منذ عام 1902، يعمل بوريس لفوفيتش روزينج في أنبوب براون. وفي 25 يوليو 1907، قدم طلبًا لاختراع "الطريقة نقل كهربائيالصور عن بعد." تم مسح الشعاع في الأنبوب بواسطة مجالات مغناطيسية، وتم تعديل الإشارة (تغيير في السطوع) باستخدام مكثف، والذي يمكن أن يحرف الشعاع عموديًا، وبالتالي تغيير عدد الإلكترونات التي تمر إلى الشاشة عبر الحجاب الحاجز. في 9 مايو 1911، في اجتماع للجمعية الفنية الروسية، أظهر روزينج نقل الصور التلفزيونية لأشكال هندسية بسيطة واستقبالها مع إعادة إنتاجها على شاشة CRT.

في بداية ومنتصف القرن العشرين، لعب فلاديمير زفوريكين وألين دومونت وآخرون دورًا مهمًا في تطوير أنابيب أشعة القطب السالب.

تصنيف

وفقًا لطريقة انحراف شعاع الإلكترون، يتم تقسيم جميع شاشات CRT إلى مجموعتين: مع الانحراف الكهرومغناطيسي (CRTs المؤشر وأنابيب الصورة) ومع الانحراف الكهروستاتيكي (CRTs الذبذبية وجزء صغير جدًا من CRTs المؤشر).

بناءً على قدرتها على تخزين الصورة المسجلة، يتم تقسيم أنابيب CRT إلى أنابيب بدون ذاكرة وأنابيب ذات ذاكرة (المؤشر ومنظار الذبذبات)، ويتضمن تصميمها عناصر ذاكرة خاصة (وحدات) يمكن من خلالها إعادة إنتاج الصورة المسجلة مرة واحدة مرات عديدة.

بناءً على لون الشاشة، تنقسم شاشات CRT إلى أحادية اللون ومتعددة الألوان. أحادية اللون قد يكون لون مختلفتوهج: الأبيض والأخضر والأزرق والأحمر وغيرها. يتم تقسيم الألوان المتعددة وفقًا لمبدأ العمل إلى لونين وثلاثة ألوان. لونان - مؤشر CRTs، يتغير لون توهج الشاشة إما عن طريق تبديل الجهد العالي، أو عن طريق تغيير الكثافة الحالية لشعاع الإلكترون. ثلاثة ألوان (على أساس الألوان الأساسية) - أنابيب صور ملونة، يتم ضمان توهج الشاشة متعدد الألوان من خلال تصميمات خاصة للنظام الإلكتروني البصري وقناع فصل الألوان والشاشة.

تنقسم أنابيب CRT الذبذبية إلى أنابيب ذات نطاقات التردد المنخفض والميكروويف. تستخدم التصميمات الأخيرة نظامًا معقدًا إلى حد ما لتشتيت شعاع الإلكترون.

تنقسم أنابيب الصور إلى تلفزيون وشاشة وإسقاط (تستخدم في أجهزة عرض الفيديو). تتميز مناظير الحركة الخاصة بالشاشة بطبقة قناع أصغر من تلك الموجودة في التلفاز، كما أن مناظير العرض تزيد من سطوع الشاشة. فهي أحادية اللون ولها الأحمر والأخضر و لون ازرقتوهج الشاشة.

التصميم ومبدأ التشغيل

المبادئ العامة

جهاز سينمائي أبيض وأسود

في اسطوانة 9 يتم إنشاء فراغ عميق - يتم ضخ الهواء أولاً، ثم يتم تسخين جميع الأجزاء المعدنية من شريط سينمائي بواسطة محث لتحرير الغازات الممتصة، ويتم استخدام جهاز getter لامتصاص الهواء المتبقي تدريجيًا.

لإنشاء شعاع الإلكترون 2 ، ويستخدم جهاز يسمى مسدس الإلكترون. الكاثود 8 ، يسخن بواسطة خيوط 5 ، تنبعث منها الإلكترونات. لزيادة انبعاث الإلكترونات، يتم طلاء الكاثود بمادة ذات وظيفة عمل منخفضة (تستخدم أكبر الشركات المصنعة لـ CRT تقنياتها الخاصة الحاصلة على براءة اختراع لهذا الغرض). عن طريق تغيير الجهد على قطب التحكم ( المغير) 12 يمكنك تغيير شدة شعاع الإلكترون، وبالتالي سطوع الصورة (هناك أيضًا نماذج مع التحكم في الكاثود). بالإضافة إلى قطب التحكم، تحتوي مسدسات CRT الحديثة على قطب كهربائي للتركيز (حتى عام 1961، كانت أنابيب الصور المحلية تستخدم التركيز الكهرومغناطيسي باستخدام ملف التركيز 3 مع الأساسية 11 ) ، مصمم لتركيز بقعة على شاشة شريط سينمائي في نقطة، قطب كهربائي متسارع لتسريع إضافي للإلكترونات داخل البندقية والأنود. بعد مغادرة البندقية، يتم تسريع الإلكترونات بواسطة الأنود 14 ، وهو طلاء معدني للسطح الداخلي لمخروط شريط سينمائي، متصل بقطب المسدس الذي يحمل نفس الاسم. وفي أنابيب الصور الملونة المزودة بشاشة إلكتروستاتيكية داخلية، يتم توصيلها بالأنود. في عدد من أنابيب الصور للنماذج المبكرة، مثل 43LK3B، كان المخروط مصنوعًا من المعدن ويمثل الأنود نفسه. يتراوح الجهد عند الأنود من 7 إلى 30 كيلو فولت. في عدد من شاشات CRT الذبذبية صغيرة الحجم، يكون الأنود واحدًا فقط من أقطاب مسدس الإلكترون ويتم تزويده بفولتية تصل إلى عدة مئات من الفولتات.

ثم يمر الشعاع عبر نظام الانحراف 1 والتي يمكنها تغيير اتجاه الشعاع (يوضح الشكل نظام الانحراف المغناطيسي). تستخدم شاشات CRT التلفزيونية نظام انحراف مغناطيسي لأنه يوفر زوايا انحراف كبيرة. تستخدم شاشات CRT الذبذبية نظام انحراف إلكتروستاتيكي لأنه يوفر أداءً أكبر.

شعاع الإلكترون يضرب الشاشة 10 مغلفة بالفوسفور 4 . بعد قصفه بالإلكترونات، يتوهج الفوسفور، وتؤدي بقعة سريعة الحركة ذات سطوع متغير إلى إنشاء صورة على الشاشة.

يكتسب الفوسفور من الإلكترونات شحنة سالبةويبدأ الانبعاث الثانوي - يبدأ الفوسفور نفسه في إطلاق الإلكترونات. ونتيجة لذلك، يكتسب الأنبوب بأكمله شحنة سالبة. لمنع حدوث ذلك، توجد طبقة من Aquadag على كامل سطح الأنبوب، وهو خليط موصل يعتمد على الجرافيت، متصل بالأنود ( 6 ).

يتم توصيل شريط سينمائي من خلال الخيوط 13 ومأخذ الجهد العالي 7 .

في أجهزة التلفاز بالأبيض والأسود، يتم تحديد تركيبة الفوسفور بحيث يتوهج باللون الرمادي المحايد. في محطات الفيديو والرادارات وما إلى ذلك، غالبًا ما يتم تصنيع الفوسفور باللون الأصفر أو الأخضر لتقليل إجهاد العين.

زاوية الشعاع

زاوية انحراف شعاع CRT هي الزاوية القصوى بين موضعين محتملين لشعاع الإلكترون داخل المصباح حيث لا تزال هناك نقطة مضيئة مرئية على الشاشة. تعتمد نسبة قطر (قطر) الشاشة إلى طول CRT على الزاوية. بالنسبة لـ CRTs الذبذبية، تصل عادة إلى 40 درجة، وهو ما يرجع إلى الحاجة إلى زيادة حساسية الحزمة لتأثيرات لوحات الانحراف وضمان خطية خصائص الانحراف. بالنسبة لأنابيب الصور التلفزيونية السوفيتية الأولى ذات الشاشة المستديرة، كانت زاوية الانحراف 50 درجة؛ وبالنسبة لأنابيب الصور بالأبيض والأسود في الإصدارات اللاحقة كانت 70 درجة؛ وبدءًا من الستينيات زادت إلى 110 درجة (واحدة من أولى هذه الأنابيب). وكانت أنابيب الصورة 43LK9B). بالنسبة لأنابيب الصور الملونة المحلية تكون 90 درجة.

