohta “esimene anood” ja “teine ​​anood”. Varem tegime kindlaks, et anoodi rolli katoodkiiretorus mängib ekraani lähedal olev grafiitkate. Peamiselt kiire fokuseerimiseks mõeldud esimene ja teine ​​anood aga kiirendavad neil suure positiivse pinge olemasolu tõttu elektrone, st teevad sama, mis intensiivilampi anoodil. Seetõttu võib nende elektroodide nimetusi pidada õigustatuks, eriti kuna osa katoodilt välja pääsevaid elektrone langeb neile.

Riis. 5. Magnetiline teravustamistoru. 1-juhtelektrood; 2 - esimene anood; 3 — teravustamispool; 4-grafiitkate; 5-luminestsentsekraan; 6 - kolb.

Magnetfookusega elektronkiiretorudes (joonis 5) teist anoodi ei ole. Kogumisläätse rolli selles torus täidab magnetväli. See väli moodustatakse toru kaela katvast mähist, mille kaudu juhitakse alalisvoolu. Pooli magnetväli tekitab pöörlev liikumine elektronid. Samal ajal liiguvad elektronid suurel kiirusel paralleelselt toru teljega luminestsentsekraani suunas sellele positiivse pinge mõjul. Selle tulemusena moodustavad elektronide trajektoorid kõvera, mis meenutab spiraali.

Ekraanile lähenedes elektronide translatsiooniliikumise kiirus suureneb ja magnetvälja mõju nõrgeneb. Seetõttu kõvera raadius järk-järgult väheneb ja ekraani lähedal venitatakse elektronkiir õhukeseks sirgeks. Hea teravustamine saavutatakse tavaliselt fookusmähise voolu muutmisega, see tähendab magnetvälja tugevuse muutmisega.

Kogu süsteemi elektronkiire tekitamiseks torudes nimetatakse sageli "elektronpüstoliks" või "elektronprožektoriks".

Elektronkiire läbipaine

Elektronkiire läbipaine ja ka selle fokuseerimine toimub elektriväljade (elektrostaatiline läbipaine) või magnetvälja (magnetväljade) abil.

Elektrostaatilise (joonis 6a) läbipaindega torudes läbib elektronkiir enne ekraani tabamist nelja lameda metallelektroodiplaadi vahelt, mida nimetatakse läbipaindeplaatideks.

Riis. 6. Kiire juhtimine kasutades. a-elektrostaatilised ja b-magnetväljad.

Pärast läbipaindesüsteemi langevad elektronid kineskoopekraanile. Ekraan koosneb õhukesest luminofoorkihist, mis on kantud õhupalli otsaosa sisepinnale ja mis on võimeline elektronidega pommitades intensiivselt hõõguma.

Mõnel juhul kantakse fosforikihi peale juhtiv õhuke alumiiniumkiht. Ekraani omadused määratakse selle järgi

omadused ja parameetrid. Põhiekraani parameetrid hõlmavad järgmist: esiteks Ja teine ​​kriitiline ekraanipotentsiaal, sära heledus, valgusefektiivsus, järelhelenduse kestus.

Ekraani potentsiaal. Kui ekraani pommitab selle pinnalt tuleva elektronide voog, tekib sekundaarne elektronide emissioon. Sekundaarsete elektronide eemaldamiseks kaetakse ekraani lähedal olevad toru seinad juhtiva grafiidikihiga, mis on ühendatud teise anoodiga. Kui seda ei tehta, vähendavad ekraanile naasvad sekundaarsed elektronid koos primaarsetega selle potentsiaali. Sel juhul tekib ekraani ja teise anoodi vahelises ruumis pidurdav elektriväli, mis peegeldab kiire elektrone. Seega on pidurdusvälja kõrvaldamiseks vaja mittejuhtiva ekraani pinnalt eemaldada elektronkiire poolt kantud elektrilaeng. Peaaegu ainus viis tasu kompenseerimiseks on kasutada sekundaarset emissiooni. Kui elektronid kukuvad ekraanile, siis nad kineetiline energia muundub ekraani hõõgumisenergiaks, soojendab seda ja põhjustab sekundaarset emissiooni. Sekundaarse emissioonikoefitsiendi o väärtus määrab ekraani potentsiaali. Sekundaarsete elektronide emissiooni koefitsient a = / in // l (/„ on sekundaarsete elektronide vool, / l on kiire vool ehk primaarsete elektronide vool) ekraani pinnalt energia laias muutumises primaarelektronid ületab ühtsuse (joonis 12.8, O < 1 на участке O A kõver at V < С/ кр1 и при 15 > S/cr2).

Kell Ja < (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 ja l2= Г/крР, mis vastab punktile A joonisel fig. 12.8, kutsus esimene kriitiline potentsiaal.

