מאז 1902, בוריס לבוביץ' רוסינג עובד עם הצינור של בראון. ב-25 ביולי 1907 הגיש בקשה להמצאה "שיטה הילוכים חשמלייםתמונות מרחוק." הקרן נסרקה בצינור על ידי שדות מגנטיים, והאות עבר אפנון (שינוי בהירות) באמצעות קבל, שיכול להסיט את הקרן אנכית, ובכך לשנות את מספר האלקטרונים העוברים למסך דרך הסרעפת. ב-9 במאי 1911, בפגישה של האגודה הטכנית הרוסית, הדגימה רוסינג העברת תמונות טלוויזיה של דמויות גיאומטריות פשוטות וקליטתן עם שכפול על מסך CRT.

בתחילת ובאמצע המאה ה-20, ולדימיר זבוריקין, אלן דומונט ואחרים מילאו תפקיד משמעותי בפיתוח של CRTs.

מִיוּן

על פי שיטת הסטייה של קרן האלקטרונים, כל ה-CRT מחולקים לשתי קבוצות: עם סטייה אלקטרומגנטית (מחוות CRT וצינורות תמונה) ועם סטייה אלקטרוסטטית (CRTs אוסילוגרפית וחלק קטן מאוד מ-CRT מחוון).

בהתבסס על יכולתם לאחסן תמונה מוקלטת, CRT מחולקים לצינורות ללא זיכרון ולצינורות עם זיכרון (מחוון ואוסילוסקופ), אשר עיצובם כולל רכיבי זיכרון מיוחדים (יחידות) בעזרתם ניתן לשחזר תמונה שהוקלטה פעם אחת. הרבה פעמים.

בהתבסס על צבע המסך, CRTs מחולקים מונוכרום ורב צבעים. מונוכרום עשוי להיות צבע שונהזוהר: לבן, ירוק, כחול, אדום ואחרים. צבעוניים מחולקים על פי עקרון הפעולה לשני צבעים ותלת צבעים. שני צבעים - מחוון CRT, צבע זוהר המסך משתנה או על ידי החלפת המתח הגבוה, או על ידי שינוי צפיפות הזרם של אלומת האלקטרונים. שלושה צבעים (מבוסס על צבעי יסוד) - צינורות תמונה צבעונית, הזוהר הרב-צבעוני של המסך מובטח על ידי עיצובים מיוחדים של המערכת האלקטרונית-אופטית, מסכת הפרדת צבע ומסך.

מכשירי CRT אוסילוגרפיים מחולקים לצינורות בטווחי תדר נמוך ומיקרוגל. העיצובים האחרונים משתמשים במערכת מורכבת למדי להסטת קרן האלקטרונים.

צינורות תמונה מחולקים לטלוויזיה, מוניטור והקרנה (בשימוש במקרני וידאו). לקינסקופים של מוניטור יש גובה מסכה קטן יותר מאשר לטלוויזיה, ולקינסקופים להקרנה מוגברת בהירות המסך. הם מונוכרום ויש להם אדום, ירוק ו צבע כחולזוהר מסך.

עיצוב ועיקרון הפעולה

עקרונות כלליים

מכשיר קינסקופ שחור ולבן

בצילינדר 9 נוצר ואקום עמוק - תחילה האוויר נשאב החוצה, ואז כל חלקי המתכת של הקינסקופ מחוממים על ידי משרן כדי לשחרר את הגזים הנספגים; נעשה שימוש בגטר כדי לספוג בהדרגה את האוויר הנותר.

כדי ליצור אלומת אלקטרונים 2 , נעשה שימוש במכשיר הנקרא אקדח אלקטרונים. קָטוֹדָה 8 , מחומם על ידי נימה 5 , פולט אלקטרונים. כדי להגביר את פליטת האלקטרונים, הקתודה מצופה בחומר בעל תפקוד עבודה נמוך (יצרני ה-CRT הגדולים משתמשים לשם כך בטכנולוגיות פטנט משלהם). על ידי שינוי המתח באלקטרודת הבקרה ( אִפְנָן) 12 אתה יכול לשנות את עוצמת קרן האלקטרונים ובהתאם, את בהירות התמונה (יש גם דגמים עם בקרת קתודה). בנוסף לאלקטרודת הבקרה, האקדח של CRTs מודרניים מכיל אלקטרודת מיקוד (עד 1961, צינורות תמונה ביתיים השתמשו במיקוד אלקטרומגנטי באמצעות סליל מיקוד 3 עם ליבה 11 ), שנועד למקד נקודה על מסך הקינסקופ לנקודה, אלקטרודה מאיץ להאצה נוספת של אלקטרונים בתוך האקדח והאנודה. לאחר עזיבת האקדח, האלקטרונים מואצים על ידי האנודה 14 , שהוא ציפוי מתכתי של המשטח הפנימי של חרוט הקינסקופ, המחובר לאלקטרודת האקדח באותו שם. בצינורות תמונה צבעוניים עם מסך אלקטרוסטטי פנימי, הוא מחובר לאנודה. במספר צינורות תמונה מדגמים מוקדמים, כמו 43LK3B, החרוט היה עשוי מתכת וייצג את האנודה עצמה. המתח באנודה נע בין 7 ל-30 קילו-וולט. במספר מכשירי CRT אוסילוגרפיים קטנים, האנודה היא רק אחת מהאלקטרודות של אקדח האלקטרונים ומסופקת עם מתחים של עד כמה מאות וולט.

לאחר מכן הקרן עוברת דרך מערכת ההסטה 1 , שיכול לשנות את כיוון הקרן (האיור מציג מערכת סטיה מגנטית). מכשירי CRT לטלוויזיה משתמשים במערכת סטיה מגנטית מכיוון שהיא מספקת זוויות סטייה גדולות. CRTs אוסילוגרפיים משתמשים במערכת הסטה אלקטרוסטטית מכיוון שהיא מספקת ביצועים טובים יותר.

קרן האלקטרונים פוגעת במסך 10 , מצופה בזרחן 4 . מופגז על ידי אלקטרונים, הזרחן זוהר ונקודה נעה במהירות של בהירות משתנה יוצרת תמונה על המסך.