مع زيادة زاوية انحراف الشعاع، تنخفض أبعاد ووزن شريط الحركة، ولكن:

• تزداد الطاقة التي تستهلكها عقد المسح. لحل هذه المشكلة، تم تقليل قطر رقبة شريط سينمائي، الأمر الذي يتطلب تغييرًا في تصميم مسدس الإلكترون.
• تتزايد متطلبات دقة تصنيع وتجميع نظام الانحراف، وهو ما تم تحقيقه من خلال تجميع شريط الحركة مع نظام الانحراف في وحدة واحدة وتجميعه في المصنع.
• يزداد عدد العناصر الضرورية لإعداد الهندسة النقطية والمعلومات.

كل هذا أدى إلى حقيقة أنه في بعض المناطق لا تزال تستخدم أنابيب الصورة بزاوية 70 درجة. أيضًا، يستمر استخدام زاوية 70 درجة في أنابيب الصور بالأبيض والأسود صغيرة الحجم (على سبيل المثال، 16LK1B)، حيث لا يلعب الطول مثل هذا الدور المهم.

مصيدة الأيونات

وبما أنه من المستحيل خلق فراغ مثالي داخل أنبوب أشعة القطب السالب، تبقى بعض جزيئات الهواء في الداخل. عندما تصطدم بالإلكترونات، فإنها تشكل أيونات، والتي لها كتلة أكبر بعدة مرات من كتلة الإلكترونات، لا تنحرف عمليًا، وتحرق الفوسفور تدريجيًا في وسط الشاشة وتشكل ما يسمى بالبقعة الأيونية. لمكافحة هذا، حتى منتصف الستينيات، تم استخدام مبدأ "مصيدة الأيونات": تم وضع محور مدفع الإلكترون بزاوية معينة على محور شريط سينمائي، ويوفر مغناطيس قابل للتعديل موجود بالخارج مجالًا يدير المنظار. تدفق الإلكترونات نحو المحور. سقطت الأيونات الضخمة، التي تتحرك بشكل مستقيم، في الفخ نفسه.

ومع ذلك، أدى هذا البناء إلى زيادة قطر عنق المنظار، مما أدى إلى زيادة الطاقة المطلوبة في ملفات نظام الانحراف.

في أوائل الستينيات تم تطويره طريق جديدحماية الفوسفور: بالإضافة إلى ذلك، أدت إضفاء الألومنيوم على الشاشة إلى مضاعفة السطوع الأقصى لشريط سينمائي، وتم التخلص من الحاجة إلى مصيدة أيونية.

التأخير في إمداد الجهد إلى الأنود أو المغير

في التلفزيون، الذي يتم إجراء المسح الأفقي باستخدام المصابيح، يظهر الجهد عند أنود شريط سينمائي فقط بعد تسخين مصباح المسح الأفقي الناتج والصمام الثنائي المثبط. بحلول هذا الوقت، تم تسخين حرارة شريط سينمائي بالفعل.

أدى إدخال دوائر أشباه الموصلات بالكامل في وحدات المسح الأفقي إلى ظهور مشكلة التآكل المتسارع لكاثودات شريط سينمائي بسبب إمداد الجهد الكهربائي إلى أنود شريط سينمائي في وقت واحد مع التشغيل. لمكافحة هذه الظاهرة، تم تطوير وحدات الهواة التي توفر تأخيرًا في إمداد الجهد إلى الأنود أو المغير في شريط سينمائي. ومن المثير للاهتمام أنه في بعضها، على الرغم من أنها مخصصة للتركيب في أجهزة التلفزيون التي تحتوي على جميع أشباه الموصلات، يتم استخدام أنبوب الراديو كعنصر تأخير. في وقت لاحق بدأ إنتاج أجهزة التلفزيون الإنتاج الصناعي، حيث يتم توفير هذا التأخير في البداية.

مسح

لإنشاء صورة على الشاشة، يجب أن يمر شعاع الإلكترون باستمرار عبر الشاشة بتردد عالٍ - على الأقل 25 مرة في الثانية. هذه العملية تسمى مسح. هناك عدة طرق لمسح الصورة ضوئيًا.

المسح النقطي

يمر شعاع الإلكترون بالشاشة بأكملها في صفوف. هناك خياران:

• 1-2-3-4-5-... (المسح المتداخل)؛
• 1-3-5-7-…، ثم 2-4-6-8-… (متداخل).

مسح المتجهات

يمر شعاع الإلكترون على طول خطوط الصورة. تم استخدام مسح المتجهات في وحدة تحكم ألعاب Vectrex.

مسح على شاشة الرادار

في حالة استخدام شاشة العرض الشاملة، ما يسمى. typetron، يمر شعاع الإلكترون على طول نصف قطر الشاشة (الشاشة لها شكل دائرة). معلومات الخدمة في أغلب الأحيان (أرقام، حروف، العلامات الطبوغرافية) يتم نشرها بالإضافة إلى ذلك من خلال مصفوفة الإشارة (الموجودة في مسدس شعاع الإلكترون).

أنابيب الصور الملونة

جهاز كينيسكوب ملون. 1- البنادق الإلكترونية. 2- أشعة الإلكترون . 3- ملف التركيز . 4 - ملفات الانحراف. 5 - الأنود. 6 - قناع، بفضله يضرب الشعاع الأحمر الفوسفور الأحمر وغيره. 7 - حبيبات الفوسفور الأحمر والأخضر والأزرق. 8- قناع وحبوب الفوسفور (مكبرة).

يختلف شريط سينمائي ملون عن اللون الأسود والأبيض من حيث أنه يحتوي على ثلاث بنادق - "أحمر" و"أخضر" و"أزرق" ( 1 ). وفقا لذلك، على الشاشة 7 يتم تطبيق ثلاثة أنواع من الفوسفور بترتيب ما - الأحمر والأخضر والأزرق ( 8 ).

اعتمادًا على نوع القناع المستخدم، توجد البنادق الموجودة في عنق شريط سينمائي على شكل دلتا (في زوايا مثلث متساوي الأضلاع) أو مستوية (على نفس الخط). يتم توصيل بعض الأقطاب الكهربائية التي تحمل الاسم نفسه من مدافع إلكترونية مختلفة بواسطة موصلات داخل شريط الحركة. هذه هي أقطاب التسريع، وأقطاب التركيز، والسخانات (المتصلة بالتوازي)، وفي كثير من الأحيان، المغيرات. يعد هذا الإجراء ضروريًا لحفظ عدد مخرجات شريط سينمائي نظرًا للأبعاد المحدودة لعنقه.

فقط شعاع المسدس الأحمر يضرب الفوسفور الأحمر، فقط شعاع المسدس الأخضر يضرب الفوسفور الأخضر، وما إلى ذلك. ويتم تحقيق ذلك عن طريق تركيب شبكة معدنية بين المسدسات والشاشة، تسمى قناع (6 ). في أنابيب الصور الحديثة، يُصنع القناع من مادة إنفار، وهو نوع من الفولاذ ذو معامل تمدد حراري صغير.

أنواع الأقنعة

هناك نوعان من الأقنعة:

لا يوجد قائد واضح بين هذه الأقنعة: الظل يوفر خطوطًا عالية الجودة، والفتحة توفر ألوانًا أكثر تشبعًا وكفاءة عالية. يجمع Slit بين مزايا الظل والفتحة، ولكنه عرضة للتموج في النسيج.

كلما كانت عناصر الفوسفور أصغر، زادت جودة الصورة التي يمكن أن ينتجها الأنبوب. مؤشر جودة الصورة هو خطوة القناع.

