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MINISTERO DELLA CULTURA DELLA FEDERAZIONE RUSSA
ISTITUZIONE EDUCATIVA DEL BILANCIO DELLO STATO FEDERALE
FORMAZIONE PROFESSIONALE SUPERIORE
"ISTITUTO STATALE DI SAN PIETROBURGO
CINEMA E TELEVISIONE"
LAVORO DEL CORSO
sull'argomento “PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UN TUBO A RAGGI CHODI. VANTAGGI E SVANTAGGI"
nella disciplinaBasi fisiche per ottenere informazioni
completato da: studente del 3 ° anno Viktorovich A.I.
Strumentazione FTKiT 1 gruppo
Ho controllato Gazeeva I.V.
San Pietroburgo 2017
- 1. Informazioni generali
- 2. Il principio di funzionamento dell'elettronica ricevente tubo a raggi(cinescopio)
- 3. Tubi catodici a colori
- 4. Vantaggi e svantaggi del CRT
- 1. Sono comuniintelligenza
- colore del cinescopio a deflessione radiale
IN dispositivi a fascio di elettroni viene creato un sottile fascio di elettroni (fascio) che è guidato da un campo elettrico o magnetico, o da entrambi. Questi dispositivi includono tubi a raggi catodici per dispositivi di indicazione radar, per l'oscillografia, la ricezione di immagini televisive (tubi catodici), la trasmissione di immagini televisive, nonché tubi di memorizzazione, interruttori a raggi catodici, microscopi elettronici, convertitori elettronici di immagini, ecc. La maggior parte dei raggi catodici i dispositivi vengono utilizzati per la ricezione immagini visibili su uno schermo fluorescente; sono chiamati grafica elettronica. Vengono considerati i più comuni tubi riceventi oscillografici e televisivi, ai quali sono vicini anche i tubi indicatori delle stazioni radar e idroacustiche.
I tubi possono essere con focalizzazione del fascio di elettroni mediante un campo elettrico o magnetico e con deflessione elettrica o magnetica del fascio. A seconda del colore dell'immagine sullo schermo fluorescente, ci sono tubi con un bagliore verde, arancione o giallo-arancione - per l'osservazione visiva, blu - per fotografare oscillogrammi, bianco o tricolore - per ricevere immagini televisive. Inoltre, i tubi sono prodotti con diverse durate di luminosità dello schermo dopo la fine degli impatti degli elettroni (il cosiddetto riverbero). I tubi differiscono anche per le dimensioni dello schermo e il materiale del cilindro (bicchiere O metallo-vetro) e altri segni.
2. Principio di funzionamento del ricevitore tubo a raggi catodici(cinescopio)
Il funzionamento di un tubo a raggi catodici (CRT) o semplicemente di un cinescopio, come qualsiasi tubo elettronico, si basa sul principio dell'emissione di elettroni. Come già sappiamo, la conduttività di una sostanza è dovuta alla presenza di elettroni liberi in essa. Sotto l'influenza del calore, queste particelle libere lasciano il conduttore stesso, formando una “nuvola” di elettroni. Questa proprietà è chiamata “emissione termoionica”. Se vicino a questo conduttore viene posizionato un altro elettrodo con potenziale positivo, ulteriormente riscaldato da un filamento (chiamiamolo catodo), le particelle libere rilasciate dal catodo mediante emissione termica inizieranno a muoversi nello spazio (attratte) verso questo elettrodo e un sorgerà la corrente elettrica. E se tra gli elettrodi principali (anodo e catodo) vengono posizionati elettrodi aggiuntivi (solitamente a rete), avremo anche l'opportunità di regolare questo flusso di elettroni. Questo principio viene utilizzato nei tubi a vuoto e, naturalmente, nei tubi catodici. In un tubo catodico di un televisore (o un tubo a raggi catodici di un oscilloscopio), l'anodo è uno strato speciale (fosforo), quando gli elettroni lo colpiscono, provocano un bagliore. Se colleghi il tubo catodico alla TV in questa forma, come descritto sopra, vedremo solo un punto luminoso sullo schermo. Per ottenere un'immagine completa, è necessario deviare il raggio degli elettroni volanti.
In primo luogo, in orizzontale: scansione della linea. In secondo luogo, in verticale: scansione del fotogramma.
Per deviare il raggio viene utilizzato un sistema di deflessione. (OS), che è un insieme di bobine: due per la deflessione verticale e due per la deflessione orizzontale. Il segnale applicato a queste bobine crea al loro interno un campo magnetico che devia il raggio. Il sistema di deflessione stesso si adatta al collo del cinescopio.
La bobina di linea devia il fascio di elettroni orizzontalmente. (a proposito, sui diagrammi stranieri il termine "ORIZZONTALE" è usato più spesso di "scansione lineare"). Inoltre, ciò avviene con una frequenza abbastanza elevata: circa 15 kHz.