הזרחן נרכש מאלקטרונים מטען שלילי, ומתחילה פליטה משנית - הזרחן עצמו מתחיל לפלוט אלקטרונים. כתוצאה מכך, כל הצינור מקבל מטען שלילי. כדי למנוע זאת, על פני כל פני הצינור ישנה שכבת אקוודאג, תערובת מוליכה המבוססת על גרפיט, המחוברת לאנודה ( 6 ).

הקינסקופ מחובר דרך הלידים 13 ושקע מתח גבוה 7 .

בטלוויזיות בשחור-לבן נבחר הרכב הזרחן כך שהוא זוהר בצבע אפור נייטרלי. במסופי וידאו, מכ"מים וכו', הזרחן נעשה לעתים קרובות צהוב או ירוק כדי להפחית את עייפות העיניים.

זווית קרן

זווית ההטיה של אלומת ה-CRT היא הזווית המקסימלית בין שני מצבים אפשריים של אלומת האלקטרונים בתוך הנורה שבה עדיין נראה נקודה זוהרת על המסך. היחס בין האלכסון (קוטר) המסך לאורך ה-CRT תלוי בזווית. עבור CRTs אוסילוגרפיים, זה בדרך כלל עד 40°, אשר נובע מהצורך להגביר את רגישות הקרן להשפעות של לוחות הסטייה ולהבטיח ליניאריות של מאפייני הסטייה. עבור צינורות הטלוויזיה הסובייטיים הראשונים עם מסך עגול, זווית הסטייה הייתה 50°; עבור צינורות תמונה בשחור-לבן של מהדורות מאוחרות יותר היא הייתה 70°; החל משנות ה-60 היא עלתה ל-110° (אחד מהראשונים כאלה. צינורות תמונה היו 43LK9B). עבור צינורות תמונה צבעונית ביתיים זה 90°.

עם זאת, ככל שזווית הסטת האלומה גדלה, הממדים והמשקל של הקינסקופ יורדים, עם זאת:

• ההספק הנצרך על ידי צמתי הסריקה גדל. כדי לפתור בעיה זו, קוטר צוואר הקינסקופ הצטמצם, מה שדרש, עם זאת, שינוי בעיצוב של אקדח האלקטרונים.
• הדרישות לדיוק הייצור וההרכבה של מערכת ההסטה הולכות וגדלות, דבר שהתממש על ידי הרכבת הקינסקופ עם מערכת ההסטה למודול יחיד והרכבתו במפעל.
• מספר האלמנטים הדרושים להגדרת גיאומטריית רסטר ומידע עולה.

כל זה הוביל לכך שבאזורים מסוימים עדיין משתמשים בצינורות תמונה של 70 מעלות. כמו כן, זווית של 70 מעלות ממשיכה לשמש בצינורות תמונה בשחור-לבן בגודל קטן (לדוגמה, 16LK1B), כאשר האורך אינו ממלא תפקיד כה משמעותי.

מלכודת יונים

מכיוון שאי אפשר ליצור ואקום מושלם בתוך ה-CRT, חלק ממולקולות האוויר נשארות בפנים. כאשר מתנגשים באלקטרונים, הם יוצרים יונים, אשר, בעלי מסה גדולה פי כמה ממסת האלקטרונים, למעשה אינם סוטים, שורפים בהדרגה את הזרחן במרכז המסך ויוצרים מה שנקרא כתם יונים. כדי להילחם בכך, עד אמצע שנות ה-60, נעשה שימוש בעקרון "מלכודת היונים": ציר אקדח האלקטרונים היה ממוקם בזווית מסוימת לציר הקינסקופ, ומגנט מתכוונן שנמצא בחוץ סיפק שדה שהפך את זרימת אלקטרונים לכיוון הציר. יונים מסיביות, שנעו בצורה ישרה, נפלו לתוך המלכודת עצמה.

עם זאת, בנייה זו אילצה עלייה בקוטר של צוואר הקינסקופ, מה שהוביל לעלייה בכוח הנדרש בסלילי מערכת ההסטה.

בתחילת שנות ה-60 הוא פותח דרך חדשההגנה על הזרחן: הבהרת המסך, בנוסף, הכפילה את הבהירות המרבית של הקינסקופ, והצורך במלכודת יונים בוטל.

עיכוב באספקת המתח לאנודה או למאפנן

בטלוויזיה, שהסריקה האופקית שלה נעשית באמצעות מנורות, המתח באנודה של הקינסקופ מופיע רק לאחר שהתחממו מנורת הסריקה האופקית של הפלט ודיודת המנחת. בשלב זה, חום הקינסקופ כבר התחמם.

הכנסת מעגלים המוליכים למחצה ליחידות סריקה אופקיות הולידה את הבעיה של בלאי מואץ של קתודות הקינסקופ עקב אספקת המתח לאנודה של הקינסקופ בו-זמנית עם ההפעלה. כדי להילחם בתופעה זו פותחו יחידות חובבים המספקות עיכוב באספקת המתח לאנודה או למאפנן של הקינסקופ. מעניין שבחלקם, למרות העובדה שהם מיועדים להתקנה בטלוויזיות כולן מוליכים למחצה, צינור רדיו משמש כאלמנט השהיה. מאוחר יותר החלו לייצר טלוויזיות ייצור תעשייתי, שבו ניתן עיכוב כזה בתחילה.

לִסְרוֹק

כדי ליצור תמונה על המסך, קרן אלקטרונים חייבת לעבור כל הזמן על פני המסך בתדירות גבוהה - לפחות 25 פעמים בשנייה. תהליך זה נקרא לְטַאטֵא. ישנן מספר דרכים לסרוק תמונה.

סריקת רסטר

אלומת האלקטרונים עוברת את כל המסך בשורות. ישנן שתי אפשרויות:

• 1-2-3-4-5-... (סריקה משולבת);
• 1-3-5-7-..., ואז 2-4-6-8-... (שזור).

סריקה וקטורית

אלומת האלקטרונים עוברת לאורך קווי התמונה. נעשה שימוש בסריקה וקטורית בקונסולת המשחקים Vectrex.

סריקה על מסך הרדאר

במקרה של שימוש במסך הצפייה המקיף, מה שנקרא. טיפטרון, אלומת האלקטרונים עוברת לאורך הרדיוסים של המסך (למסך יש צורה של עיגול). מידע שירות ברוב המקרים (מספרים, אותיות, סימנים טופוגרפיים) נפרס בנוסף דרך מטריצת הסימנים (הממוקמת באקדח קרן האלקטרונים).