C/a2 = £/cr1 korral on ekraani potentsiaal nullilähedane.

Kui kiire energia muutub suuremaks kui e£/cr1, siis o > 1 ja ekraan hakkab laadima

Riis. 12.8

prožektori viimase anoodi suhtes. Protsess jätkub, kuni ekraani potentsiaal muutub ligikaudu võrdseks teise anoodi potentsiaaliga. See tähendab, et ekraanilt lahkuvate elektronide arv on võrdne langevate elektronide arvuga. Kiire energiamuutuste vahemikus e£/cr1 kuni C/cr2 c > 1 ja ekraani potentsiaal on üsna lähedane projektori anoodi potentsiaalile. Kell ja &2 > N cr2 sekundaarse emissiooni koefitsient a< 1. Потенциал экрана вновь снижается, и у экрана начинает формироваться тормозящее для электронов луча поле. Потенциал Ja kr2 (vastab punktile IN joonisel fig. 12.8) kutsutakse teine ​​kriitiline potentsiaal või maksimaalne potentsiaal.

Suurema elektronkiire energia korral 11 kr2 Ekraani heledus ei suurene. Erinevatele ekraanidele Г/кр1 = = 300...500 V, ja 2 kr= 5...40 kV.

Kui on vaja saavutada kõrget heledust, hoitakse ekraani potentsiaali jõuga võrdsena prožektori viimase elektroodi potentsiaaliga, kasutades juhtivat katet. Juhtiv kate on selle elektroodiga elektriliselt ühendatud.

Valguse väljund. See on parameeter, mis määrab valguse intensiivsuse suhte J cv, Ekraanipinna suhtes normaalselt kiirgav luminofoor vastavalt ekraanile langeva elektronkiire Rel võimsusele:

Valgusvõimsus μ määrab fosfori efektiivsuse. Mitte kogu primaarsete elektronide kineetiline energia ei muutu nähtavaks kiirgusenergiaks, osa läheb ekraani kuumutamisel, sekundaarsel elektronide emissioonil ja kiirgusel infrapuna- ja ultraviolettkiirguse spektrivahemikus. Valgusvõimsust mõõdetakse kandelates vati kohta: erinevatel ekraanidel varieerub see 0,1...15 cd/W piires. Madalatel elektronide kiirustel tekib pinnakihis hõõgumine ja osa valgusest neeldub fosforis. Kui elektronide energia suureneb, suureneb valgusvõimsus. Väga suurtel kiirustel aga tungivad paljud elektronid läbi luminofoorkihi, tekitamata ergastust ja tekib valgusvõimsuse vähenemine.

Sära heledus. See on parameeter, mille määrab vaatleja suunas kiirgava valguse tugevus ühe poolt ruutmeeterühtlaselt helendav pind. Heledust mõõdetakse cd/m2. See sõltub fosfori omadustest (mida iseloomustab koefitsient A), elektronkiire voolutihedusest y, katoodi ja ekraani potentsiaalide erinevusest II ja minimaalne ekraanipotentsiaal 11 0, mille juures kuvatakse endiselt ekraani luminestsentsi. Sära heledus järgib seadust

Eksponent väärtused p y potentsiaal £/0 erinevate fosforite puhul varieerub vahemikus 1...2,5 ja

30...300 V. Praktikas säilib heleduse sõltuvuse lineaarsus voolutihedusest y kuni ligikaudu 100 μA/cm 2. Suure voolutiheduse korral hakkab luminofoor soojenema ja läbi põlema. Peamine viis heleduse suurendamiseks on suurendada Ja.

Resolutsioon. Seda olulist parameetrit määratletakse kui CRT võimet reprodutseerida pildi detaile. Eraldusvõimet hinnatakse eraldi eristatavate arvu järgi helendavad punktid või jooned (jooned) vastavalt 1 cm 2 pinna või 1 cm ekraani kõrguse või kogu ekraani tööpinna kõrguse kohta. Järelikult on eraldusvõime suurendamiseks vaja tala läbimõõtu vähendada, st on vaja hästi fokusseeritud õhukest kiirt, mille läbimõõt on kümnendik mm. Mida väiksem on kiire vool ja kõrgem kiirenduspinge, seda suurem on eraldusvõime. Sel juhul saavutatakse parim teravustamine. Eraldusvõime oleneb ka fosfori kvaliteedist (suured fosforiterad hajutavad valgust) ja täielikust valgusest tekkivate halode olemasolust. sisemine peegeldus ekraani klaasosas.