Per espandere completamente il raster, viene utilizzata anche la deflessione del raggio verticale (telaio). Allo stesso tempo, la frequenza nella bobina del telaio è molto più bassa (50 Hz).
Il risultato sarà la seguente immagine: in un full frame, il raggio riesce a scorrere da sinistra a destra più volte (625 per l'esattezza), disegnando, per così dire, una linea sullo schermo.
Per evitare che sullo schermo siano visibili linee inverse, viene utilizzato uno speciale circuito di soppressione del raggio.
Regolando la tensione sugli elettrodi del cinescopio, è possibile regolare la luminosità del bagliore (la portata del fascio di elettroni), il suo contrasto e anche focalizzare il raggio. In pratica (in condizioni reali), il segnale dell'immagine viene fornito al catodo del cinescopio e la luminosità viene regolata modificando la tensione sul modulatore. L'esempio discusso sopra è essenzialmente solo una versione monocolore del cinescopio, dove il il segnale dell'immagine differisce solo nelle gradazioni (differenze nelle aree di luminosità) dell'immagine.
Angolo del fascio luminoso
L'angolo di deflessione del fascio CRT è l'angolo massimo tra due possibili posizioni del fascio di elettroni all'interno della lampadina in cui un punto luminoso è ancora visibile sullo schermo. Il rapporto tra la diagonale (diametro) dello schermo e la lunghezza del CRT dipende dall'angolo. Per i CRT oscillografici, di solito è fino a 40°, il che è dovuto alla necessità di aumentare la sensibilità del raggio agli effetti delle piastre di deflessione e garantire la linearità delle caratteristiche di deflessione. Per i primi tubi catodici televisivi sovietici con schermo rotondo l'angolo di deflessione era di 50°, per i tubi catodici in bianco e nero delle versioni successive era di 70° e a partire dagli anni '60 aumentò fino a 110° (uno dei primi tubi catodici televisivi sovietici con schermo rotondo). tali tubi catodici erano 43LK9B). Per i cinescopi domestici è di 90°.
All’aumentare dell’angolo di deflessione del raggio diminuiscono però le dimensioni ed il peso del cinescopio:
· aumenta la potenza consumata dalle unità di scansione. Per risolvere questo problema, il diametro del collo del cinescopio è stato ridotto, il che, tuttavia, ha richiesto una modifica nel design del cannone elettronico.
· stanno aumentando i requisiti di precisione nella produzione e nell'assemblaggio del sistema di deflessione, che è stato realizzato assemblando il cinescopio con il sistema di deflessione in un unico modulo e assemblandolo in fabbrica.
· aumenta il numero di elementi necessari per impostare la geometria raster e le informazioni.
Tutto ciò ha portato al fatto che in alcune zone vengono ancora utilizzati cinescopi da 70 gradi. Inoltre, un angolo di 70° continua ad essere utilizzato nei tubi catodici in bianco e nero di piccole dimensioni (ad esempio 16LK1B), dove la lunghezza non gioca un ruolo così significativo.
Trappola ionica
Poiché è impossibile creare un vuoto perfetto all'interno del cinescopio, alcune molecole d'aria rimangono all'interno. Quando entrano in collisione con gli elettroni, formano ioni che, avendo una massa molte volte maggiore della massa degli elettroni, praticamente non deviano, bruciando gradualmente il fosforo al centro dello schermo e formando una cosiddetta macchia ionica. Per combattere questo fenomeno, fino alla metà degli anni ’60, veniva utilizzato il principio della “trappola ionica”: l’asse del cannone elettronico era situato ad un certo angolo rispetto all’asse del cinescopio, e un magnete regolabile situato all’esterno forniva un campo che trasformava il flusso di elettroni verso l'asse. Ioni massicci, muovendosi rettilineamente, caddero nella trappola stessa.
Tuttavia, questa costruzione ha costretto ad aumentare il diametro del collo del cinescopio, che ha portato ad un aumento della potenza richiesta nelle bobine del sistema di deflessione.
All'inizio degli anni '60 fu sviluppato un nuovo metodo per proteggere il fosforo: l'alluminizzazione dello schermo, che raddoppiò anche la luminosità massima del cinescopio, eliminando la necessità di una trappola ionica.
Ritardo nell'alimentazione della tensione all'anodo o al modulatore
In un televisore, la cui scansione orizzontale viene effettuata utilizzando lampade, la tensione sull'anodo del cinescopio appare solo dopo che la lampada di scansione orizzontale in uscita e il diodo smorzatore si sono riscaldati. A questo punto, il calore del cinescopio si è già riscaldato.
L'introduzione di circuiti interamente a semiconduttore nelle unità di scansione orizzontale ha dato origine al problema dell'usura accelerata dei catodi del cinescopio a causa dell'alimentazione di tensione all'anodo del cinescopio contemporaneamente all'accensione. Per combattere questo fenomeno furono sviluppate unità amatoriali che ritardavano l'erogazione di tensione all'anodo o al modulatore del cinescopio. È interessante notare che in alcuni di essi, nonostante fossero destinati all'installazione in televisori a stato solido, come elemento di ritardo è stato utilizzato un tubo radio. Successivamente iniziarono a essere prodotti i televisori produzione industriale, in cui tale ritardo è previsto inizialmente.