קינסקופים צבעוניים

מכשיר קינסקופ צבעוני. 1 - רובי אלקטרונים. 2 - קרני אלקטרונים. 3 - סליל מיקוד. 4 - הסטת סלילים. 5 - אנודה. 6 - מסכה, שבזכותה הקרן האדומה פוגעת בזרחן האדום וכו'. 7 - גרגרי זרחן אדומים, ירוקים וכחולים. 8 - מסכה וגרגירי זרחן (מוגדלת).

קינסקופ צבעוני שונה מזה של שחור ולבן בכך שיש לו שלושה אקדחים - "אדום", "ירוק" ו"כחול" ( 1 ). בהתאם, על המסך 7 שלושה סוגים של זרחן מיושמים בסדר מסוים - אדום, ירוק וכחול ( 8 ).

בהתאם לסוג המסכה המשמשת, התותחים בצוואר הקינסקופ ממוקמים בצורת דלתא (בפינות של משולש שווה צלעות) או מישוריים (על אותו קו). כמה אלקטרודות באותו שם מתותחי אלקטרונים שונים מחוברות על ידי מוליכים בתוך הקינסקופ. אלו הן אלקטרודות מאיץ, אלקטרודות מיקוד, תנורי חימום (מחוברים במקביל) ולעתים קרובות, מאפננים. מידה זו נחוצה כדי לשמור את מספר הפלטים של הקינסקופ, בשל הממדים המוגבלים של הצוואר שלו.

רק הקרן מהאקדח האדום פוגעת בזרחן האדום, רק הקרן מהאקדח הירוק פוגעת בירוק וכו'. זה מושג על ידי התקנת רשת מתכת בין הרובים למסך, הנקראת מסכה (6 ). בצינורות תמונה מודרניים, המסכה עשויה אינוואר, סוג של פלדה עם מקדם התפשטות תרמית קטן.

סוגי מסכות

ישנם שני סוגים של מסכות:

אין מנהיג ברור בין המסכות הללו: הצללית מספקת קווים באיכות גבוהה, הצמצם מספקת צבעים רוויים יותר ויעילות גבוהה. חריץ משלב את היתרונות של צל וצמצם, אך נוטה למואר.

ככל שמרכיבי הזרחן קטנים יותר, כך איכות התמונה שהצינור יכול להפיק גבוהה יותר. אינדיקטור של איכות התמונה הוא שלב מסכה.

• עבור סריג צל, גובה המסכה הוא המרחק בין שני חורי המסכה הקרובים ביותר (בהתאם, המרחק בין שני האלמנטים הזרחניים הקרובים ביותר באותו צבע).
• עבור סורגי צמצם וחריצים, גובה המסכה מוגדר כמרחק האופקי בין חריצי המסכה (בהתאמה, המרחק האופקי בין רצועות זרחן אנכיות מאותו צבע).

במסכי CRT מודרניים, גובה המסכה הוא 0.25 מ"מ. צינורות תמונת טלוויזיה, הצופים בתמונות ממרחק גדול יותר, משתמשים בצעדים של כ-0.8 מ"מ.

התכנסות של קרניים

מכיוון שרדיוס העקמומיות של המסך גדול בהרבה מהמרחק ממנו למערכת האלקטרונית-אופטית עד אינסוף בצינורות תמונה שטוחים, וללא שימוש באמצעים מיוחדים, נקודת החיתוך של קרני צינור תמונה צבעוני. נמצא במרחק קבוע מאקדחי האלקטרונים, יש צורך לוודא שנקודה זו ממוקמת בדיוק על פני השטח של מסכת הצל, אחרת תתרחש חוסר יישור של שלושת מרכיבי הצבע של התמונה, שיגדל ממרכז המסך אל הקצוות. כדי למנוע זאת, יש להטות כראוי את קרני האלקטרונים. בשפופרות תמונה עם סידור רובים בצורת דלתא, הדבר נעשה על ידי מערכת אלקטרומגנטית מיוחדת, הנשלטת בנפרד על ידי מכשיר, שבטלוויזיות ישנות הוצב בבלוק נפרד - בלוק הערבוב - לצורך התאמות תקופתיות. בשפופרות תמונה עם סידור מישורי של רובים, ההתאמה מתבצעת באמצעות מגנטים מיוחדים הממוקמים על צוואר צינור התמונה. עם הזמן, במיוחד עבור צינורות תמונה עם סידור בצורת דלתא של רובי אלקטרונים, ההתכנסות מופרעת ודורשת התאמה נוספת. רוב חברות תיקון המחשבים מציעות שירות התכנסות צג מחדש.

דה-מגנטיזציה

הכרחי בצינורות תמונה צבעוניים כדי להסיר מגנטיזציה שארית או אקראית של מסכת הצל ומסך אלקטרוסטטי המשפיעה על איכות התמונה.

דה-מגנטיזציה מתרחשת עקב הופעת לולאת הדה-מגנטיזציה - סליל גמיש בצורת טבעת בקוטר גדול הממוקם על פני השטח של הקינסקופ - דופק שיכוך מתחלף במהירות שדה מגנטי. כדי להבטיח שזרם זה יורד בהדרגה לאחר הפעלת הטלוויזיה, נעשה שימוש בתרמיסטורים. צגים רבים, בנוסף לתרמיסטורים, מכילים ממסר, אשר, עם השלמת תהליך דה-מגנטיזציה של הקינסקופ, מכבה את החשמל למעגל זה כך שהתרמיסטור יתקרר. לאחר מכן, אתה יכול להשתמש במקש מיוחד, או, לעתים קרובות יותר, בפקודה מיוחדת בתפריט הצג, כדי להפעיל ממסר זה ולבצע דה-מגנטיזציה חוזרת בכל עת, מבלי לכבות ולהדליק את הצג.

טרינסקופ

טרינסקופ הוא עיצוב המורכב משלושה צינורות תמונה בשחור-לבן, מסנני אור ומראות שקופות (או מראות דיכרואיות המשלבות את הפונקציות של מראות שקופות ומסננים), המשמשות לקבלת תמונה צבעונית.