• بالنسبة لشبكة الظل، فإن درجة القناع هي المسافة بين أقرب فتحتين للقناع (وبالتالي المسافة بين أقرب عنصرين فوسفوريين من نفس اللون).
• بالنسبة للفتحة وشبكات الفتحة، يتم تعريف خطوة القناع على أنها المسافة الأفقية بين شقوق القناع (على التوالي، المسافة الأفقية بين شرائح الفوسفور العمودية من نفس اللون).

في شاشات CRT الحديثة، تبلغ مسافة القناع 0.25 مم. تستخدم أنابيب الصور التليفزيونية، التي تعرض الصور من مسافة أكبر، خطوات تبلغ حوالي 0.8 مم.

تقارب الأشعة

حيث أن نصف قطر انحناء الشاشة أكبر بكثير من المسافة بينها وبين النظام الإلكتروني البصري حتى ما لا نهاية في أنابيب الصورة المسطحة، ودون استخدام مقاييس خاصة، فإن نقطة تقاطع أشعة أنبوب الصورة الملونة على مسافة ثابتة من مدافع الإلكترون، فمن الضروري التأكد من أن هذه النقطة تقع بالضبط على سطح قناع الظل، وإلا سيحدث اختلال في محاذاة مكونات الألوان الثلاثة للصورة، مما يزيد من مركز الشاشة إلى الحواف. ولمنع حدوث ذلك، يجب أن تكون حزم الإلكترونات متحيزة بشكل صحيح. في أنابيب الصور ذات ترتيب دلتا للمسدسات، يتم ذلك عن طريق نظام كهرومغناطيسي خاص، يتم التحكم فيه بشكل منفصل بواسطة جهاز، والذي كان في أجهزة التلفزيون القديمة يوضع في كتلة منفصلة - كتلة الخلط - لإجراء التعديلات الدورية. في أنابيب الصور ذات الترتيب المستوي للمسدسات، يتم التعديل باستخدام مغناطيسات خاصة موجودة على عنق أنبوب الصورة. مع مرور الوقت، وخاصة بالنسبة لأنابيب الصور ذات ترتيب دلتا على شكل مدافع الإلكترون، يتعطل التقارب ويتطلب تعديلًا إضافيًا. تقدم معظم شركات إصلاح أجهزة الكمبيوتر خدمة إعادة تقارب الشاشة.

إزالة المغناطيسية

ضروري في أنابيب الصور الملونة لإزالة المغناطيسية المتبقية أو العشوائية لقناع الظل والشاشة الكهروستاتيكية التي تؤثر على جودة الصورة.

تحدث إزالة المغناطيسية بسبب ظهور ما يسمى بحلقة إزالة المغناطيسية - ملف مرن على شكل حلقة بقطر كبير يقع على سطح شريط الحركة - نبض تخميد سريع التناوب حقل مغناطيسي. للتأكد من أن هذا التيار يتناقص تدريجيا بعد تشغيل التلفزيون، يتم استخدام الثرمستورات. تحتوي العديد من الشاشات، بالإضافة إلى الثرمستورات، على مرحل، والذي، عند الانتهاء من عملية إزالة المغناطيسية، يقوم بإيقاف تشغيل الطاقة عن هذه الدائرة حتى يبرد الثرمستور. بعد ذلك، يمكنك استخدام مفتاح خاص، أو في كثير من الأحيان، أمر خاص في قائمة الشاشة، لتشغيل هذا التتابع وتنفيذ عملية إزالة المغناطيسية المتكررة في أي وقت، دون إيقاف تشغيل الشاشة وتشغيلها.

ترينيسكوب

Trinescope هو تصميم يتكون من ثلاثة أنابيب صور بالأبيض والأسود، ومرشحات للضوء ومرايا شفافة (أو مرايا مزدوجة اللون تجمع بين وظائف المرايا والمرشحات الشفافة)، تستخدم للحصول على صورة ملونة.

طلب

تُستخدم CRTs في أنظمة تكوين الصور النقطية: أنواع مختلفةأجهزة التلفاز والشاشات وأنظمة الفيديو.

غالبًا ما تستخدم شاشات CRT الذبذبية في أنظمة عرض التبعيات الوظيفية: راسمات الذبذبات، ومناظير الذبذبات، وأيضًا كجهاز عرض في محطات الرادار، في الأجهزة ذات الأغراض الخاصة؛ الخامس السنوات السوفيتيةكما تم استخدامها كمساعدات بصرية في دراسة تصميم أجهزة الشعاع الإلكتروني بشكل عام.

تُستخدم شاشات CRT لطباعة الأحرف في العديد من المعدات ذات الأغراض الخاصة.

التعيين ووضع العلامات

يتكون تعيين CRTs المحلية من أربعة عناصر:

• العنصر الأول: رقم يشير إلى قطر الشاشة المستطيلة أو قطر الشاشة المستديرة بالسنتيمتر؛
• العنصر الثاني: حرفان يدلان على أن الـ CRT ينتمي إلى جهة معينة شكل بناء. LC - شريط سينمائي، LM - أنبوب مع انحراف شعاع كهرومغناطيسي، LO - أنبوب مع انحراف شعاع كهروستاتيكي، LN - أنابيب مع ذاكرة (مؤشر وذبذبات)؛
• العنصر الثالث: رقم يشير إلى رقم الموديل لأنبوب معين بقطر معين، أما بالنسبة لأنابيب الذبذبات في نطاق الموجات الميكروية، فإن الترقيم يبدأ بالرقم 101؛
• العنصر الرابع: حرف يدل على لون توهج الشاشة. ج - ملون، ب - توهج أبيض، أنا - توهج أخضر، ب - توهج أصفر-أخضر، ج - توهج برتقالي، ف - توهج أحمر، أ - توهج أزرق. X - يشير إلى العينة التي تحتوي على معلمات إضاءة أسوأ مقارنة بالنموذج الأولي.

في حالات خاصةويجوز إضافة عنصر خامس إلى التسمية يحمل معلومات إضافية.

مثال: 50LK2B - شريط سينمائي بالأبيض والأسود مع شاشة قطرية 50 سم، النموذج الثاني، 3LO1I - أنبوب راسم الذبذبات بقطر شاشة خضراء 3 سم، النموذج الأول.

التأثيرات الصحية

الاشعاع الكهرومغناطيسي

لا يتم إنشاء هذا الإشعاع بواسطة شريط سينمائي نفسه، ولكن بواسطة نظام الانحراف. الأنابيب ذات الانحراف الكهروستاتيكي، وخاصة راسمات الذبذبات، لا تنبعث منها.

في أنابيب صور الشاشة، لقمع هذا الإشعاع، غالبًا ما يتم تغطية نظام الانحراف بأكواب من الفريت. لا تتطلب أنابيب الصور التليفزيونية مثل هذا الحماية، نظرًا لأن المشاهد عادة ما يجلس على مسافة أكبر بكثير من التلفزيون مقارنة بالشاشة.

إشعاعات أيونية

تحتوي CRTs على نوعين من الإشعاعات المؤينة.

أولها هو شعاع الإلكترون نفسه، وهو في الأساس تيار من جسيمات بيتا منخفضة الطاقة (25 كيلو إلكترون فولت). ولا يتسرب هذا الإشعاع إلى الخارج ولا يشكل خطرا على المستخدم.

والثاني هو إشعاع الأشعة السينية bremsstrahlung، والذي يحدث عندما يتم قصف الشاشة بالإلكترونات. لتقليل إخراج هذا الإشعاع إلى مستويات آمنة تمامًا، يتم طلاء الزجاج بالرصاص (انظر أدناه). ومع ذلك، في حالة حدوث خلل في التلفزيون أو الشاشة، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في جهد الأنود، يمكن أن يرتفع مستوى هذا الإشعاع إلى مستويات ملحوظة. ولمنع مثل هذه المواقف، تم تجهيز وحدات مسح الخطوط بوحدات حماية.