3. Tubi catodici a colori
Dispositivo cinescopio a colori. 1 --Cannoni elettronici. 2 -- Raggi elettronici. 3 -- Bobina di messa a fuoco. 4 -- Bobine di deflessione. 5 -- Anodo. 6 -- Una maschera che permette al raggio rosso di colpire il fosforo rosso, ecc. 7 -- Grani di fosforo rosso, verde e blu. 8 -- Maschera e grani di fosforo (ingranditi).
Un cinescopio a colori differisce da uno in bianco e nero in quanto ha tre cannoni: "rosso", "verde" e "blu" (1). Di conseguenza, sullo schermo 7 vengono applicati tre tipi di fosforo in un certo ordine: rosso, verde e blu ( 8 ).
A seconda del tipo di maschera utilizzata, le pistole nel collo del cinescopio si trovano a forma di delta (agli angoli di un triangolo equilatero) o planari (sulla stessa linea). Alcuni elettrodi con lo stesso nome di diversi cannoni elettronici sono collegati da conduttori all'interno del cinescopio. Si tratta di elettrodi di accelerazione, elettrodi di focalizzazione, riscaldatori (collegati in parallelo) e, spesso, modulatori. Questa misura è necessaria per risparmiare il numero di uscite del cinescopio, a causa di dimensioni limitate il suo collo.
Solo il raggio della pistola rossa colpisce il fosforo rosso, solo il raggio della pistola verde colpisce quello verde, ecc. Ciò si ottiene installando una griglia metallica tra le pistole e lo schermo, chiamata maschera (6 ). Nei moderni cinescopi, la maschera è realizzata in invar, un tipo di acciaio con un piccolo coefficiente di dilatazione termica.
CRT con maschera d'ombra
Per questo tipo di CRT, la maschera è una griglia metallica (solitamente Invar) con fori rotondi opposti a ciascuna triade di elementi fosforici. Il criterio per la qualità dell'immagine (nitidezza) è il cosiddetto passo dei grani o passo dei punti, che caratterizza la distanza in millimetri tra due elementi di fosforo (punti) dello stesso colore. Minore è questa distanza, migliore sarà la qualità dell'immagine riprodotta dal monitor. Uno schermo CRT con maschera d'ombra è solitamente parte di una sfera dal diametro abbastanza grande, che può essere notato dalla convessità dello schermo dei monitor con questo tipo di CRT (o può non essere notato se il raggio della sfera è molto grande). Gli svantaggi di un CRT con maschera d'ombra includono il fatto che un gran numero di gli elettroni (circa il 70%) vengono trattenuti dalla maschera e non raggiungono gli elementi fosforici. Ciò può causare il surriscaldamento della maschera e una distorsione termica (che può causare una distorsione dei colori sullo schermo). Inoltre, nei CRT di questo tipo è necessario utilizzare un fosforo con un'emissione luminosa maggiore, il che porta ad un certo deterioramento della resa cromatica. Se parliamo dei vantaggi dei CRT con una maschera d'ombra, dovremmo notare la buona chiarezza dell'immagine risultante e la loro relativa economicità.
CRT con griglia di apertura
In un tale CRT non sono presenti fori di spillo nella maschera (solitamente realizzata in pellicola). Invece di loro, vengono realizzati sottili fori verticali bordo superiore maschere fino in fondo. Quindi, è un reticolo di linee verticali. Poiché la maschera è realizzata in questo modo, è molto sensibile a qualsiasi tipo di vibrazione (che, ad esempio, può verificarsi quando si tocca leggermente lo schermo del monitor). Inoltre è tenuta in posizione da sottili fili orizzontali. monitor con una dimensione di 15 pollici, un tale filo è uno su 17 e 19 due e in quelli di grandi dimensioni ce ne sono tre o più. Su tutti questi modelli, le ombre di questi fili sono evidenti, soprattutto su uno schermo luminoso all'inizio può essere un po' fastidioso, ma col tempo probabilmente ti abituerai a questo. Fa parte di un cilindro di grande diametro. Di conseguenza, è completamente piatto verticalmente e leggermente convesso orizzontalmente con una maschera d'ombra) ecco il passo della striscia: la distanza minima tra due strisce di fosforo dello stesso colore (misurata in millimetri). Il vantaggio di tali CRT rispetto al precedente sono i colori più saturi e un'immagine più contrastante. E
È anche uno schermo più piatto, che riduce in modo abbastanza significativo la quantità di riflessi su di esso. Gli svantaggi includono un po' meno chiarezza del testo sullo schermo.