יישום

CRTs משמשים במערכות ליצירת תמונות רסטר: סוגים שוניםטלוויזיות, מסכים, מערכות וידאו.

אוסילוגרפיות CRT משמשות לרוב במערכות להצגת תלות פונקציונלית: אוסצילוסקופים, ובולוסקופים, גם כמכשיר תצוגה בתחנות מכ"ם, במכשירים ייעודיים; V שנים סובייטיותשימשו גם כעזרים חזותיים בחקר העיצוב של התקני אלומת אלקטרונים באופן כללי.

CRTs להדפסת תווים משמשים בציוד מיוחד למטרות שונות.

ייעוד וסימון

הייעוד של CRTs מקומיים מורכב מארבעה אלמנטים:

• האלמנט הראשון: מספר המציין את האלכסון של המלבני או את קוטר המסך העגול בסנטימטרים;
• אלמנט שני: שתי אותיות המציינות שה-CRT שייך לספציפי צורה בונה. LC - kinescope, LM - צינור עם סטיית קרן אלקטרומגנטית, LO - צינור עם הסטת קרן אלקטרוסטטית, LN - צינורות עם זיכרון (מחוון ואוסילוגרפי);
• אלמנט שלישי: מספר המציין את מספר הדגם של צינור נתון עם אלכסון נתון, בעוד שלשפופרות אוסילוסקופ בתחום המיקרוגל, המספור מתחיל במספר 101;
• אלמנט רביעי: אות המציינת את צבע זוהר המסך. C - צבעוני, B - זוהר לבן, I - זוהר ירוק, B - זוהר צהוב-ירוק, C - זוהר כתום, P - זוהר אדום, A - זוהר כחול. X - מציין דגימה בעלת פרמטרי תאורה גרועים יותר בהשוואה לאב הטיפוס.

IN מקרים מיוחדיםניתן להוסיף לייעוד אלמנט חמישי הנושא מידע נוסף.

דוגמה: 50LK2B - קינסקופ שחור לבן בעל אלכסון מסך 50 ס"מ דגם שני 3LO1I - צינור אוסילוסקופ בקוטר מסך ירוק 3 ס"מ דגם ראשון.

השפעה בריאותית

קרינה אלקטרומגנטית

קרינה זו נוצרת לא על ידי הקינסקופ עצמו, אלא על ידי מערכת ההסטה. צינורות עם סטיה אלקטרוסטטית, בפרט אוסילוסקופים, אינם פולטים אותו.

בקינסקופים של מוניטור, כדי לדכא קרינה זו, מערכת ההסטה מכוסה לעתים קרובות בכוסות פריט. קינסקופים לטלוויזיה אינם דורשים מיגון כזה, מכיוון שהצופה יושב בדרך כלל במרחק גדול בהרבה מהטלוויזיה מאשר מהצג.

קרינה מייננת

CRTs מכילים שני סוגים של קרינה מייננת.

הראשון שבהם הוא אלומת האלקטרונים עצמה, שהיא, למעשה, זרם של חלקיקי בטא בעלי אנרגיה נמוכה (25 keV). קרינה זו אינה בורחת החוצה ואינה מהווה סכנה למשתמש.

השנייה היא קרינת רנטגן מסוג Bremsstrahlung, המתרחשת כאשר המסך מופגז באלקטרונים. כדי להפחית את הפלט של קרינה זו לרמות בטוחות לחלוטין, הזכוכית מסוממת בעופרת (ראה להלן). עם זאת, במקרה של תקלה בטלוויזיה או בצג, המובילה לעלייה משמעותית במתח האנודה, רמת הקרינה הזו יכולה לעלות לרמות ניכרות. כדי למנוע מצבים כאלה, יחידות סריקת קווים מצוידות ביחידות הגנה.

בטלוויזיות צבעוניות מקומיות וזרות שיוצרו לפני אמצע שנות ה-70, עשויים להימצא מקורות נוספים לקרינת רנטגן - טריודות מייצבות המחוברות במקביל לקינסקופ, ומשמשות לייצוב מתח האנודה, ולפיכך את גודל התמונה. הטלוויזיות Raduga-5 ו-Rubin-401-1 משתמשות בטריודות 6S20S, והדגמים המוקדמים של ULPTsT משתמשים ב-GP-5. מכיוון שהזכוכית של המיכל של טריודה כזו דקה בהרבה מזו של קינסקופ ואינה מסוממת בעופרת, היא מקור הרבה יותר אינטנסיבי לקרינת רנטגן מהקינסקופ עצמו, ולכן מניחים אותה בפלדה מיוחדת. מָסָך. בדגמים מאוחרים יותר של טלוויזיות ULPTST, נעשה שימוש בשיטות אחרות לייצוב מתח גבוה, ומקור זה של קרינת רנטגן אינו נכלל.

לְהַבהֵב

צג Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 הרץ), צולם במהירות תריס של 1/1000 שניות. בהירות גבוהה באופן מלאכותי; מציג את הבהירות בפועל של התמונה בנקודות שונות על המסך.

האלומה של צג CRT, היוצרות תמונה על המסך, גורמת לחלקיקי זרחן להאיר. לפני יצירת המסגרת הבאה, לחלקיקים האלה יש זמן לצאת החוצה, כך שתוכלו לראות "מהבהב מסך". ככל שקצב הפריימים גבוה יותר, ההבהוב פחות מורגש. תדירות נמוכה מובילה לעייפות עיניים ופוגעת בבריאות.

עבור רוב הטלוויזיות המבוססות על שפופרת קרן קתודית, 25 פריימים משתנים בכל שנייה, אשר, בהתחשב בסריקה משולבת, הוא 50 שדות (חצי פריימים) לשנייה (הרץ). בדגמי טלוויזיה מודרניים, התדר הזה גדל באופן מלאכותי ל-100 הרץ. כאשר עובדים מאחורי מסך צג, הבהוב מורגש חזק יותר, שכן המרחק מהעיניים לקינסקופ קטן בהרבה מאשר בצפייה בטלוויזיה. קצב הרענון המינימלי המומלץ של הצג הוא 85 הרץ. דגמים מוקדמים של צגים אינם מאפשרים עבודה עם תדר סריקה של יותר מ-70-75 הרץ. הבהוב של CRT ניתן לראות בבירור עם ראייה היקפית.