في أجهزة التلفزيون الملونة المحلية والأجنبية التي تم إنتاجها قبل منتصف السبعينيات، يمكن العثور على مصادر إضافية لإشعاع الأشعة السينية - صمامات ثلاثية مثبتة متصلة بالتوازي مع شريط سينمائي، وتستخدم لتثبيت جهد الأنود، وبالتالي حجم الصورة. تستخدم أجهزة التلفاز Raduga-5 وRubin-401-1 الصمامات الثلاثية 6S20S، وتستخدم نماذج ULPTsT المبكرة GP-5. نظرًا لأن زجاج حاوية هذا الصمام الثلاثي أرق بكثير من زجاج شريط سينمائي وغير مخدر بالرصاص، فهو مصدر أكثر كثافة لإشعاع الأشعة السينية من شريط سينمائي نفسه، لذلك يتم وضعه في فولاذ خاص شاشة. في النماذج اللاحقة من أجهزة تلفزيون ULPTST، يتم استخدام طرق أخرى لتحقيق الاستقرار في الجهد العالي، ويتم استبعاد مصدر الأشعة السينية هذا.

رمش

شاشة Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024 × 768، 100 هرتز)، تم التقاطها بسرعة غالق تبلغ 1/1000 ثانية. السطوع مرتفع بشكل مصطنع. يعرض السطوع الفعلي للصورة في نقاط مختلفة على الشاشة.

يؤدي شعاع شاشة CRT، الذي يشكل صورة على الشاشة، إلى توهج جزيئات الفوسفور. قبل أن يتم تشكيل الإطار التالي، يكون لدى هذه الجزيئات وقت للخروج، حتى تتمكن من ملاحظة "وميض الشاشة". كلما زاد معدل الإطارات، قل الوميض. التردد المنخفض يؤدي إلى إرهاق العين ويضر بالصحة.

بالنسبة لمعظم أجهزة التلفزيون التي تعتمد على أنبوب أشعة الكاثود، يتغير 25 إطارًا كل ثانية، والتي، مع الأخذ في الاعتبار المسح المتشابك، تبلغ 50 حقلاً (نصف إطار) في الثانية (هرتز). في نماذج التلفزيون الحديثة، يتم زيادة هذا التردد بشكل مصطنع إلى 100 هرتز. عند العمل خلف شاشة العرض، يكون الشعور بالخفقان أقوى، لأن المسافة من العين إلى شريط سينمائي أصغر بكثير مما هي عليه عند مشاهدة التلفزيون. الحد الأدنى الموصى به لمعدل تحديث الشاشة هو 85 هرتز. لا تسمح النماذج المبكرة للشاشات بالعمل بتردد مسح يزيد عن 70-75 هرتز. يمكن ملاحظة وميض CRT بوضوح من خلال الرؤية المحيطية.

صورة غامضة

الصورة الموجودة على أنبوب أشعة الكاثود غير واضحة مقارنة بأنواع الشاشات الأخرى. يُعتقد أن الصور غير الواضحة هي أحد العوامل التي تساهم في إرهاق عين المستخدم. من ناحية أخرى، عند استخدام شاشات عالية الجودة، ليس للطمس تأثير قوي على صحة الإنسان، ويسمح لك تأثير التمويه نفسه بتجنب استخدام تجانس خط الشاشة على الشاشة، مما ينعكس على جودة الصورة الإدراك؛ لا يوجد أي تشويه للخط متأصل في شاشات LCD.

الجهد العالي

يستخدم CRT الجهد العالي للتشغيل. يمكن أن يبقى الجهد المتبقي الذي يبلغ مئات الفولتات، إذا لم يتم اتخاذ أي تدابير، على شاشات CRT ودوائر الأسلاك لأسابيع. ولذلك، يتم إضافة مقاومات التفريغ إلى الدوائر، مما يجعل التلفزيون آمنًا تمامًا خلال دقائق قليلة بعد إيقاف تشغيله.

خلافًا للاعتقاد الشائع، لا يمكن لجهد الأنود الخاص بـ CRT أن يقتل شخصًا بسبب انخفاض طاقة محول الجهد - ولن تكون هناك سوى ضربة ملحوظة. ومع ذلك، يمكن أن يكون قاتلاً أيضًا إذا كان الشخص يعاني من عيوب في القلب. ويمكن أن يتسبب أيضًا في الإصابة، بما في ذلك الوفاة، بشكل غير مباشر عندما يسحب الشخص يده ويلمس دوائر أخرى في التلفزيون والشاشة تحتوي على فولتات تهدد الحياة للغاية - وهي موجودة في جميع نماذج أجهزة التلفزيون والشاشات التي تستخدم CRTs، وكذلك بما في ذلك بحتة الإصابات الميكانيكية، يرتبط بسقوط مفاجئ غير متحكم فيه بسبب تشنج كهربائي.

المواد السامة

تحتوي أي إلكترونيات (بما في ذلك CRTs) على مواد ضارة بالصحة و بيئة. ومنها: مركبات الباريوم في الكاثودات، والفوسفور.

تعتبر أنابيب CRT المستخدمة نفايات خطرة في معظم البلدان ويجب إعادة تدويرها أو التخلص منها في مدافن منفصلة للنفايات.

انفجار CRT

نظرًا لوجود فراغ داخل أنبوب CRT، بسبب ضغط الهواء، فإن شاشة العرض مقاس 17 بوصة وحدها تضع حمولة تبلغ حوالي 800 كجم، وهو وزن سيارة صغيرة. نظرًا للتصميم، يكون الضغط على الشاشة ومخروط CRT إيجابيًا، ويكون الضغط على جانب الشاشة سالبًا، مما يسبب خطر الانفجار. عند العمل مع النماذج المبكرة لأنابيب الصور، تطلبت لوائح السلامة استخدام القفازات الواقية والقناع والنظارات الواقية. وتم تركيب شاشة واقية زجاجية أمام شاشة الكينسكوب على التلفاز، كما تم تركيب قناع واقي معدني عند الحواف.

منذ النصف الثاني من الستينيات، تمت تغطية الجزء الخطير من أنبوب الصورة بضمادة معدنية خاصة مقاومة للانفجار، مصنوعة على شكل هيكل مختوم معدني بالكامل أو ملفوف في عدة طبقات من الشريط. مثل هذه الضمادة تقضي على احتمالية الانفجار التلقائي. تستخدم بعض نماذج أنابيب الصور أيضًا طبقة واقية لتغطية الشاشة.

على الرغم من استخدام أنظمة الحماية، فإنه ليس من المستبعد أن يصاب الأشخاص بشظايا عندما يتم كسر شريط سينمائي عمدا. في هذا الصدد، عند تدمير الأخير، من أجل السلامة، يتم كسر التمديد أولا - أنبوب زجاجي تكنولوجي في نهاية الرقبة تحت قاعدة بلاستيكية، يتم من خلالها ضخ الهواء أثناء الإنتاج.

لا تشكل أجهزة CRT وأنابيب الصور صغيرة الحجم التي يصل قطرها أو قطرها للشاشة حتى 15 سم خطرًا وليست مجهزة بأجهزة مقاومة للانفجار.

أنواع أخرى من أجهزة شعاع الإلكترون

بالإضافة إلى شريط سينمائي، تشمل أجهزة أشعة الكاثود ما يلي:

• المنظار الكمي (منظار سينمائي ليزر)، وهو نوع من منظار سينمائي، شاشته عبارة عن مصفوفة من أشعة الليزر شبه الموصلة التي يتم ضخها بواسطة شعاع الإلكترون. تُستخدم المناظير الكمية في أجهزة عرض الصور.
• طباعة اللافتات الإلكترونية أنبوب الأشعة.
• تستخدم أنابيب أشعة الكاثود المؤشرة في مؤشرات الرادار.
• تخزين أنبوب أشعة الكاثود.
  • جرافيكون
• يقوم أنبوب التلفزيون المرسل بتحويل الصور الضوئية إلى إشارات كهربائية.
• إرسال المنظار أنبوب أشعة الكاثود، والذي يحول صورة واحدة تم التقاطها مباشرة على الكاثود الضوئي إلى إشارة كهربائية. يستخدم لنقل صور طاولة اختبار التلفزيون (على سبيل المثال، TIT-0249).
• Kadroscope هو أنبوب أشعة الكاثود مع صورة مرئية، مصمم لضبط وحدات المسح وتركيز الشعاع في المعدات التي تستخدم أنابيب أشعة الكاثود بدون صورة مرئية(الرسوم البيانية، المناظير، المناظير المحتملة). يحتوي إطار الإطار على أبعاد دبوسية ومرجعية مشابهة لأنبوب أشعة الكاثود المستخدم في المعدات. علاوة على ذلك، يتم اختيار CRT الرئيسي وframescope وفقًا لمعلمات بدقة عالية جدًا ويتم توفيرهما كمجموعة فقط. عند الإعداد، يتم توصيل إطار الإطار بدلاً من الأنبوب الرئيسي.