CRT con maschera a fessura
Il CRT a maschera a fessura è un compromesso tra le due tecnologie già descritte. Qui, i fori nella maschera corrispondenti a una triade di fosfori sono realizzati sotto forma di fessure verticali allungate di breve lunghezza. Le file verticali adiacenti di tali fessure sono leggermente sfalsate l'una rispetto all'altra. Si ritiene che i CRT con questo tipo di maschera presentino una combinazione di tutti i vantaggi ad essa inerenti. In pratica, la differenza tra l'immagine su un CRT con una fessura o un reticolo di apertura è poco evidente. I CRT con maschera a fessura sono solitamente chiamati Flatron, DynaFlat, ecc.
4. Vantaggi e svantaggi del CRT
Vantaggi di un cinescopio:
1. Ampia gamma di colori di un display basato su CRT grazie all'uso di fosfori con elevata purezza del colore emesso.
2. Luminosità e contrasto dell'immagine sufficienti per la maggior parte delle applicazioni.
3. Costo relativamente basso.
4. L'immagine può essere osservata in condizioni di illuminazione diretta della luce solare, a differenza degli schermi LCD (sui quali si scurisce e scompare).
5. Bassa inerzia. Il fascio di elettroni può essere controllato ad alta velocità e quindi i CRT vengono utilizzati negli oscilloscopi e nei proiettori telecinematici (per convertire le immagini della pellicola in un segnale televisivo in tempo reale).
Svantaggi del cinescopio:
1. Grandi dimensioni e peso.
2. La difficoltà di produrre CRT con grandi diagonali.
3. Aumento del consumo energetico.
4. Deterioramento della resa cromatica nel tempo dovuto all'invecchiamento del fosforo e del materiale del catodo.
5. Sfarfallio dell'immagine.
6. Radiazioni elettromagnetiche dannose.
7. Se il display CRT è configurato in modo errato, potrebbero verificarsi distorsioni geometriche, disallineamento e sfocatura.
8. I CRT sono sensibili ai campi magnetici esterni.
9. Maggiori requisiti per la sicurezza elettrica. La presenza di circuiti ad alta tensione all'interno del display impone requisiti speciali al loro isolamento e alla qualità della produzione dei componenti elettronici in questi circuiti.
10. Quando un'immagine fissa viene visualizzata sullo schermo per un lungo periodo, il fascio di elettroni “colpisce” i punti (“grani”) del fosforo milioni di volte. In questo caso, il fosforo viene "bruciato" e sullo schermo appare un'immagine "fantasma" permanente.
11. I CRT sono esplosivi (perché all'interno del bulbo è presente il vuoto). Ecco perché hanno una boccetta di vetro spessa. Lo smaltimento di tali display deve tenere conto dei requisiti di sicurezza.
Bibliografia
1. Basi fisiche per ottenere informazioni: sintesi di riferimento / I.V. Gazeeva. - San Pietroburgo: SPbGIKiT, 2017. - 211 p.
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Kinescope
3. http://megabook.ru
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Applicazioni del tubo a raggi catodici
I tubi a raggi catodici vengono utilizzati negli oscilloscopi per misurare la tensione e gli angoli di fase, analizzare le forme d'onda di corrente o tensione, ecc. Questi tubi vengono utilizzati nelle installazioni televisive e radar.
Tubi a raggi catodici ci sono tipi diversi. Secondo il metodo di produzione del fascio di elettroni, sono divisi in tubi con un catodo freddo e riscaldato. I tubi a catodo freddo vengono utilizzati relativamente raramente, poiché il loro funzionamento richiede tensioni molto elevate (30-70 kV). I tubi con catodo riscaldato sono ampiamente utilizzati. Questi tubi secondo il metodo di controllo fascio di elettroni si dividono anch'essi in due tipologie: elettrostatici e magnetici. Nei tubi elettrostatici, il fascio di elettroni viene controllato utilizzando un campo elettrico e nei tubi magnetici tramite campo magnetico.
Tubi a raggi catodici controllati elettrostaticamente Sono utilizzati negli oscilloscopi e sono estremamente diversi nel design. È sufficiente che gli studenti familiarizzino con il principio di costruzione di un tale tubo contenente i principali elementi standard. Un tubo del tipo 13LOZ7, presentato nella tabella con alcune semplificazioni, soddisfa questi obiettivi.