תמונה מטושטשת

התמונה על שפופרת קרן קתודית מטושטשת בהשוואה לסוגים אחרים של מסכים. מאמינים כי תמונות מטושטשות הן אחד הגורמים התורמים לעייפות עיני המשתמש. לעומת זאת, בשימוש במסכים איכותיים אין לטשטוש השפעה חזקה על בריאות האדם, ואפקט הטשטוש עצמו מאפשר להימנע משימוש בהחלקת גופן מסך על גבי הצג, המתבטא באיכות התמונה. תפיסה; אין עיוות גופן הגלום במסכי LCD.

מתח גבוה

CRT משתמש במתח גבוה כדי לפעול. מתח שיורי של מאות וולט, אם לא יינקטו אמצעים, יכול להתעכב על גבי CRT ומעגלי חיווט במשך שבועות. לכן, למעגלים מתווספים נגדי פריקה, שהופכים את הטלוויזיה לבטוחה לחלוטין תוך מספר דקות לאחר כיבויה.

בניגוד לדעה הרווחת, מתח האנודה של CRT לא יכול להרוג אדם בגלל ההספק הנמוך של ממיר המתח - תהיה רק ​​מכה בולטת. עם זאת, זה יכול להיות גם קטלני אם לאדם יש מומי לב. זה יכול גם לגרום לפציעה, כולל מוות, בעקיפין כאשר אדם מושך את ידו ונוגע במעגלים אחרים בטלוויזיה ובצג המכילים מתחים מסכני חיים ביותר - אשר קיימים בכל דגמי הטלוויזיות והמוניטורים המשתמשים ב-CRT, כמו גם כולל טהור פגיעה מכנית, הקשורים לנפילה פתאומית בלתי מבוקרת הנגרמת על ידי עווית חשמלית.

חומרים רעילים

כל מוצרי אלקטרוניקה (כולל CRTs) מכילים חומרים מזיקים לבריאות ו סביבה. ביניהם: תרכובות בריום בקתודות, זרחנים.

מכשירי CRT משומשים נחשבים לפסולת מסוכנת ברוב המדינות ויש למחזר או להשליך אותם למזבלות נפרדות.

פיצוץ CRT

מכיוון שיש ואקום בתוך ה-CRT, בגלל לחץ אוויר, מסך של צג 17 אינץ' לבדו מציב עומס של כ-800 ק"ג - משקל של מכונית מינית. בשל העיצוב, הלחץ על המסך והקונוס של ה-CRT חיובי, והלחץ בצד המסך שלילי, מה שגורם לסכנת פיצוץ. כאשר עובדים עם דגמים מוקדמים של צינורות תמונה, תקנות הבטיחות דרשו שימוש בכפפות מגן, מסכה ומשקפי מגן. מול מסך הקינסקופ בטלוויזיה הותקן מסך מגן מזכוכית ובקצוות הותקנה מסכת מגן ממתכת.

מאז המחצית השנייה של שנות ה-60, החלק המסוכן של צינור התמונה מכוסה בתחבושת מתכת מיוחדת חסינת פיצוץ, העשויה בצורת מבנה מוטבע כולו ממתכת או כרוכה בכמה שכבות של סרט. תחבושת כזו מבטלת את האפשרות של פיצוץ ספונטני. דגמים מסוימים של צינורות תמונה השתמשו בנוסף בסרט מגן לכיסוי המסך.

למרות השימוש במערכות מיגון, אין להוציא מכלל אפשרות שאנשים ייפצעו מרסיסים כאשר קינסקופ נשבר בכוונה. בהקשר זה, כאשר הורסים את האחרון, ליתר ביטחון, נשברת תחילה ההרחבה - צינור זכוכית טכנולוגי בקצה הצוואר מתחת לבסיס פלסטיק, שדרכו נשאב אוויר במהלך הייצור.

מכשירי CRT בגודל קטן וצינורות תמונה בקוטר מסך או באלכסון של עד 15 ס"מ אינם מהווים סכנה ואינם מצוידים במכשירים חסיני פיצוץ.

סוגים אחרים של התקני קרן אלקטרונים

בנוסף לקינסקופ, התקני קרני קתודה כוללים:

• קוונטוסקופ (קינסקופ לייזר), סוג של קינסקופ, שהמסך שלו הוא מטריצה ​​של לייזרים מוליכים למחצה הנשאבים על ידי קרן אלקטרונים. קוונטוסקופים משמשים במקרני תמונה.
• הדפסת שלטים אלקטרונית צינור קרן.
• צינורות קרן קתודית מחוון משמשים במחווני מכ"ם.
• שפופרת קרן קתודית לאחסון.
  • גרפיקון
• צינור הטלוויזיה המשדר ממירה תמונות אור לאותות חשמליים.
• משדר מונוסקופ צינור קרני קתודה, הממיר תמונה בודדת שנוצרה ישירות על הפוטוקתודה לאות חשמלי. משמש להעברת תמונות של שולחן בדיקה בטלוויזיה (לדוגמה, TIT-0249).
• קדרוסקופ הוא שפופרת קרן קתודית עם תמונה גלויה, המיועדת להתאמת יחידות סריקה ומיקוד הקרן בציוד באמצעות שפופרות קרן קתודיות ללא תמונה גלויה(גרפקונים, מונוסקופים, פוטנציאלוסקופים). ל-framescope יש pinout ומידות ייחוס דומות לצינור הקרן הקתודית המשמשת בציוד. יתרה מכך, ה-CRT הראשי וה-framescope נבחרים לפי פרמטרים בעלי דיוק גבוה מאוד ומסופקים כסט בלבד. בעת ההגדרה, מסגרת סקופ מחוברת במקום הצינור הראשי.

ראה גם

הערות

סִפְרוּת

• ד' בריליאנטוב, פ' איגנטוב, ו' וודיצ'קו. קינסקופ צבעוני קרן יחיד - כרומוסקופ 25LK1TS. רדיו מס' 9, 1976. עמ' 32, 33.