Järelvalgustuse kestus. Aega, mille jooksul heledus väheneb 1%-ni maksimaalsest väärtusest, nimetatakse ekraani järelhelendusajaks. Kõik ekraanid on jagatud väga lühikesteks (alla 10 5 s), lühikesteks (10“ 5 ...10“ 2 s), keskmisteks (10 2 ... 10 1 s), pikkadeks (10 Ch.Lb s) ekraanideks. ) ja väga pikk (üle 16 s) järelhelend. Lühikese ja väga lühikese püsivusega torusid kasutatakse laialdaselt ostsillograafias ning keskmise püsivusega torusid kasutatakse laialdaselt televisioonis. Radari indikaatorid kasutavad tavaliselt pika püsivusega torusid.

Radaritorudes kasutatakse sageli kahekihilise kattega kauakestvaid ekraane. Esimene fosforikiht – lühikese järelhelendusega sinist värvi- ergastab elektronkiirega ja teist - koos kollane kuma ja pikk järelhelend – erutab esimese kihi valgus. Sellistel ekraanidel on võimalik saada kuni mitme minuti pikkune järelhelend.

Ekraanide tüübid. Väga suur tähtsus sellel on fosfori helendav värv. Ostsillograafilises tehnoloogias kasutatakse ekraani visuaalsel vaatlemisel rohelise helgiga kineskoopeid, mis väsitavad silma kõige vähem. Mangaaniga (willemiit) aktiveeritud tsink-ortosilikaadil on selline helendav värv. Pildistamiseks eelistatakse kaltsiumvolframaadile iseloomuliku sinise emissioonivärviga ekraane. Must-valge pildiga televiisoritorude vastuvõtmisel püüavad nad saada valge värv, mille jaoks kasutatakse fosforit kahest komponendist: sinine ja kollane.

Ekraanikatete valmistamisel kasutatakse laialdaselt ka järgmisi fosforeid: tsink- ja kaadmiumsulfiidid, tsingi- ja magneesiumsilikaadid, haruldaste muldmetallide elementide oksiidid ja oksüsulfiidid. Haruldaste muldmetallide elementidel põhinevatel fosforil on mitmeid eeliseid: need on vastupidavamad erinevatele mõjudele kui sulfiidsed, on üsna tõhusad, kitsama emissioonispektriga, mis on eriti oluline värviliste torude tootmisel, kus on kõrge värvus. puhtus on nõutav jne. Nagu Näiteks on suhteliselt laialdaselt kasutatav ütriumoksiidil põhinev fosfor, mida aktiveerib euroopium U 2 0 3: Ey. Sellel fosforil on spektri punases piirkonnas kitsas emissiooniriba. Head omadused Samuti on olemas fosfor, mis koosneb ütriumoksüsulfiidist koos euroopiumi Y 2 0 3 8: Eu lisandiga, mille maksimaalne emissiooniintensiivsus on nähtava spektri punakasoranžis piirkonnas ja parem keemilise vastupidavusega kui Y 2 0 3: Eu fosfor .

Alumiinium on ekraani fosforiga suhtlemisel keemiliselt inertne, seda saab kergesti pinnale kanda vaakumis aurustades ja peegeldab hästi valgust. Alumiiniumekraanide puuduste hulka kuulub asjaolu, et alumiiniumkile neelab ja hajutab elektrone energiaga alla 6 keV, mistõttu nendel juhtudel langeb valgusvõimsus järsult. Näiteks on aluminiseeritud ekraani valgusefektiivsus elektronenergia 10 keV juures ligikaudu 60% suurem kui 5 keV juures. Torusõelad on ristkülikukujulised või ümarad.

Kas sa armastad televisiooni sama palju kui mina?

Telekas on üldiselt vastik asi. Selle asemel, et istuda tundide kaupa sinise ekraani ees, on palju kasulikum dirigeerida tervislik pilt elu: aeglaselt, tassi kohviga - arvuti taga...

Sellegipoolest võivad selles artiklisarjas räägitavad asjad olla meie praktilises tegevuses üsna kasulikud.

Niisiis, nüüd selgitame välja, kuidas videosignaali edastatakse. Kaalume valusalt kallist SECAM-i süsteemi, sest meie riigis (nimelt - Venemaa Föderatsioon) on see televisioonisüsteem ametlikult vastu võetud. Siiski – esimesed asjad enne.

Kuidas teler töötab?

Teler töötab 24 tundi ööpäevas, 7 päeva nädalas. See on selge.
Sellel on ekraan - 1 tükk ja kõlar - 1 kuni lõpmatuseni, olenevalt seadme "keerukusest". Sellel on ka antenn ja juhtpaneel. Kuid nüüd huvitab meid ainult ekraan. Ja tõlkides koduperenaiste keelest tarkade kasside keelde - kineskoop(Katoodkiiretoru – CRT).