Un tubo a raggi catodici è un contenitore di vetro ben evacuato contenente elettrodi. Estremità larga del tubo - schermo - con dentro rivestito con una sostanza fluorescente. Il materiale dello schermo si illumina quando viene colpito dagli elettroni. La sorgente di elettroni è un catodo riscaldato indirettamente. Il catodo è costituito da un filamento 7 inserito in un sottile tubo di porcellana (isolante), sul quale è posto un cilindro 6 con un rivestimento di ossido all'estremità (catodo), grazie al quale la radiazione elettronica viene ottenuta in una sola direzione. Gli elettroni emessi dal catodo si dirigono verso gli anodi 4 e 3, che hanno un potenziale piuttosto elevato rispetto al catodo (diverse centinaia di volt). Per modellare un fascio di elettroni e focalizzarlo su uno schermo, il fascio passa attraverso una serie di elettrodi. Tuttavia, gli studenti dovrebbero prestare attenzione solo a tre elettrodi: modulatore (cilindro di controllo) 5, primo anodo 4 e secondo anodo 3. Il modulatore è un elettrodo tubolare a cui viene applicato un potenziale negativo rispetto al catodo. Per questo motivo, il fascio di elettroni che passa attraverso il modulatore verrà compresso in un fascio stretto (fascio) e diretto dal campo elettrico attraverso il foro dell'anodo verso lo schermo. Aumentando o diminuendo il potenziale dell'elettrodo di controllo, è possibile regolare il numero di elettroni nel raggio, ovvero l'intensità (luminosità) della luminosità dello schermo. Utilizzando gli anodi, non solo si crea un campo acceleratore (l'accelerazione degli elettroni è assicurata), ma modificando il potenziale di uno di essi, è possibile focalizzare più accuratamente il fascio di elettroni sullo schermo e ottenere una maggiore nitidezza del punto luminoso. Tipicamente, la focalizzazione viene ottenuta modificando il potenziale del primo anodo, operazione chiamata focalizzazione.
Il fascio di elettroni, uscendo dal foro dell'anodo, passa tra due coppie di piastre deviatrici 1,2 e colpisce lo schermo facendolo illuminare.
Applicando tensione alle piastre di deflessione è possibile far deviare il raggio e spostare il punto luminoso dal centro dello schermo. L'entità e la direzione della polarizzazione dipendono dalla tensione applicata alle piastre e dalla polarità delle piastre. La tabella mostra il caso in cui la tensione viene applicata solo alle piastre verticali 2. Con la polarità indicata delle piastre, il fascio di elettroni viene spostato a destra sotto l'influenza delle forze del campo elettrico. Se viene applicata tensione alle piastre orizzontali 1, il raggio si sposterà in direzione verticale.
La parte inferiore della tabella mostra un metodo per controllare un raggio utilizzando un campo magnetico creato da due bobine reciprocamente perpendicolari (ogni bobina è divisa in due sezioni), i cui assi hanno direzioni verticale e orizzontale. La tabella mostra il caso in cui non c'è corrente nella bobina orizzontale e la bobina verticale fornisce lo spostamento del raggio solo nella direzione orizzontale.
Il campo magnetico della bobina orizzontale provoca lo spostamento del raggio in direzione verticale. L'azione combinata dei campi magnetici delle due bobine garantisce che il raggio si muova su tutto lo schermo.
I tubi magnetici sono utilizzati nei televisori.
Obiettivi lavorativi
- familiarità generale con la progettazione e il principio di funzionamento degli oscilloscopi elettronici,
- determinare la sensibilità dell'oscilloscopio,
- Effettuare alcune misure in un circuito di corrente alternata utilizzando un oscilloscopio.
Informazioni generali sulla progettazione e il funzionamento di un oscilloscopio elettronico
Utilizzando il catodo del tubo a raggi catodici dell'oscilloscopio, viene creato un flusso di elettroni, che si forma nel tubo in un fascio stretto diretto verso lo schermo. Un fascio di elettroni focalizzato sullo schermo del tubo provoca nel punto di impatto un punto luminoso, la cui luminosità dipende dall'energia del raggio (lo schermo è rivestito con una speciale composizione luminescente che si illumina sotto l'influenza del fascio di elettroni). Il fascio di elettroni è praticamente privo di inerzia, quindi il punto luminoso può essere spostato quasi istantaneamente in qualsiasi direzione attraverso lo schermo se al fascio di elettroni viene applicato un campo elettrico. Il campo viene creato utilizzando due coppie di piastre piano-parallele chiamate piastre deflettori. La bassa inerzia del raggio consente di osservare processi in rapido cambiamento con una frequenza di 10 9 Hz o più.
Considerando gli oscilloscopi esistenti, diversi per design e scopo, puoi vedere che il loro diagramma funzionale è più o meno lo stesso. I nodi principali e obbligatori dovrebbero essere:
Tubo a raggi catodici per l'osservazione visiva del processo oggetto di studio;
Alimentatori per ottenere le tensioni necessarie fornite agli elettrodi del tubo;
Dispositivo per la regolazione della luminosità, della messa a fuoco e dello spostamento del fascio;
Generatore di scansione per spostare il fascio di elettroni (e, di conseguenza, il punto luminoso) attraverso lo schermo del tubo ad una certa velocità;
Amplificatori (e attenuatori) utilizzati per amplificare o attenuare la tensione del segnale in prova se non è sufficiente a deviare sensibilmente il fascio sullo schermo del tubo o, al contrario, è troppo elevata.