أنظر أيضا

ملحوظات

الأدب

• D. Brilliantov، F. Ignatov، V. Vodychko. منظار سينمائي ملون أحادي الشعاع - كروموسكوب 25LK1TS. الإذاعة رقم 9، 1976. ص 32، 33.

روابط

• إس في نوفاكوفسكي. 90 عامًا من التلفزيون الإلكتروني // Electrosvyaz رقم 6، 1997
• ب. سوكولوف. الشاشات // iXBT، 1999
• ماري بيليس. تاريخ أنبوب أشعة الكاثود // حول:المخترعون
• يفغيني كوزلوفسكي. الصديق القديم أفضل "كمبيوتريرا" العدد 692، 27 يونيو 2007
• Mukhin I. A. كيفية اختيار شاشة CRT سوق أعمال الكمبيوتر رقم 49(286)، نوفمبر-ديسمبر 2004. ص 366-371

الحالة الصلبة السلبية	المقاوم المقاوم المتغير المقاوم الانتهازي مكثف الحث مرنان الكوارتز· الصمامات · الصمامات إعادة الضبط الذاتيمحول
الحالة الصلبة النشطة	الصمام الثنائي· LED · الثنائي الضوئي · ليزر أشباه الموصلات · شوتكي الصمام الثنائي· زينر ديود · مثبت · فاريكاب · فاريكوند ·

أنابيب أشعة الكاثود(CRT) - أجهزة الفراغ الكهربائي المصممة لتحويل الإشارة الكهربائية إلى صورة ضوئية باستخدام شعاع إلكتروني رفيع موجه إلى شاشة خاصة مغطاة الفوسفور- تركيبة قادرة على التوهج عند قصفها بالإلكترونات.

في التين. يوضح الشكل 15 جهاز أنبوب أشعة الكاثود المزود بالكهرباء الساكنة التركيزوالكهرباء الساكنة انحراف الشعاع. يحتوي الأنبوب على كاثود مسخن بأكسيد مع سطح باعث يواجه الفتحة الموجودة في المغير. يتم إنشاء إمكانات سلبية صغيرة على المغير نسبة إلى الكاثود. على طول محور الأنبوب (وعلى طول الشعاع) يوجد قطب كهربائي للتركيز، يسمى أيضًا الأنود الأول، حيث تساعد إمكاناته الإيجابية على سحب الإلكترونات من الفضاء القريب من الكاثود عبر فتحة المغير وتشكيل شعاع ضيق منها. يتم إجراء مزيد من التركيز وتسريع الإلكترونات بواسطة مجال الأنود الثاني (القطب المتسارع). إمكاناتها في الأنبوب هي الأكثر إيجابية وتتراوح من وحدات إلى عشرات الكيلوفولت. يشكل الجمع بين الكاثود والمغير والقطب المتسارع مسدسًا إلكترونيًا (ضوء كشاف إلكتروني). يعمل المجال الكهربائي غير المتجانس الموجود في الفراغ بين الأقطاب الكهربائية على شعاع الإلكترون كعدسة إلكتروستاتيكية مجمعة. وتتجمع الإلكترونات، تحت تأثير هذه العدسة، في نقطة موجودة داخل الشاشة. الجزء الداخلي من الشاشة مغطى بطبقة من الفوسفور - وهي مادة تحول طاقة تدفق الإلكترون إلى ضوء. في الخارج، يتوهج المكان الذي يسقط فيه تدفق الإلكترونات على الشاشة.

للتحكم في موضع النقطة المضيئة على الشاشة وبالتالي الحصول على صورة، ينحرف شعاع الإلكترون على طول إحداثيتين باستخدام زوجين من الأقطاب الكهربائية المسطحة - لوحات انحراف X و Y. تعتمد زاوية انحراف الحزمة على الجهد المطبق على الألواح. تحت تأثير الفولتية الانحراف المتغيرة على اللوحات، يدور الشعاع حول نقاط مختلفة على الشاشة. يعتمد سطوع النقطة على القوة الحالية للشعاع. للتحكم في السطوع، يتم تطبيق جهد متناوب على مدخل المغير Z. للحصول على صورة مستقرة للإشارة الدورية، يتم مسحها بشكل دوري على الشاشة، ومزامنة جهد المسح الأفقي المتغير خطيًا X مع الإشارة قيد الدراسة، والتي يتم توفيرها في وقت واحد إلى لوحات الانحراف العمودي Y. وبهذه الطريقة، يتم تشكيل الصور على شاشة CRT. شعاع الإلكترون لديه الجمود المنخفض.

بالإضافة إلى الكهرباء الساكنة، يتم استخدامه أيضا التركيز المغناطيسيشعاع الإلكترون. ويستخدم ملف التيار المباشر الذي يتم إدخال CRT فيه. جودة التركيز المغناطيسي أعلى (حجم نقطة أصغر، وتشويه أقل)، ولكن التركيز المغناطيسي ضخم ويستهلك الطاقة بشكل مستمر.

يتم استخدام انحراف الشعاع المغناطيسي، الذي يتم تنفيذه بواسطة زوجين من الملفات ذات التيارات، على نطاق واسع (في أنابيب الصور). في المجال المغناطيسي، ينحرف الإلكترون على طول نصف قطر الدائرة، ويمكن أن تكون زاوية الانحراف أكبر بكثير مما كانت عليه في CRT مع انحراف إلكتروستاتيكي. ومع ذلك، فإن أداء نظام الانحراف المغناطيسي منخفض بسبب القصور الذاتي للملفات الحاملة للتيار. لذلك، في أنابيب الذبذبات، يتم استخدام انحراف الشعاع الكهروستاتيكي حصريًا لأنه يحتوي على قصور ذاتي أقل.

الشاشة هي الجزء الأكثر أهمية في CRT. مثل الكهربيةاستخدام مختلف المركبات غير العضويةومخاليط منها، على سبيل المثال، كبريتيدات الزنك والكادميوم، سيليكات الزنك، تنجستات الكالسيوم والكادميوم، إلخ. مع شوائب المنشطات (النحاس، المنغنيز، البزموت، الخ). المعلمات الرئيسية للفوسفور: لون التوهج، السطوع، شدة الإضاءة الموضعية، كفاءة الإضاءة، الشفق. يتم تحديد لون التوهج من خلال تكوين الفوسفور. سطوع الانارة (cd/m2).

ب ~ (dn/dt)(U-U 0) م،

حيث dn/dt هو تدفق الإلكترونات في الثانية، أي تيار الشعاع، A؛

U 0 - إمكانية توهج الفوسفور، V؛

U – تسريع الجهد للأنود الثاني، V؛

تتناسب شدة ضوء البقعة مع السطوع. كفاءة الإضاءة هي نسبة شدة الإضاءة للبقعة إلى قوة الشعاع بوحدة cd/W.

الشفق– هذا هو الوقت الذي ينخفض ​​فيه سطوع البقعة بعد إطفاء الشعاع إلى 1% من القيمة الأصلية. هناك فوسفورات ذات توهج قصير جدًا (أقل من 10 ميكروثانية) وقصير (من 10 ميكروثانية إلى 10 مللي ثانية) ومتوسط ​​(من 10 إلى 100 مللي ثانية) وطويل (من 0.1 إلى 16 ثانية) وطويل جدًا (أكثر من 16 ثانية) الشفق. يتم تحديد اختيار قيمة الشفق حسب مجال تطبيق CRT. بالنسبة إلى مناظير الحركة، يتم استخدام الفوسفورات ذات الشفق المنخفض، نظرًا لأن الصورة الموجودة على شاشة شريط سينمائي تتغير باستمرار. بالنسبة لأنابيب الذبذبات، يتم استخدام الفوسفورات ذات الثبات المتوسط ​​إلى الطويل جدًا، اعتمادًا على نطاق تردد الإشارات المراد عرضها.