Ma saan suurepäraselt aru, et meie plasma ja vedelkristallide ajastul tundub katoodkineskoop mõnele antiigi jäänuk. Lihtsaim viis teleri toimimise mõistmiseks on aga CRT-st aru saada.

Katoodkiiretoru

Mida sa arvad? Mis on elektronidel sellega pistmist? Mis pistmist on kiirtel sellega?

Fakt on see, et ekraanil olev pilt joonistatakse elektronkiire abil. Elektronkiir on väga sarnane valguskiirega. Kuid valguskiir koosneb footonitest ja elektronkiir elektronidest ja me ei näe seda. Kimp elektrone sööstab meeletu kiirusega sirgjooneliselt punktist A punkti B. Nii tekibki “kiir”.

Punkt B on anood. See asub otse ekraani tagaküljel. Samuti ekraan (koos tagakülg) määritakse spetsiaalse ainega – fosforiga. Kui elektron põrkab meeletu kiirusega fosforiga, kiirgab viimane nähtavat valgust. Mida kiiremini elektron enne kokkupõrget lendas, seda heledam on valgus. See tähendab, et fosfor on elektronkiire "valguse" muundur inimsilmale nähtavaks valguseks.

Punkti B käsitletakse. Mis on punkt "A"? A on " elektronpüstol". Nimi on hirmutav. Kuid selles pole midagi hirmutavat. See ei ole mõeldud julmalt tulistada tulnukaid Marsilt. Aga ta oskab ikkagi "tulistada" - elektronkiire abil ekraanil.

Kuidas see kõik toimib?

Üldiselt on CRT suur elektrontoru. Kuidas? Kas sa ei tea, mis on lamp? OKEI…

Elektroonilised torud- need on samad võimenduselemendid nagu transistorid, mida me kõik armastame. Kuid lambid ilmusid palju varem kui nende räni "kolleegid", juba eelmise sajandi esimesel poolel.

Lamp- see on klaassilinder, millest on õhk välja pumbatud.
Kõige lihtsamal lambil on 4 klemmi: katood, anood ja kaks hõõgniidi klemmi. Hõõgniit on vajalik katoodi soojendamiseks. Ja katoodi tuleb kuumutada, et elektronid sealt lendaks. Ja elektronid peavad lendama, et läbi lambi elektrivool tekiks. Selleks rakendatakse hõõgniidile tavaliselt pinge 6,3 või 12,6 V (olenevalt lambi tüübist)

Lisaks on elektronide lendamiseks vaja katoodi ja anoodi vahele kõrget pinget. See sõltub elektroodide vahelisest kaugusest ja lambi võimsusest. Tavalistes raadiolampides on see pinge mitusada volti, kaugus katoodist anoodini ei ületa sellistes torudes mõnda millimeetrit.
Kineskoobis võib kaugus elektronpüstolis asuvast katoodist ekraanini ületada mitukümmend sentimeetrit. Seetõttu on seal vaja palju rohkem pinget - 15…30 kV.

Selliseid jõhkraid pingeid tekitab spetsiaalne astmeline trafo. Seda nimetatakse ka horisontaalseks trafoks, kuna see töötab horisontaalsel sagedusel. Aga sellest pikemalt hiljem.

Kui elektron tabab ekraani, lööb lisaks nähtavale valgusele välja ka muu kiirgus. Eelkõige - radioaktiivne. Seetõttu ei ole soovitatav telerit vaadata ekraanist lähemal kui 1...2 meetrit.

Niisiis, me saime tala kätte. Ja see särab nii kaunilt otse ekraani keskel. Kuid me vajame seda ekraanile joonte "joonistamiseks". See tähendab, et peate selle keskpunktist kõrvale kalduma. Ja elektromagnetid aitavad teid selles. Fakt on see, et erinevalt valguskiirest on elektronkiir selle suhtes väga tundlik magnetväli. Sellepärast kasutatakse seda CRT-des.

On vaja paigaldada kaks paari painutusmähiseid. Üks paar paindub horisontaalselt, teine ​​vertikaalselt. Neid oskuslikult juhtides saate suunata kiiret kõikjal ekraanil.

Ja kuhugi?

Siit alustame oma lugu punktjoontest ja konksudest...

Lugu õmblustest, täppidest ja konksudest

Pilt teleriekraanil tekib tänu sellele, et kiir tõmbab meeletu kiirusega vasakult paremale, ülevalt alla, üle ekraani. Seda kujutise järjestikuse joonistamise meetodit nimetatakse " skannida".

Kuna skaneerimine toimub väga kiiresti, sulanduvad silma jaoks kõik punktid joonteks ja jooned üheks kaadriks.