Dispositivo a tubo a raggi catodici
Innanzitutto, consideriamo il dispositivo di un tubo a raggi catodici (Fig. 36.1). Tipicamente si tratta di un pallone di vetro 3, evacuato ad alto vuoto. Nella sua parte stretta è presente un catodo riscaldato 4, dal quale vengono emessi elettroni per emissione termoionica. Un sistema di elettrodi cilindrici 5, 6, 7 concentra gli elettroni in un fascio stretto 12 e ne controlla l'intensità. Seguono due coppie di piastre di deflessione 8 e 9 (orizzontali e verticali) e, infine, lo schermo 10 - la parte inferiore del bulbo 3, rivestito con una composizione luminescente, grazie alla quale diventa visibile la traccia del fascio di elettroni.
Il catodo comprende un filamento di tungsteno - riscaldatore 2, situato in un tubo stretto, la cui estremità (per ridurre la funzione di lavoro degli elettroni) è ricoperta da uno strato di ossido di bario o stronzio ed è effettivamente la fonte del flusso di elettroni.
Il processo di modellatura degli elettroni in un fascio stretto utilizzando campi elettrostatici è per molti versi simile all'effetto delle lenti ottiche su un raggio luminoso. Pertanto, il sistema di elettrodi 5,6,7 è chiamato dispositivo elettro-ottico.
L'elettrodo 5 (modulatore) sotto forma di un cilindro chiuso con un foro stretto si trova sotto un potenziale leggermente negativo rispetto al catodo e svolge funzioni simili alla griglia di controllo di un tubo elettronico. Modificando l'entità della tensione negativa sull'elettrodo modulante o di controllo, è possibile modificare il numero di elettroni che passano attraverso il suo foro. Pertanto, utilizzando un elettrodo modulante, è possibile controllare la luminosità del raggio sullo schermo. Il potenziometro che controlla la quantità di tensione negativa sul modulatore viene visualizzato sul pannello frontale dell'oscilloscopio con la scritta “luminosità”.
Un sistema di due cilindri coassiali 6 e 7, detti primo e secondo anodo, serve ad accelerare e focalizzare il fascio. Il campo elettrostatico nello spazio tra il primo e il secondo anodo è diretto in modo tale da deviare nuovamente le traiettorie divergenti degli elettroni verso l'asse del cilindro, in modo simile a sistema ottico di due lenti agisce su un fascio di luce divergente. In questo caso, il catodo 4 e il modulatore 5 costituiscono la prima lente elettronica, e un'altra lente elettronica corrisponde al primo e al secondo anodo.
Di conseguenza, il fascio di elettroni viene focalizzato in un punto che dovrebbe trovarsi nel piano dello schermo, il che è possibile scegliendo opportunamente la differenza di potenziale tra il primo e il secondo anodo. La manopola del potenziometro che regola questa tensione si trova sul pannello frontale dell'oscilloscopio con la scritta “focus”.
Quando un fascio di elettroni colpisce lo schermo, su di esso si forma un punto luminoso ben definito (corrispondente alla sezione trasversale del fascio), la cui luminosità dipende dal numero e dalla velocità degli elettroni nel fascio. La maggior parte L'energia del raggio quando bombarda lo schermo si trasforma in energia termica. Per evitare di bruciare il rivestimento luminescente, non è consentita un'elevata luminosità con un fascio di elettroni stazionario. Il raggio viene deviato utilizzando due coppie di piastre piano parallele 8 e 9 disposte ad angolo retto tra loro.
Se c'è una differenza di potenziale sulle piastre di una coppia, un campo elettrico uniforme tra loro devia la traiettoria del fascio di elettroni a seconda dell'entità e del segno di questo campo. I calcoli mostrano che la quantità di deflessione del raggio sullo schermo del tubo D(in millimetri) relativo alla tensione di placca UD e tensione al secondo anodo Ua2(in volt) come segue:
(36.1),
.
I tubi a raggi catodici, la cui azione si basa sulla formazione e sul controllo dell'intensità e della posizione di uno o più fasci di elettroni, sono classificati in base allo scopo e al metodo di controllo del fascio di elettroni. A seconda dello scopo, i CRT sono suddivisi in ricezione, trasmissione, memorizzazione, ecc. I tubi riceventi vengono utilizzati come dispositivi indicatori. In base al metodo di controllo del fascio di elettroni, i CRT sono divisi in tubi con controllo elettrostatico e magnetico. Nel primo viene utilizzato un campo elettrico per controllare il fascio di elettroni e nel secondo un campo magnetico.
Tubi a raggi catodici controllati elettrostaticamente forniscono proprietà di frequenza più elevate, motivo per cui sono ampiamente utilizzati come indicatori negli oscilloscopi elettronici. Consideriamo il funzionamento di un tubo a raggi catodici controllato elettrostaticamente, il cui design è mostrato schematicamente nella figura seguente.