קישורים

• S. V. Novakovsky. 90 שנה לטלוויזיה אלקטרונית // Electrosvyaz מס' 6, 1997
• פ' סוקולוב. צגים // iXBT, 1999
• מרי בליס. ההיסטוריה של צינור הקרן הקתודית // אודות:ממציאים
• יבגני קוזלובסקי. חבר ותיק עדיף "Computera" מס' 692, 27 ביוני 2007
• Mukhin I. A. כיצד לבחור צג CRT מחשבים עסקיים מס' 49(286), נובמבר-דצמבר 2004. עמ' 366-371

מצב מוצק פסיבי	נגד נגד משתנה גוזם נגד וריסטור השראות קבלים מהוד קוורץנתיך נתיך מתאפס על עצמושַׁנַאי
מצב מוצק פעיל	דיודה· LED · Photodiode · לייזר מוליכים למחצה · דיודה שוטקי· דיודת זנר · מייצב · Varicap · Varicond ·

צינורות קרן קתודית(CRT) - מכשירי אלקטרו ואקום המיועדים להמיר אות חשמלי לתמונת אור באמצעות אלומת אלקטרונים דקה המכוונת אל מסך מיוחד מכוסה זַרחָן- קומפוזיציה המסוגלת להאיר כאשר מופצצים באלקטרונים.

באיור. איור 15 מציג את ההתקן של שפופרת קרן קתודית עם אלקטרוסטטית התמקדותואלקטרוסטטי הסטת קרן. הצינור מכיל קתודה מחוממת תחמוצת עם משטח פולט הפונה לחור במאפנן. פוטנציאל שלילי קטן נוצר על המאפנן ביחס לקתודה. בהמשך ציר הצינור (ולאורך הקרן) יש אלקטרודת מיקוד, הנקראת גם האנודה הראשונה, הפוטנציאל החיובי שלה עוזר למשוך אלקטרונים מהחלל הקרוב לקתודה דרך חור המאפנן וליצור מהם אלומה צרה. מיקוד נוסף והאצה של אלקטרונים מתבצע על ידי השדה של האנודה השנייה (אלקטרודה מאיץ). הפוטנציאל שלו בצינור הוא חיובי ביותר ונע בין יחידות לעשרות קילו-וולט. השילוב של הקתודה, המאפנן והאלקטרודה המאיץ יוצר אקדח אלקטרוני (זרקור אלקטרוני). השדה החשמלי הבלתי הומוגני במרווח שבין האלקטרודות פועל על קרן האלקטרונים כעדשה אלקטרוסטטית אוספת. האלקטרונים, בהשפעת עדשה זו, מתכנסים לנקודה בחלק הפנימי של המסך. חלקו הפנימי של המסך מכוסה בשכבת זרחן - חומר הממיר את האנרגיה של זרימת האלקטרונים לאור. בחוץ, המקום בו זרימת האלקטרונים נופלת על המסך זוהר.

כדי לשלוט במיקום הנקודה הזוהרת על המסך ובכך לקבל תמונה, קרן האלקטרונים מוסטת לאורך שתי קואורדינטות באמצעות שני זוגות של אלקטרודות שטוחות - לוחות סטיה X ו-Y. זווית הסטייה של האלומה תלויה במתח המופעל על הלוחות. בהשפעת מתחי הסטה משתנים על הלוחות, האלומה מתרוצצת סביב נקודות שונות על המסך. בהירות הנקודה תלויה בחוזק הנוכחי של הקרן. כדי לשלוט בבהירות, מתח חילופין מופעל על כניסת המאפנן Z. כדי לקבל תמונה יציבה של אות תקופתי, הוא נסרק מעת לעת על המסך, מסנכרן את מתח הסריקה האופקי X המשתנה באופן ליניארי עם האות הנבדק, אשר מסופק בו זמנית ללוחות ההטיה האנכיים Y. בדרך זו נוצרות תמונות על גבי מסך CRT. לקרן האלקטרונים יש אינרציה נמוכה.

בנוסף לאלקטרוסטטי, הוא משמש גם מיקוד מגנטיקרן אלקטרונים. הוא משתמש בסליל זרם ישר שאליו מוכנס CRT. איכות המיקוד המגנטי גבוהה יותר (גודל נקודה קטן יותר, פחות עיוות), אך המיקוד המגנטי מגושם וצורך אנרגיה ללא הרף.

הסטת קרן מגנטית, המתבצעת על ידי שני זוגות של סלילים עם זרמים, נמצאת בשימוש נרחב (בצינורות תמונה). בשדה מגנטי, אלקטרון מוסט לאורך רדיוס המעגל, וזווית הסטייה יכולה להיות גדולה משמעותית מאשר ב-CRT עם סטיה אלקטרוסטטית. עם זאת, הביצועים של מערכת ההטיה המגנטית נמוכים בגלל האינרציה של הסלילים נושאי הזרם. לכן, בצינורות אוסילוגרפיים, נעשה שימוש אך ורק בהטיית קרן אלקטרוסטטית מכיוון שיש לה פחות אינרציה.

המסך הוא החלק החשוב ביותר ב-CRT. כפי ש אלקטרולומינופוריםליישם שונים תרכובות אנאורגניותותערובות שלהם, למשל, אבץ וסולפידים אבץ-קדמיום, סיליקט אבץ, טונגסטטים של סידן וקדמיום וכו'. עם תערובות של מפעילים (נחושת, מנגן, ביסמוט וכו'). הפרמטרים העיקריים של הזרחן: צבע זוהר, בהירות, עוצמת זוהר נקודתית, יעילות זוהר, זוהר לאחר. צבע הזוהר נקבע לפי הרכב הזרחן. בהירות זוהרת ב-cd/m2

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

כאשר dn/dt הוא זרימת האלקטרונים לשנייה, כלומר, זרם האלומה, A;

U 0 - פוטנציאל זוהר זרחן, V;

U - מתח מאיץ של האנודה השנייה, V;

עוצמת האור של הנקודה פרופורציונלית לבהירות. יעילות האור היא היחס בין עוצמת האור של הנקודה להספק האלומה ב-cd/W.

זוהר לאחר– זהו הזמן שבו בהירות הנקודה לאחר כיבוי האלומה יורדת ל-1% מהערך המקורי. ישנם זרחנים עם זוהר קצר מאוד (פחות מ-10 מיקרון שניות), קצר (מ-10 מיקרו-שניות עד 10 שניות), בינוני (מ-10 עד 100 שניות), ארוך (מ-0.1 עד 16 שניות) וארוך מאוד (יותר מ-16 שניות) זוהר לאחר. בחירת ערך הזוהר לאחר מכן נקבעת לפי תחום היישום של ה-CRT. עבור kinescopes, זרחנים עם זוהר נמוך משמשים, שכן התמונה על מסך ה-kinescope משתנה כל הזמן. עבור שפופרות אוסילוסקופ, משתמשים בזרחנים בעלי עמידות בינונית עד ארוכה מאוד, בהתאם לטווח התדרים של האותות שיוצגו.