PAL- ja SECAM-süsteemides jõuab kiir ühe sekundi jooksul läbi kogu ekraani 50 korda.
Ameerika NTSC süsteemis - isegi rohkem - koguni 60 korda! Üldiselt erinevad PAL- ja SECAM-süsteemid ainult värvide taasesituse poolest. Kõik muu on nende jaoks sama.

Pilt moodustub tänu sellele, et "jooksu" ajal muudab kiir oma heledust vastavalt vastuvõetud videosignaalile. Kuidas heledust reguleeritakse?

Ja see on väga lihtne! Fakt on see, et lisaks kaalutud elektroodidele - anood Ja katood, lampides on ka kolmas elektrood - net. Net- see on juhtelektrood. Võrgule suhteliselt madala pinge rakendamisel saab lampi läbivat voolu juhtida. Teisisõnu saate kontrollida katoodilt anoodile "lendavate" elektronide voolu intensiivsust.

CRT-s kasutatakse ruudustikku kiire heleduse muutmiseks.

Rakendades võrgule negatiivset pinget (katoodi suhtes), saate nõrgendada elektronide voolu intensiivsust kiires või isegi sulgeda elektronide jaoks "tee". See võib olla vajalik näiteks kiire liigutamisel ühe rea lõpust teise algusesse.

Nüüd räägime üksikasjalikumalt skaneerimise põhimõtetest.
Alustuseks tasub meeles pidada mõnda lihtsat numbrit ja terminit:

Raster- see on üks "joon", mille kiir joonistab ekraanile.
Väli- need on kõik jooned, mille kiir tõmbas ühe vertikaalse käiguga.
Raam- see on videojada elementaarne ühik. Iga kaader koosneb kahest väljast – paaris ja paaritu.

Seda tasub selgitada: pilt teleriekraanil pöörleb sagedusega 50 välja sekundis. Televisiooni standard on aga 25 kaadrit sekundis. Seetõttu jagatakse edastamise ajal üks kaader kaheks väljaks - paaris ja paaritu. Paarisväljal on ainult kaadri paaris read (2,4,6,8...), paaritu väljal ainult paaritud read. Ekraanil olev pilt on samuti "joonistatud" üle joone. Sellist arengut nimetatakse "interlace skaneerimine".

Ikka juhtub" progressiivne skaneerimine" - kui kogu raam volditakse lahti ühe tala vertikaalse käiguga. Seda kasutatakse arvutimonitorides.

Niisiis, nüüd kuivad numbrid. Kõik antud numbrid kehtivad PAL- ja SECAM-süsteemidele.

Väljade arv sekundis - 50
Ridade arv kaadri kohta - 625
Efektiivsete ridade arv kaadri kohta - 576
Efektiivsete punktide arv rea kohta - 720

Ja need numbrid on tuletatud ülaltoodust:

Ridade arv väljal - 312,5
Liin sagedus - 15625 Hz
Ühe rea kestus - 64 µS (koos kiire tagasivooluga)

Katoodkiiretoru(CRT) - elektrooniline seade, mis on torukujuline, piklik (sageli koonilise pikendusega) elektronkiire telje suunas, mis moodustub CRT-s. CRT koosneb elektron-optilisest süsteemist, kõrvalekaldesüsteemist ja fluorestseeruvast ekraanist või sihtmärgist. Teleri remont Butovos, abi saamiseks võtke meiega ühendust.

CRT klassifikatsioon

CRT-de klassifitseerimine on äärmiselt keeruline, mis on seletatav nende äärmuslikkusega

laialdasest kasutusest teaduses ja tehnoloogias ning disaini muutmise võimalusest, et saada konkreetse tehnilise idee elluviimiseks vajalikud tehnilised parameetrid.

Sõltuvused CRT elektronkiire juhtimismeetodist jagunevad:

elektrostaatiline (elektrostaatilise kiire kõrvalekalde süsteemiga);

elektromagnetiline (elektromagnetilise kiire kõrvalekalde süsteemiga).

Sõltuvalt eesmärgist jagunevad CRT-d järgmisteks osadeks:

elektrongraafikatorud (vastuvõtulambid, teleritorud, ostsilloskoobitorud, indikaatorlambid, televisioonimärkide torud, kodeerimistorud jne)

optilis-elektroonilised konverterlambid (edastavad televiisorilambid, elektron-optilised muundurid jne)

katoodkiire lülitid (lülitid);

muud CRT-d.

Elektrongraafika CRT-d

Elektrongraafilised CRT-d on elektronkiiretorude rühm, mida kasutatakse erinevates tehnoloogiavaldkondades elektriliste signaalide muutmiseks optilisteks (signaal-valgusmuundamine).