سؤال مهم، والتي تتطلب المزيد من الدراسة التفصيلية، تتعلق بإمكانيات شاشة CRT. عندما يضرب الإلكترون الشاشة، فإنه يشحن الشاشة بإمكانات سلبية. ويقوم كل إلكترون بإعادة شحن الشاشة، وتصبح إمكاناته سلبية بشكل متزايد، لينشأ مجال فرملة بسرعة كبيرة، وتتوقف حركة الإلكترونات نحو الشاشة. في CRTs الحقيقية، لا يحدث هذا، لأن كل إلكترون يقع على الشاشة يقرع الإلكترونات الثانوية منه، أي أن انبعاث الإلكترون الثانوي يحدث. تقوم الإلكترونات الثانوية بحمل الشحنات السالبة من الشاشة وإزالتها من المساحة الموجودة أمام الشاشة الجدران الداخليةإن أنابيب CRT مغلفة بطبقة موصلة من الكربون ومتصلة كهربائيًا بقطب موجب ثانٍ. ولكي تنجح هذه الآلية، عامل الانبعاث الثانويأي أن نسبة عدد الإلكترونات الثانوية إلى عدد الإلكترونات الأولية يجب أن تتجاوز الواحد. ومع ذلك، بالنسبة للفوسفور، فإن معامل الانبعاث الثانوي Kve يعتمد على الجهد عند القطب الموجب الثاني U a. يظهر مثال على هذا الاعتماد في الشكل. 16، ويترتب على ذلك أن إمكانات الشاشة يجب ألا تتجاوز القيمة

U كحد أقصى، وإلا فلن يزيد سطوع الصورة، بل سينخفض. اعتمادا على مادة الفوسفور، الجهد U a كحد أقصى = 5...35 كيلو فولت. لزيادة إمكانية الحد، يتم تغطية الجزء الداخلي من الشاشة بطبقة رقيقة من المعدن (عادةً ما تكون من الألومنيوم، منفذة للإلكترونات). بالألمنيومالشاشة) متصلة كهربائياً بالأنود الثاني. في هذه الحالة، يتم تحديد إمكانات الشاشة ليس من خلال معامل الانبعاث الثانوي للفوسفور، ولكن من خلال الجهد عند الأنود الثاني. يتيح لك ذلك استخدام جهد أعلى للأنود الثاني والحصول على سطوع أعلى للشاشة. يزداد سطوع التوهج أيضًا بسبب انعكاس الضوء المنبعث من فيلم الألومنيوم داخل الأنبوب. وهذا الأخير يكون شفافًا فقط للإلكترونات السريعة بدرجة كافية، لذلك يجب أن يتجاوز جهد الأنود الثاني 7...10 كيلو فولت.

إن عمر خدمة أنابيب أشعة الكاثود محدود ليس فقط بسبب فقدان الانبعاث من الكاثود، كما هو الحال مع أجهزة التفريغ الأخرى، ولكن أيضًا بسبب تدمير الفوسفور على الشاشة. أولا، يتم استخدام قوة شعاع الإلكترون بشكل غير فعال للغاية. ولا يتحول أكثر من اثنين بالمائة منه إلى ضوء، في حين أن أكثر من 98٪ منه يسخن الفوسفور فقط، ويحدث تدميره، وهو ما يتم التعبير عنه في حقيقة أن كفاءة الإضاءة للشاشة تتناقص تدريجياً. يحدث الاحتراق بشكل أسرع مع زيادة قوة تدفق الإلكترون، مع انخفاض في الجهد المتسارع، وأيضا بشكل أكثر كثافة في الأماكن التي يسقط فيها الشعاع لفترة أطول. هناك عامل آخر يقلل من عمر أنبوب أشعة الكاثود وهو قصف الشاشة بالأيونات السالبة المتولدة من ذرات طلاء أكسيد الكاثود. تتحرك هذه الأيونات، التي يتم تسريعها بواسطة المجال المتسارع، نحو الشاشة، مرورًا بنظام الانحراف. في أنابيب الانحراف الكهروستاتيكية، تنحرف الأيونات بنفس كفاءة الإلكترونات، لذا فهي تضرب مناطق مختلفة من الشاشة بشكل متساوٍ تقريبًا. في الأنابيب ذات الانحراف المغناطيسي، تنحرف الأيونات بشكل أضعف بسبب تعددها كتلة أكبرمن الإلكترونات، وتسقط بشكل رئيسي في الجزء المركزي من الشاشة، وتشكل مع مرور الوقت ما يسمى "البقعة الأيونية" على الشاشة تصبح داكنة تدريجيًا. تعتبر الأنابيب ذات الشاشة المصنوعة من الألومنيوم أقل حساسية بكثير للقصف الأيوني، حيث أن طبقة الألومنيوم تمنع مسار الأيونات إلى الفوسفور.

النوعان الأكثر استخدامًا لأنابيب أشعة الكاثود هما: الذبذباتو مناظير الحركة. تم تصميم أنابيب راسم الذبذبات لعرض مجموعة متنوعة من العمليات التي تمثلها الإشارات الكهربائية. لديهم انحراف شعاع إلكتروستاتيكي لأنه يسمح لمرسمة الذبذبات بعرض إشارات ذات تردد أعلى. تركيز الشعاع هو أيضًا كهروستاتيكي. عادةً ما يتم استخدام مرسمة الذبذبات في وضع المسح الدوري: جهد مسنن بتردد ثابت ( الجهد الاجتياح)، يتم تطبيق الجهد المضخم للإشارة قيد الدراسة على لوحات الانحراف الرأسي. إذا كانت الإشارة دورية وكان ترددها أعلى بعدد صحيح من المرات من تردد المسح، فسيظهر رسم بياني ثابت للإشارة بمرور الوقت على الشاشة ( رسم تذبذبي). تعد أنابيب الذبذبات الحديثة أكثر تعقيدًا في التصميم من تلك الموضحة في الشكل. 15، لديهم عدد أكبر من الأقطاب الكهربائية، ويتم استخدامها أيضا شعاع مزدوجشاشات CRT الذبذبية، والتي تحتوي على مجموعة مزدوجة من جميع الأقطاب الكهربائية مع شاشة واحدة مشتركة وتسمح لك بعرض إشارتين مختلفتين بشكل متزامن.

CRTs هي CRTs مع علامة السطوع، أي مع التحكم في سطوع الشعاع عن طريق تغيير جهد المغير؛ يتم استخدامها في أجهزة التلفزيون المنزلية والصناعية، وكذلك المراقبينأجهزة الكمبيوتر لتحويل الإشارة الكهربائية إلى صورة ثنائية الأبعاد على الشاشة. تختلف CRTs عن CRTs الذبذبية أحجام كبيرةالشاشة طبيعة الصورة ( نغمة نصفيةعلى كامل سطح الشاشة)، واستخدام الانحراف المغناطيسي للشعاع على طول إحداثيتين، وحجم صغير نسبيًا للبقعة المضيئة، ومتطلبات صارمة لاستقرار حجم البقعة وخطية عمليات المسح. الأكثر تقدما هي أنابيب الصور الملونة لشاشات الكمبيوتر، فهي تتميز بدقة عالية (تصل إلى 2000 خط)، والحد الأدنى من التشوه النقطي الهندسي، وتسليم اللون الصحيح. في أوقات مختلفة، تم إنتاج أنابيب صور بحجم قطري للشاشة من 6 إلى 90 سم، وعادة ما يكون طول أنبوب الصورة على طول محوره أقل قليلاً من الحجم القطري، وتكون أقصى زاوية لانحراف الحزمة 110...1160. الجزء الداخلي من شاشة أنبوب الصورة الملونة مغطى بالعديد من النقاط أو الخطوط الضيقة من الفوسفور تركيبات مختلفة، تحويل الشعاع الكهربائي إلى واحد من ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر، الأخضر، الأزرق. يحتوي أنبوب الصورة الملونة على ثلاثة مسدسات إلكترونية، واحد لكل لون أساسي. عند مسحها عبر الشاشة، تتحرك الأشعة بالتوازي وتضيء المناطق المجاورة للفوسفور. تختلف تيارات الشعاع وتعتمد على لون عنصر الصورة الناتج. بالإضافة إلى أنابيب الصور للمراقبة المباشرة، هناك أنابيب صور الإسقاط التي، على الرغم من صغر حجمها، لديها سطوع عالية للصورة على الشاشة. يتم بعد ذلك عرض هذه الصورة الساطعة بصريًا على شاشة بيضاء مسطحة، مما يؤدي إلى إنشاء صورة كبيرة.