Si tratta di un pallone di vetro, nella parte stretta del quale si trovano un faretto elettronico (EP) e un sistema di deflessione (OS). Alla fine del pallone c'è uno schermo (E), coperto composizione speciale- un fosforo capace di brillare se bombardato da un fascio di elettroni. Un faretto elettronico è costituito da un filamento riscaldato (H), un catodo (K), un modulatore (M) e due anodi (A e A2).
Gli elettroni che lasciano il catodo formano una nuvola di elettroni che, sotto l'influenza del campo dell'anodo, si muove verso lo schermo formando un fascio di elettroni. Questo raggio passa attraverso un modulatore realizzato sotto forma di un cilindro piatto con un foro e una parte inferiore. Al modulatore viene applicata una tensione di diverse decine di volt, negativa rispetto al catodo. Questa tensione crea un campo ritardante, che pre-focalizza il fascio di elettroni e modifica la luminosità dello schermo. Per ottenere l'energia (velocità) richiesta del fascio di elettroni, agli anodi viene applicata una tensione positiva rispetto al catodo: all'anodo A1 - dell'ordine di diverse centinaia, e all'anodo A2 - diverse migliaia di volt. Il valore di tensione per l'anodo A2 viene selezionato dalla condizione di impostazione del fuoco della seconda lente elettrostatica nel piano dello schermo.
Il sistema di deflessione del CRT è costituito da due coppie di piastre reciprocamente perpendicolari disposte simmetricamente rispetto all'asse del bulbo. La tensione applicata alle piastre curva il percorso del fascio di elettroni, provocando così la deviazione del punto luminoso sullo schermo. Il valore di tale deviazione è direttamente proporzionale alla tensione sulle piastre OS ed inversamente proporzionale alla tensione Ua sul secondo anodo.
(figura sotto), come un CRT con controllo elettrostatico, include un ED e un OS. I design EP di entrambi i tubi sono simili.
La focalizzazione preliminare del fascio di elettroni in un tubo controllato magneticamente viene effettuata anche da due lenti elettrostatiche formate rispettivamente dai campi elettrici tra il modulatore e il primo anodo e tra il primo e il secondo anodo. Le funzioni del primo anodo, a volte chiamato elettrodo acceleratore, includono inoltre la schermatura del modulatore dal secondo anodo, che elimina quasi completamente la dipendenza della luminosità dello schermo dalla tensione del secondo anodo.
All'interno del CRT c'è un altro elettrodo chiamato aquadag (AK). Aquadag è collegato elettricamente al secondo anodo. La focalizzazione principale del fascio di elettroni viene effettuata dal campo magnetico disomogeneo della bobina di focalizzazione (FC), strutturalmente situata sul collo del bulbo CRT. Questo campo, che si forma quando la corrente continua scorre attraverso il PC, fornisce elettroni movimento rotatorio attorno all'asse del raggio, focalizzandolo sul piano dello schermo.
L'OS magnetico contiene due coppie di avvolgimenti reciprocamente perpendicolari collegati in serie, strutturalmente realizzati sotto forma di un unico blocco. Il campo risultante creato da questi avvolgimenti fa sì che gli elettroni si muovano lungo un cerchio il cui raggio è inversamente proporzionale all'intensità del campo magnetico. Uscendo dal campo, gli elettroni del fascio si muovono tangenzialmente alla traiettoria originaria, deviando dall'asse geometrico del bulbo.
In questo caso, la deflessione del fascio di elettroni in un CRT a controllo magnetico dipende meno dal valore della tensione di accelerazione sull'anodo A2 rispetto alla deflessione del fascio in un CRT a controllo elettrostatico. Pertanto, per un dato valore di tensione al secondo anodo, un CRT controllato magneticamente fornisce un angolo di deflessione del fascio di elettroni maggiore rispetto a un CRT controllato elettrostaticamente, il che consente di ridurne significativamente le dimensioni. Il valore tipico dell'angolo di deflessione massimo in un CRT a controllo magnetico è 110°, mentre in un CRT a controllo elettrostatico non supera i 30°.
Di conseguenza, per determinati valori di deflessione del fascio di elettroni, funziona un CRT controllato magneticamente grandi valori tensione del secondo anodo rispetto a un CRT controllato elettrostaticamente, che aumenta la luminosità dell'immagine risultante. A quanto sopra va aggiunto che un CRT controllato magneticamente fornisce una migliore focalizzazione del fascio di elettroni, e quindi migliore qualità immagini, che ne hanno predeterminato l'uso diffuso come dispositivi indicatori per i display dei computer. I CRT considerati forniscono una modalità monocromatica per la visualizzazione delle informazioni. Attualmente, i CRT con immagini a colori stanno diventando sempre più comuni.
(figura sotto) implementa il principio di ottenere immagini a colori come somma di immagini di rosso, verde e blu.