Elektroonilised graafilised CRT-d jagunevad:

Olenevalt rakendusest:

televisiooni vastuvõtt (pilditorud, ülikõrge eraldusvõimega CRT-d spetsiaalsete televisioonisüsteemide jaoks jne)

ostsillograafiline (madalsagedus, kõrgsageduslik, ülikõrge sagedus, kõrgepingeimpulss jne) vastuvõtmine

vastuvõtu indikaator;

mäletamine;

märgid;

kodeerimine;

muud CRT-d.

Elektrostaatilise kiire kõrvalekaldesüsteemiga CRT ehitus ja töö

Katoodkiiretoru koosneb katoodist (1), anoodist (2), nivelleerimissilindrist (3), ekraanist (4), tasapinnalistest regulaatoritest (5) ja kõrgusregulaatoritest (6).

Foto- või termilise emissiooni mõjul löövad elektronid katoodmetallist (õhuke juhispiraal) välja. Kuna anoodi ja katoodi vahel hoitakse pinget (potentsiaalide erinevust) mitu kilovolti, liiguvad need silindriga joondatud elektronid anoodi (õõnessilinder) suunas. Läbi anoodi lennates jõuavad elektronid lennuki kontrolleriteni. Iga regulaator on kaks metallplaati, mis on vastassuunas laetud. Kui vasak plaat on laetud negatiivselt ja parem plaat positiivselt, siis neid läbivad elektronid kalduvad paremale ja vastupidi. Kõrguse regulaatorid töötavad sarnaselt. Kui nendele plaatidele rakendatakse vahelduvvoolu, on võimalik juhtida elektronide voogu nii horisontaalsel kui ka vertikaalsel tasapinnal. Oma tee lõpus tabab elektronide voog ekraani, kus see saab kujutisi toota.

Elektronkiiretorud (CRT) - elektrovaakumseadmed, mis on loodud elektrilise signaali muundamiseks valguskujutiseks õhukese elektronkiire abil, mis on suunatud spetsiaalsele kaetud ekraanile luminofoor- kompositsioon, mis on võimeline elektronidega pommitades hõõguma.

Joonisel fig. Joonisel 15 on kujutatud elektrostaatilise elektronkiiretoru seade keskendumine ja elektrostaatiline tala läbipaine. Torus on oksiidsoojendusega katood, mille kiirgav pind on suunatud modulaatoris oleva ava poole. Modulaatoril on katoodi suhtes väike negatiivne potentsiaal. Edasi piki toru telge (ja piki kiirt) asub fookuselektrood, mida nimetatakse ka esimeseks anoodiks, selle positiivne potentsiaal aitab tõmmata elektrone katoodilähedasest ruumist läbi modulaatori ava ja moodustada neist kitsa kiire. Elektronide edasine teravustamine ja kiirendamine toimub teise anoodi (kiirenduselektroodi) välja abil. Selle potentsiaal torus on kõige positiivsem ja ulatub ühikutest kümnete kilovoltideni. Katoodi, modulaatori ja kiirenduselektroodi kombinatsioon moodustab elektronpüstoli (elektroonilise prožektori). Elektroodidevahelises ruumis olev ebahomogeenne elektriväli toimib elektronkiirele koguva elektrostaatilise läätsena. Selle läätse mõju all olevad elektronid koonduvad punkti sees ekraan. Ekraani sisemus on kaetud fosforikihiga – ainega, mis muudab elektronide voolu energia valguseks. Väljas helendab koht, kus elektronide voog ekraanile langeb.

Ekraanil helendava punkti asukoha juhtimiseks ja seeläbi kujutise saamiseks suunatakse elektronkiir kahe lamedate elektroodide paari abil mööda kahte koordinaati. läbipaindeplaadid X ja Y. Tala läbipaindenurk sõltub plaatidele rakendatavast pingest. Plaatide muutuva kõrvalekaldepinge mõjul jookseb kiir ümber ekraani erinevate punktide. Punkti heledus sõltub kiire voolutugevusest. Heleduse juhtimiseks rakendatakse modulaatori Z sisendile vahelduvpinge. Perioodilise signaali stabiilse kujutise saamiseks skaneeritakse seda perioodiliselt ekraanil, sünkroniseerides lineaarselt muutuva horisontaalse skaneerimispinge X uuritava signaaliga, mis antakse samaaegselt vertikaalsetele läbipaindeplaatidele Y. Sel viisil moodustuvad ekraanil CRT kujutised. Elektronkiire on väikese inertsiga.

Lisaks elektrostaatilisele kasutatakse seda ka magnetiline teravustamine elektronkiir. See kasutab alalisvoolu mähist, millesse on sisestatud CRT. Magnetteravustamise kvaliteet on kõrgem (väiksem laigu suurus, vähem moonutusi), kuid magnetiline teravustamine on mahukas ja kulutab pidevalt energiat.