تطبيقات أنبوب أشعة الكاثود

تُستخدم أنابيب أشعة الكاثود في راسمات الذبذبات لقياس الجهد وزوايا الطور، وتحليل أشكال موجات التيار أو الجهد، وما إلى ذلك. وتستخدم هذه الأنابيب في تركيبات التلفزيون والرادار.

أنابيب أشعة الكاثودهناك أنواع مختلفة. وفقا لطريقة إنتاج شعاع الإلكترون، يتم تقسيمها إلى أنابيب ذات كاثود بارد وساخن. نادرًا ما يتم استخدام أنابيب الكاثود البارد، نظرًا لأن تشغيلها يتطلب جهدًا عاليًا جدًا (30-70 كيلو فولت). تستخدم الأنابيب ذات الكاثود الساخن على نطاق واسع. كما تنقسم هذه الأنابيب إلى نوعين حسب طريقة التحكم بشعاع الإلكترون: الكهروستاتيكي والمغناطيسي. في الأنابيب الكهروستاتيكية، يتم التحكم في شعاع الإلكترون باستخدام مجال كهربائي، وفي الأنابيب المغناطيسية، باستخدام مجال مغناطيسي.

أنابيب أشعة الكاثود التي يتم التحكم فيها كهربائيًا يتم استخدامها في ذبذبات الذبذبات وهي متنوعة للغاية في التصميم. يكفي أن يتعرف الطلاب على مبدأ بناء مثل هذا الأنبوب الذي يحتوي على العناصر القياسية الرئيسية. أنبوب من النوع 13LOZ7، المعروض في الجدول مع بعض التبسيط، يلبي هذه الأهداف.

أنبوب أشعة الكاثود عبارة عن حاوية زجاجية مفرغة جيدًا تحتوي على أقطاب كهربائية. نهاية واسعة للأنبوب - شاشة - مع داخلمغلفة بمادة الفلورسنت. تتوهج مادة الشاشة عندما تصطدم بالإلكترونات. مصدر الإلكترونات هو كاثود ساخن بشكل غير مباشر. يتكون الكاثود من خيوط 7 يتم إدخالها في أنبوب خزفي رفيع (عازل)، حيث يتم وضع أسطوانة 6 مع طلاء أكسيد في النهاية (الكاثود)، بحيث يتم تحقيق إشعاع الإلكترون في اتجاه واحد فقط. تندفع الإلكترونات المنبعثة من الكاثود إلى الأنودات 4 و 3، والتي لها إمكانات عالية إلى حد ما بالنسبة للكاثود (عدة مئات من الفولتات). لتشكيل شعاع من الإلكترونات وتركيزه على الشاشة، يمر الشعاع عبر سلسلة من الأقطاب الكهربائية. ومع ذلك، يجب على الطلاب الانتباه إلى ثلاثة أقطاب كهربائية فقط: المغير (اسطوانة التحكم) 5، الأنود الأول 4 والأنود الثاني 3. المغير هو قطب كهربائي أنبوبي يتم تطبيق جهد سلبي عليه بالنسبة للكاثود. ونتيجة لذلك، سيتم ضغط شعاع الإلكترون الذي يمر عبر المغير إلى شعاع ضيق (شعاع) وتوجيهه بواسطة المجال الكهربائي عبر الفتحة الموجودة في الأنود نحو الشاشة. من خلال زيادة أو تقليل جهد قطب التحكم، يمكنك تنظيم عدد الإلكترونات في الشعاع، أي شدة (سطوع) توهج الشاشة. باستخدام الأنودات، لا يتم إنشاء حقل متسارع فقط (يتم ضمان تسارع الإلكترونات)، ولكن من خلال تغيير إمكانات أحدهم، يمكنك تركيز شعاع الإلكترون بشكل أكثر دقة على الشاشة والحصول على وضوح أكبر للنقطة المضيئة. عادة، يتم التركيز عن طريق تغيير إمكانات الأنود الأول، وهو ما يسمى التركيز.

يمر شعاع الإلكترون الخارج من الثقب الموجود في الأنود بين زوجين من صفائح الانحراف 1,2 ويضرب الشاشة فيتسبب في توهجها.

من خلال تطبيق الجهد على لوحات الانحراف، من الممكن انحراف الشعاع وتحويل البقعة المضيئة من مركز الشاشة. يعتمد حجم واتجاه الانحياز على الجهد المطبق على الألواح وقطبية الألواح. يوضح الجدول الحالة عندما يتم تطبيق الجهد فقط على الصفائح الرأسية 2. مع قطبية الصفائح المشار إليها، يتم إزاحة شعاع الإلكترون إلى اليمين تحت تأثير قوى المجال الكهربائي. إذا تم تطبيق الجهد على لوحات أفقية 1، فإن الشعاع سوف يتحول في الاتجاه الرأسي.

يوضح الجزء السفلي من الجدول طريقة للتحكم في الحزمة باستخدام مجال مغناطيسي تم إنشاؤه بواسطة ملفين متعامدين بشكل متبادل (ينقسم كل ملف إلى قسمين)، ومحاورها لها اتجاهات رأسية وأفقية. يوضح الجدول الحالة عندما لا يوجد تيار في الملف الأفقي، ويوفر الملف الرأسي إزاحة الحزمة في الاتجاه الأفقي فقط.

يؤدي المجال المغناطيسي للملف الأفقي إلى تحول الشعاع في الاتجاه الرأسي. يضمن العمل المشترك للمجالات المغناطيسية للملفين أن يتحرك الشعاع عبر الشاشة بأكملها.

تستخدم الأنابيب المغناطيسية في أجهزة التلفاز.

كيف يعمل أنبوب الأشعة الكاثودية؟

أنابيب أشعة الكاثود عبارة عن أجهزة فراغ كهربائية يتم فيها تشكيل شعاع الإلكترون ذو المقطع العرضي الصغير، ويمكن أن ينحرف شعاع الإلكترون في الاتجاه المطلوب، ويضرب شاشة الانارة، مما يؤدي إلى توهج (الشكل 5.24). أنبوب أشعة الكاثود هو محول إلكتروني بصري يحول الإشارة الكهربائية إلى الصورة المقابلة لها في شكل تذبذب نابض يتم إنتاجه على شاشة الأنبوب. يتم تشكيل شعاع الإلكترون في ضوء كشاف إلكتروني (أو مسدس إلكتروني)، يتكون من كاثود وأقطاب تركيز. أول قطب كهربائي للتركيز، ويسمى أيضًا المغير، تعمل كشبكة متحيزة سلبية توجه الإلكترونات نحو محور الأنبوب. يؤثر تغيير جهد انحياز الشبكة على عدد الإلكترونات، وبالتالي على سطوع الصورة التي يتم الحصول عليها على الشاشة. خلف المغير (باتجاه الشاشة) توجد الأقطاب الكهربائية التالية، ومهمتها تركيز وتسريع الإلكترونات. أنها تعمل على مبدأ العدسات الإلكترونية. تسمى أقطاب تسريع التركيز الأنوداتويتم تطبيق الجهد الإيجابي عليهم. اعتمادًا على نوع الأنبوب، تتراوح جهود الأنود من عدة مئات من الفولتات إلى عدة عشرات من الكيلوفولتات.