שאלה חשובה, הדורש התייחסות מפורטת יותר, קשור לפוטנציאל של מסך ה-CRT. כאשר אלקטרון פוגע במסך, הוא טוען את המסך בפוטנציאל שלילי. כל אלקטרון טוען מחדש את המסך, והפוטנציאל שלו הופך שלילי יותר ויותר, כך שמהר מאוד נוצר שדה בלימה, ותנועת האלקטרונים לכיוון המסך נעצרת. ב-CRT אמיתי זה לא קורה, כי כל אלקטרון שפוגע במסך מפיל ממנו אלקטרונים משניים, כלומר מתרחשת פליטת אלקטרונים משנית. אלקטרונים משניים נושאים מטען שלילי מהמסך, וכדי להסיר אותם מהחלל שלפני המסך קירות פנימיים CRTs מצופים בשכבה מוליכה מבוססת פחמן המחוברת חשמלית לאנודה שנייה. כדי שהמנגנון הזה יעבוד, גורם פליטה משני, כלומר, היחס בין מספר האלקטרונים המשניים למספר הראשוניים חייב לעלות על אחד. עם זאת, עבור זרחנים, מקדם הפליטה המשני Kve תלוי במתח באנודה השנייה U a. דוגמה לתלות כזו מוצגת באיור. 16, ממנו נובע שפוטנציאל המסך לא יעלה על הערך

U a max , אחרת בהירות התמונה לא תגדל, אלא תקטן. בהתאם לחומר הזרחני, המתח U a max = 5...35 קילו וולט. כדי להגדיל את הפוטנציאל המגביל, החלק הפנימי של המסך מכוסה בסרט דק של מתכת (בדרך כלל אלומיניום, חדיר לאלקטרונים). אלומיניזציהמסך) מחובר חשמלית לאנודה השנייה. במקרה זה, פוטנציאל המסך נקבע לא לפי מקדם הפליטה המשני של הזרחן, אלא לפי המתח באנודה השנייה. זה מאפשר לך להשתמש במתח גבוה יותר של האנודה השנייה ולקבל בהירות גבוהה יותר של המסך. בהירות הזוהר גדלה גם עקב השתקפות האור הנפלט לתוך הצינור מסרט האלומיניום. האחרון שקוף רק לאלקטרונים מהירים מספיק, ולכן המתח של האנודה השנייה חייב לעלות על 7...10 קילו וולט.

חיי השירות של צינורות הקרן הקתודית מוגבלים לא רק על ידי אובדן הפליטה מהקתודה, כמו במכשירי ואקום אחרים, אלא גם על ידי הרס הזרחן על המסך. ראשית, הכוח של אלומת האלקטרונים מנוצל בצורה לא יעילה ביותר. לא יותר משני אחוזים ממנו הופך לאור, בעוד יותר מ-98% רק מחממים את הזרחן, ומתרחשת הרס שלו, שמתבטא בכך שיעילות האור של המסך יורדת בהדרגה. שחיקה מתרחשת מהר יותר עם עלייה בעוצמת זרימת האלקטרונים, עם ירידה במתח האצה, וגם בצורה אינטנסיבית יותר במקומות שבהם הקרן נופלת לזמן ארוך יותר. גורם נוסף שמפחית את חייו של שפופרת קרן קתודית הוא הפצצת המסך על ידי יונים שליליים הנוצרים מהאטומים של ציפוי תחמוצת הקתודה. מואץ על ידי השדה המאיץ, יונים אלה נעים לעבר המסך, עוברים דרך מערכת ההסטה. בצינורות הטיה אלקטרוסטטית, יונים מוסטים באותה יעילות כמו אלקטרונים, כך שהם פוגעים באזורים שונים של המסך באופן שווה או פחות. בצינורות עם סטיה מגנטית, יונים מוטים חלשים יותר בשל ריבוי שלהם מסה גדולה יותר, מאשר של אלקטרונים, ונופלים בעיקר לחלק המרכזי של המסך, ויוצרים עם הזמן על המסך מתכהה בהדרגה מה שנקרא "כתם יונים". צינורות עם מסך אלומיניום הם הרבה פחות רגישים להפצצת יונים, שכן סרט האלומיניום חוסם את נתיב היונים לזרחן.

שני הסוגים הנפוצים ביותר של צינורות קרני קתודה הם: אוסילוגרפיו קינסקופים. צינורות אוסילוסקופ נועדו להציג מגוון תהליכים המיוצגים על ידי אותות חשמליים. יש להם הסטת אלומה אלקטרוסטטית מכיוון שהיא מאפשרת לאוסילוסקופ להציג אותות בתדר גבוה יותר. מיקוד הקרן הוא גם אלקטרוסטטי. בדרך כלל, אוסילוסקופ משמש במצב סוויפ תקופתי: מתח שן עם תדר קבוע ( מתח לטאטא), מתח מוגבר של האות הנבדק מופעל על לוחות ההטיה האנכיים. אם האות הוא תקופתי ותדירותו גבוהה במספר שלם של פעמים מתדר הסוויפ, יופיע על המסך גרף נייח של האות לאורך זמן ( אוסצילוגרמה). צינורות אוסילוסקופ מודרניים מורכבים יותר בעיצובם מאשר זה המוצג באיור. 15, יש להם מספר גדול יותר של אלקטרודות, הם משמשים גם קרן כפולה CRTs אוסילוגרפיים, בעלי סט כפול של כל האלקטרודות עם מסך משותף אחד ומאפשרים להציג שני אותות שונים באופן סינכרוני.