Magnetkiire läbipainde, mida teostavad kaks vooluga pooli, kasutatakse laialdaselt (pilditorudes). Magnetväljas paindub elektron mööda ringi raadiust ja läbipaindenurk võib olla oluliselt suurem kui elektrostaatilise läbipaindega kineskooptorus. Kuid magnetilise läbipainde süsteemi jõudlus on voolu juhtivate mähiste inertsi tõttu madal. Seetõttu kasutatakse ostsillograafilistes torudes eranditult elektrostaatilist läbipaindet, kuna sellel on väiksem inerts.

Ekraan on CRT kõige olulisem osa. Nagu elektroluminofoorid Kasutatakse erinevaid anorgaanilisi ühendeid ja nende segusid, näiteks tsink- ja tsinkkaadmiumsulfiide, tsinksilikaati, kaltsium- ja kaadmiumvolframe jne. aktivaatorite (vask, mangaan, vismut jne) lisanditega. Fosfori peamised parameetrid: kuma värvus, heledus, punktvalguse intensiivsus, valgusefektiivsus, järelhelend. Sära värvuse määrab fosfori koostis. Luminestsentsi heledus cd/m2

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

kus dn/dt on elektronide voog sekundis, see tähendab kiire vool, A;

U 0 - fosfori hõõgumispotentsiaal, V;

U – teise anoodi kiirenduspinge, V;

Laigu valguse intensiivsus on võrdeline heledusega. Valgusefektiivsus on punkti valgustugevuse ja kiire võimsuse suhe cd/W.

Järelmekk– see on aeg, mille jooksul täpi heledus pärast kiire väljalülitamist väheneb 1%-ni algsest väärtusest. On olemas väga lühikese (alla 10 μs) järelhõõguga luminofoorid, lühikesed (10 μs kuni 10 ms), keskmised (10 kuni 100 ms), pikad (0,1 kuni 16 s) ja väga pikad (üle 16 s) järelkuma. Järelvalgustuse väärtuse valiku määrab CRT kasutusvaldkond. Kineskoopide jaoks kasutatakse madala järelhõõguga luminofoore, kuna pilt kineskoobi ekraanil muutub pidevalt. Ostsilloskoobi torude puhul kasutatakse keskmise kuni väga pika püsivusega luminofoore, olenevalt kuvatavate signaalide sagedusalast.

Tähtis küsimus, nõuab rohkem üksikasjalik kaalumine, on seotud CRT-ekraani potentsiaaliga. Kui elektron tabab ekraani, laeb see ekraani negatiivse potentsiaaliga. Iga elektron laeb ekraani uuesti ja selle potentsiaal muutub järjest negatiivsemaks, nii et väga kiiresti tekib pidurdusväli ja elektronide liikumine ekraani poole peatub. Päris CRT-des seda ei juhtu, sest iga ekraanile sattunud elektron lööb sealt välja sekundaarsed elektronid ehk toimub sekundaarne elektronemissioon. Sekundaarsed elektronid viivad negatiivse laengu ekraanilt ära ning nende eemaldamiseks ekraani ees olevast ruumist kaetakse kineskooptoru siseseinad süsinikul põhineva juhtiva kihiga, mis on elektriliselt ühendatud teise anoodiga. Selle mehhanismi toimimiseks sekundaarne heitetegur st sekundaarsete elektronide ja primaarsete elektronide arvu suhe peab ületama ühe. Kuid fosforite puhul sõltub sekundaarne emissioonitegur Kve pingest teisel anoodil U a. Sellise sõltuvuse näide on näidatud joonisel fig. 16, millest järeldub, et ekraani potentsiaal ei tohiks ületada väärtust

U a max , vastasel juhul pildi heledus ei suurene, vaid väheneb. Sõltuvalt fosfori materjalist on pinge U a max = 5...35 kV. Piirava potentsiaali suurendamiseks kaetakse ekraani sisemus õhukese metallkilega (tavaliselt alumiiniumist, elektrone läbilaskvast). aluminiseeritud ekraan) ühendatud elektriliselt teise anoodiga. Sel juhul ei määra ekraani potentsiaal mitte fosfori sekundaarse emissioonikoefitsiendi, vaid pinge teise anoodi järgi. See võimaldab teil kasutada teise anoodi kõrgemat pinget ja saada rohkem kõrge heledus ekraani sära. Sära heledus suureneb ka alumiiniumkilest torusse kiirgava valguse peegeldumise tõttu. Viimane on läbipaistev vaid piisavalt kiiretele elektronidele, mistõttu teise anoodi pinge peab ületama 7...10 kV.