أرز. 5.24. التمثيل التخطيطي لأنبوب أشعة الكاثود:

1 - الكاثود 2 - الأنود الأول: 3 - الأنود الثاني؛ 4 - لوحات انحراف أفقية؛ 5 - شعاع الإلكترون. 6 - شاشة؛ 7 - لوحات انحراف عمودية؛ 8 - المغير

وفي بعض الأنابيب، يتم تركيز الشعاع باستخدام مجال مغناطيسي باستخدام ملفات موجودة خارج المصباح، بدلاً من الأقطاب الكهربائية الموجودة داخل الأنبوب، مما يؤدي إلى إنشاء مجال كهربائي مركزي. يتم تنفيذ انحراف الشعاع أيضًا بطريقتين: استخدام مجال كهربائي أو مغناطيسي. في الحالة الأولى، يتم وضع ألواح الانحراف في الأنبوب، وفي الحالة الثانية، يتم تركيب ملفات الانحراف خارج الأنبوب. للانحراف في الاتجاهين الأفقي والرأسي، يتم استخدام ألواح (أو ملفات) انحراف الحزمة الرأسية أو الأفقية.

شاشة الأنبوب مغطاة من الداخل بمادة - الفوسفور، الذي يتوهج تحت تأثير القصف الإلكتروني. يختلف الفوسفور في ألوان التوهج المختلفة وأوقات التوهج المختلفة بعد توقف الإثارة، وهو ما يسمى وقت الشفق. ويتراوح عادةً من جزء من الثانية إلى عدة ساعات، اعتمادًا على الغرض من الأنبوب.

أهداف الوظيفة

1. الإلمام العام بتصميم ومبدأ تشغيل ذبذبات الذبذبات الإلكترونية،
2. تحديد حساسية الذبذبات ،
3. إجراء بعض القياسات في دائرة التيار المتردد باستخدام راسم الذبذبات.

معلومات عامة حول تصميم وتشغيل راسم الذبذبات الإلكتروني

باستخدام كاثود أنبوب أشعة الكاثود الخاص بمرسمة الذبذبات، يتم إنشاء تدفق الإلكترون، الذي يتشكل في الأنبوب إلى شعاع ضيق موجه نحو الشاشة. يتسبب شعاع الإلكترون المتمركز على شاشة الأنبوب في ظهور بقعة مضيئة عند نقطة الاصطدام، يعتمد سطوعها على طاقة الشعاع (الشاشة مغلفة بتركيبة مضيئة خاصة تتوهج تحت تأثير شعاع الإلكترون). إن شعاع الإلكترون هو عمليا عديم القصور الذاتي، لذلك يمكن تحريك بقعة الضوء على الفور تقريبا في أي اتجاه عبر الشاشة إذا تم تطبيق مجال كهربائي على شعاع الإلكترون. يتم إنشاء المجال باستخدام زوجين من الصفائح المتوازية للمستوى تسمى الصفائح المنحرفة. يتيح القصور الذاتي المنخفض للحزمة مراقبة العمليات المتغيرة بسرعة بتردد 10 9 هرتز أو أكثر.

بالنظر إلى ذبذبات الذبذبات الموجودة، المتنوعة في التصميم والغرض، يمكنك أن ترى أن مخططها الوظيفي هو نفسه تقريبًا. يجب أن تكون العقد الرئيسية والإلزامية:

أنبوب أشعة الكاثود للمراقبة البصرية للعملية قيد الدراسة؛

إمدادات الطاقة للحصول على الفولتية اللازمة التي يتم توفيرها لأقطاب الأنبوب؛

جهاز لضبط السطوع والتركيز وإزاحة الشعاع؛

مولد المسح لتحريك شعاع الإلكترون (وبالتالي النقطة المضيئة) عبر شاشة الأنبوب بسرعة معينة؛

يتم استخدام مكبرات الصوت (والمخففات) لتضخيم أو تخفيف جهد الإشارة قيد الاختبار إذا لم يكن ذلك كافيًا لحرف الشعاع على شاشة الأنبوب بشكل ملحوظ أو، على العكس من ذلك، مرتفع جدًا.

جهاز أنبوب أشعة الكاثود

بادئ ذي بدء، دعونا نفكر في جهاز أنبوب أشعة الكاثود (الشكل 36.1). عادةً ما يكون هذا دورق زجاجي 3، تم إخلاؤه إلى فراغ عالي. يوجد في جزئه الضيق كاثود ساخن 4، تنبعث منه الإلكترونات بسبب الانبعاث الحراري.نظام من الأقطاب الكهربائية الأسطوانية 5، 6، 7 يركز الإلكترونات في شعاع ضيق 12 ويتحكم في شدته. ويتبع ذلك زوجان من لوحات الانحراف 8 و 9 (أفقي وعمودي)، وأخيرا، الشاشة 10 - الجزء السفلي من المصباح 3، المغلفة بتركيبة الانارة، والتي يصبح من خلالها أثر شعاع الإلكترون مرئيا.

يشتمل الكاثود على خيوط تنجستن - سخان 2، يقع في أنبوب ضيق، نهايته (لتقليل وظيفة عمل الإلكترون) مغطاة بطبقة من أكسيد الباريوم أو السترونتيوم وهو في الواقع مصدر تدفق الإلكترون.

إن عملية تشكيل الإلكترونات في شعاع ضيق باستخدام المجالات الكهروستاتيكية تشبه في كثير من النواحي تأثير العدسات البصرية على شعاع الضوء. لذلك، يسمى نظام الأقطاب الكهربائية 5،6،7 جهازًا كهروضوئيًا.

يتعرض القطب 5 (المغير) على شكل أسطوانة مغلقة ذات فتحة ضيقة لجهد سلبي طفيف بالنسبة للكاثود ويقوم بوظائف مشابهة لشبكة التحكم في أنبوب الإلكترون. من خلال تغيير حجم الجهد السلبي على قطب التعديل أو التحكم، يمكنك تغيير عدد الإلكترونات التي تمر عبر ثقبه. لذلك، باستخدام قطب كهربائي معدل، يمكنك التحكم في سطوع الشعاع على الشاشة. يتم عرض مقياس الجهد الذي يتحكم في مقدار الجهد السلبي على المغير على اللوحة الأمامية لمرسمة الذبذبات مع نقش "السطوع".

يعمل نظام مكون من أسطوانتين متحدتي المحور 6 و 7، يُسمى الأنودات الأولى والثانية، على تسريع وتركيز الشعاع. يتم توجيه المجال الكهروستاتيكي في الفجوة بين الأنودات الأولى والثانية بطريقة تؤدي إلى انحراف المسارات المتباينة للإلكترونات مرة أخرى نحو محور الأسطوانة، على غرار النظام البصريمن عدستين تعملان على شعاع ضوئي متباين. في هذه الحالة، يشكل الكاثود 4 والمغير 5 عدسة الإلكترون الأولى، وعدسة إلكترونية أخرى تتوافق مع الأنودات الأولى والثانية.

ونتيجة لذلك، يتم تركيز شعاع الإلكترون عند النقطة التي يجب أن تقع في مستوى الشاشة، وهو أمر ممكن مع الاختيار المناسب لفرق الجهد بين الأنودات الأولى والثانية. يوجد مقبض الجهد الذي ينظم هذا الجهد على اللوحة الأمامية لمرسمة الذبذبات مع نقش "التركيز".

عندما يضرب شعاع الإلكترون الشاشة، يتم تشكيل بقعة مضيئة محددة بشكل حاد (المقابلة للمقطع العرضي للحزمة)، ويعتمد سطوعها على عدد وسرعة الإلكترونات في الشعاع. معظمتتحول طاقة الشعاع عند قصف الشاشة إلى طاقة حرارية. لتجنب حرق الطلاء الانارة، لا يسمح بالسطوع العالي مع شعاع الإلكترون الثابت. يتم انحراف الشعاع باستخدام زوجين من الصفائح المتوازية 8 و 9 الموجودة بزوايا قائمة لبعضها البعض.

إذا كان هناك فرق جهد على لوحات زوج واحد، فإن المجال الكهربائي المنتظم بينهما ينحرف مسار شعاع الإلكترون اعتمادا على حجم وإشارة هذا المجال. تظهر الحسابات مقدار انحراف الشعاع على شاشة الأنبوب د(بالملليمترات) المتعلقة بجهد اللوحة يو دوالجهد عند الأنود الثاني وا 2(بالفولت) على النحو التالي.