Modificando la luminosità relativa di ciascuno, è possibile modificare il colore dell'immagine percepita. Pertanto, strutturalmente, un CRT contiene tre fasci di elettroni indipendenti, i cui fasci sono focalizzati ad una certa distanza dallo schermo. Nel piano di intersezione dei raggi è presente una maschera di separazione del colore: una sottile piastra metallica con un largo numero fori il cui diametro non superi 0,25 mm. Lo schermo di un CRT a colori è eterogeneo ed è costituito da numerose celle luminescenti, il cui numero è pari al numero di fori della maschera. La cella è composta da tre elementi fosforici circolari che si illuminano di rosso, verde o blu.
Ad esempio, un cinescopio a colori con una diagonale dello schermo di 59 cm ha una maschera con più di mezzo milione di fori e numero totale Il numero di elementi luminescenti dello schermo supera 1,5 milioni Dopo essere passati attraverso i fori della maschera, i fasci di elettroni divergono. La distanza tra la maschera e lo schermo è scelta in modo tale che, dopo aver attraversato il foro della maschera, gli elettroni di ciascun raggio cadano sugli elementi dello schermo che si illuminano di un determinato colore. A causa delle piccole dimensioni degli elementi luminosi dello schermo, l'occhio umano non è più in grado di distinguerli a breve distanza e percepisce il bagliore totale di tutte le celle, i cui colori integrali dipendono dall'intensità del fascio di elettroni di ciascun EP.
Se ai modulatori di tutti e tre gli EP vengono applicate tensioni uguali, gli elementi luminosi dello schermo si illumineranno allo stesso modo e il colore risultante verrà percepito come bianco. Con una variazione sincrona della tensione sui modulatori, la luminosità bianco i cambiamenti. Di conseguenza, applicando tensioni uguali ai modulatori, è possibile ottenere tutte le gradazioni di luminosità dello schermo, dal bianco brillante al nero. Pertanto, i tubi catodici a colori possono riprodurre immagini in bianco e nero senza distorsioni.
Yu.F.Opadchiy, Elettronica analogica e digitale, 2000
Tubo a raggi catodici(CRT) - un dispositivo elettronico che ha la forma di un tubo, allungato (spesso con un'estensione conica) nella direzione dell'asse del fascio di elettroni, che si forma nel CRT. Un CRT è costituito da un sistema elettro-ottico, un sistema di deflessione e uno schermo o bersaglio fluorescente. Riparazione TV a Butovo, contattaci per aiuto.
Classificazione CRT
La classificazione dei CRT è estremamente difficile, il che si spiega con il loro estremo
sull'ampia applicazione nella scienza e nella tecnologia e sulla possibilità di modificare il progetto al fine di ottenere i parametri tecnici necessari per l'implementazione di un'idea tecnica specifica.
Le dipendenze dal metodo di controllo del fascio di elettroni del CRT si dividono in:
elettrostatico (con un sistema di deflessione del raggio elettrostatico);
elettromagnetico (con un sistema di deflessione del fascio elettromagnetico).
A seconda dello scopo, i CRT si dividono in:
tubi elettronografici (tubi riceventi, televisivi, oscillografici, indicatori, segnaletici televisivi, codificatori, ecc.)
tubi di conversione ottico-elettronici (tubi televisivi trasmittenti, convertitori elettro-ottici, ecc.)
Interruttori del fascio catodico (interruttori);
altri CRT.
CRT grafici elettronici
I CRT grafici elettronici sono un gruppo di tubi a raggi catodici utilizzati in vari campi della tecnologia per convertire i segnali elettrici in ottici (conversione segnale-luce).
I CRT grafici elettronici si dividono in:
A seconda dell'applicazione:
ricezione televisiva (tubi catodici, CRT ad altissima risoluzione per sistemi televisivi speciali, ecc.)
ricezione oscillografica (impulsi a bassa frequenza, alta frequenza, altissima frequenza, alta tensione, ecc.)
indicatore di ricezione;
ricordare;
segni;
codifica;
altri CRT.
Struttura e funzionamento di un CRT con sistema di deflessione elettrostatica del fascio
Il tubo catodico è composto da un catodo (1), un anodo (2), un cilindro livellatore (3), uno schermo (4), regolatori di piano (5) e regolatori di altezza (6).
Sotto l'influenza dell'emissione foto o termica, gli elettroni vengono espulsi dal catodo metallico (una sottile spirale conduttrice). Poiché tra anodo e catodo viene mantenuta una tensione (differenza di potenziale) di diversi kilovolt, questi elettroni, allineati con il cilindro, si muovono in direzione dell'anodo (cilindro cavo). Volando attraverso l'anodo, gli elettroni raggiungono i controllori dell'aereo. Ogni regolatore è costituito da due piastre metalliche, caricate in modo opposto. Se la piastra sinistra è carica negativamente e quella destra positivamente, gli elettroni che la attraversano verranno deviati verso destra e viceversa. I regolatori di altezza funzionano in modo simile. Se a queste piastre viene applicata corrente alternata, sarà possibile controllare il flusso di elettroni sia sul piano orizzontale che su quello verticale. Alla fine del suo percorso, il flusso di elettroni colpisce uno schermo dove può produrre immagini.