Katoodkiiretorude kasutusiga ei piira mitte ainult katoodi emissiooni kadu, nagu ka teiste vaakumseadmete puhul, vaid ka luminofoori hävimine ekraanil. Esiteks kasutatakse elektronkiire võimsust äärmiselt ebaefektiivselt. Mitte rohkem kui kaks protsenti sellest muutub valguseks, samas kui üle 98% soojendab ainult fosforit ja toimub selle hävimine, mis väljendub selles, et ekraani valgusefektiivsus väheneb järk-järgult. Läbipõlemine toimub kiiremini elektronide voolu võimsuse suurenemisel, kiirenduspinge vähenemisel ja ka intensiivsemalt kohtades, kuhu kiir langeb pikemat aega. Teine tegur, mis vähendab elektronkiiretoru eluiga, on ekraani pommitamine negatiivsete ioonidega, mis tekivad katoodoksiidkatte aatomitest. Kiirendusvälja poolt kiirendatuna liiguvad need ioonid ekraani poole, läbides läbipaindesüsteemi. Elektrostaatilistes läbipaindetorudes painduvad ioonid sama tõhusalt kui elektronid, nii et nad tabavad ekraani erinevaid piirkondi enam-vähem ühtlaselt. Magnetläbipaindega torudes painduvad ioonid elektronidest kordades suurema massi tõttu nõrgemini ja langevad peamiselt ekraani keskossa, moodustades aja jooksul ekraanile järk-järgult tumeneva nn ioonilaigu. Alumiiniumekraaniga torud on ioonide pommitamise suhtes palju vähem tundlikud, kuna alumiiniumkile blokeerib ioonide tee fosforini.

Kaks kõige laialdasemalt kasutatavat elektronkiiretoru tüüpi on: ostsillograafiline Ja kineskoobid. Ostsilloskoobi torud on ette nähtud mitmesuguste elektriliste signaalidega esindatud protsesside kuvamiseks. Neil on elektrostaatiline kiire läbipaine, kuna see võimaldab ostsilloskoobil kuvada kõrgema sagedusega signaale. Kiire teravustamine on samuti elektrostaatiline. Tavaliselt kasutatakse ostsilloskoopi perioodilises pühkimisrežiimis: konstantse sagedusega saehamba pinge ( pühkimispinge), rakendatakse vertikaalsete kõrvalekallete plaatidele uuritava signaali võimendatud pinge. Kui signaal on perioodiline ja selle sagedus on pühkimissagedusest terve arv kordi suurem, ilmub ekraanile signaali statsionaarne graafik ajas ( ostsillogramm). Kaasaegsed ostsilloskoobitorud on disainilt keerukamad kui joonisel fig. 15, neil on suurem arv elektroode, neid kasutatakse ka kahekordne tala ostsillograafilised CRT-d, millel on kõigi elektroodide topeltkomplekt ühe ühise ekraaniga ja mis võimaldavad sünkroonselt kuvada kahte erinevat signaali.

CRT-d on CRT-d koos heleduse märk, see tähendab kiire heleduse juhtimisega modulaatori potentsiaali muutmisega; neid kasutatakse majapidamis- ja tööstustelerites, samuti monitorid arvutid elektrilise signaali teisendamiseks kahemõõtmeliseks kujutiseks ekraanil. CRT-d erinevad ostsillograafilistest CRT-dest suured suurused ekraan, pildi olemus ( pooltooni kogu ekraani pinnal), kiire magnetilise läbipainde kasutamine piki kahte koordinaati, helendava punkti suhteliselt väike suurus, ranged nõuded punkti suuruse stabiilsusele ja skaneeringute lineaarsusele. Kõige arenenumad on arvutimonitoride värvilised pilditorud; neil on kõrge eraldusvõimega(kuni 2000 rida), minimaalne geomeetriline rastermoonutus, õige värviedastus. IN erinev aeg kineskoope toodeti ekraani diagonaalsuurusega 6 kuni 90 cm.Kineskoobi pikkus piki oma telge on tavaliselt veidi väiksem diagonaali suurusest, maksimaalne kiire kõrvalekalde nurk on 110...116 0. Värvilise toruekraani sisemus on kaetud paljude täppide või kitsaste fosforiribadega erinevad kompositsioonid, muutes elektrikiire üheks kolmest põhivärvist: punane, roheline, sinine. Värvilisel pilditorul on kolm elektronkahurit, üks iga põhivärvi jaoks. Ekraanil skaneerides liiguvad kiired paralleelselt ja valgustavad fosfori külgnevaid alasid. Kiirte voolud on erinevad ja sõltuvad tekkiva pildielemendi värvist. Lisaks otsevaatluseks mõeldud pilditorudele on olemas projektsioonpilditorud, millel on vaatamata oma väiksusele suur ekraanil oleva pildi heledus. See hele pilt projitseeritakse seejärel optiliselt tasapinnale Valge ekraan, saades suure pildi.