CRTs הם CRTs עם סימן בהירות, כלומר, עם שליטה על בהירות האלומה על ידי שינוי פוטנציאל המאפנן; הם משמשים בטלוויזיות ביתיות ותעשייתיות, כמו גם צגיםמחשבים כדי להמיר אות חשמלי לתמונה דו מימדית על מסך. CRTs שונים מ-CRT אוסילוגרפיים מידות גדולותמסך, אופי התמונה ( חצי טוןעל כל פני המסך), שימוש בהסטה מגנטית של האלומה לאורך שתי קואורדינטות, גודל קטן יחסית של הנקודה הזוהרת, דרישות קפדניות ליציבות גודל הנקודה וליניאריות של הסריקות. המתקדמים ביותר הם צינורות תמונה צבעוניים לצגי מחשב; יש להם רזולוציה גבוהה (עד 2000 שורות), עיוות רסטר גיאומטרי מינימלי ועיבוד צבע נכון. בזמנים שונים יוצרו צינורות תמונה בגודל מסך אלכסוני בין 6 ל-90 ס"מ. אורך צינור התמונה לאורך צירו קטן בד"כ מעט מהגודל האלכסוני, זווית הסטת האלומה המרבית היא 110...116 0. החלק הפנימי של מסך צינור תמונה צבעוני מכוסה בנקודות רבות או פסים צרים של זרחן קומפוזיציות שונות, המרת קרן חשמלית לאחד משלושה צבעי יסוד: אדום, ירוק, כחול. לשפופרת תמונה צבעונית יש שלושה רובי אלקטרונים, אחד לכל צבע ראשוני. בעת סריקה על פני המסך, הקרניים נעות במקביל ומאירות אזורים סמוכים של הזרחן. זרמי האלומה שונים ותלויים בצבע של אלמנט התמונה המתקבל. בנוסף לשפופרות תמונה לצפייה ישירה, ישנם צינורות תמונת הקרנה שלמרות גודלם הקטן, בהירות גבוהה של התמונה על המסך. תמונה בהירה זו מוקרנת אופטית על מסך לבן שטוח, ויוצרת תמונה גדולה.

יישומים של שפופרת קרן קתודית

צינורות קרני קתודה משמשים באוסילוסקופים למדידת מתח וזוויות פאזה, ניתוח צורות גל זרם או מתח וכו'. צינורות אלו משמשים במתקני טלוויזיה ומכ"ם.

צינורות קרן קתודיתיש סוגים שונים. לפי שיטת הפקת אלומת אלקטרונים, הם מחולקים לצינורות עם קתודה קרה ומחוממת. צינורות קתודה קרים משמשים לעתים רחוקות יחסית, שכן פעולתם דורשת מתחים גבוהים מאוד (30-70 קילו וולט). צינורות עם קתודה מחוממת נמצאים בשימוש נרחב. גם צינורות אלו מתחלקים לשני סוגים לפי שיטת השליטה בקרן האלקטרונים: אלקטרוסטטית ומגנטית. בצינורות אלקטרוסטטיים נשלטת קרן האלקטרונים באמצעות שדה חשמלי, ובצינורות מגנטיים באמצעות שדה מגנטי.

צינורות קרן קתודית מבוקרת אלקטרוסטטית הם משמשים באוסילוסקופים והם מגוונים ביותר בעיצובם. מספיק שהתלמידים יכירו את עקרון הבנייה של צינור כזה המכיל את האלמנטים הסטנדרטיים העיקריים. צינור מסוג 13LOZ7, המוצג בטבלה בכמה הפשטות, עונה על יעדים אלה.

שפופרת קרן קתודית היא מיכל זכוכית שפונה היטב המכיל אלקטרודות. קצה רחב של הצינור - מסך - עם בְּתוֹךמצופה בחומר ניאון. חומר המסך זוהר כאשר נפגע על ידי אלקטרונים. מקור האלקטרונים הוא קתודה מחוממת בעקיפין. הקתודה מורכבת מחוט 7 המוחדר לצינור חרסינה דק (מבודד), עליו מונח גליל 6 עם ציפוי תחמוצת בקצהו (קתודה), שבגללו מושגת קרינת אלקטרונים בכיוון אחד בלבד. האלקטרונים הנפלטים מהקתודה ממהרים לאנודות 4 ו-3, בעלות פוטנציאל גבוה למדי ביחס לקתודה (כמה מאות וולט). כדי לעצב קרן אלקטרונים ולמקד אותה במסך, הקרן עוברת דרך סדרה של אלקטרודות. עם זאת, על התלמידים לשים לב לשלוש אלקטרודות בלבד: מודולטור (גליל בקרה) 5, אנודה ראשונה 4 ואנודה שנייה 3. המודולטור הוא אלקטרודה צינורית שעליה מופעל פוטנציאל שלילי ביחס לקתודה. בשל כך, אלומת האלקטרונים העוברת דרך המאפנן תידחס לקרן צרה (קרן) ותכוון על ידי השדה החשמלי דרך החור באנודה לכיוון המסך. על ידי הגדלת או הקטנה של הפוטנציאל של אלקטרודת הבקרה, ניתן לווסת את מספר האלקטרונים בקרן, כלומר, את עוצמת (בהירות) זוהר המסך. באמצעות אנודות נוצר לא רק שדה מאיץ (מובטחת האצת אלקטרונים), אלא על ידי שינוי הפוטנציאל של אחד מהם ניתן למקד בצורה מדויקת יותר את אלומת האלקטרונים על המסך ולקבל חדות גדולה יותר של נקודת האור. בדרך כלל, המיקוד מתבצע על ידי שינוי הפוטנציאל של האנודה הראשונה, הנקרא מיקוד.

אלומת האלקטרונים, היוצאת מהחור באנודה, עוברת בין שני זוגות של לוחות סטייה 1,2 ופוגעת במסך, וגורמת לו להאיר.

על ידי הפעלת מתח על לוחות ההסטה, ניתן להסיט את האלומה ולהסיט את הנקודה הזוהרת ממרכז המסך. הגודל והכיוון של ההטיה תלויים במתח המופעל על הלוחות ובקוטביות של הלוחות. הטבלה מציגה את המקרה כאשר מתח מופעל רק על לוחות אנכיים 2. עם הקוטביות המצוינת של הלוחות, אלומת האלקטרונים מוסטת ימינה בהשפעת כוחות השדה החשמלי. אם מופעל מתח על לוחות אופקיים 1, הקרן תעבור בכיוון האנכי.

בחלק התחתון של הטבלה מוצגת שיטה לשליטה בקרן באמצעות שדה מגנטי שנוצר על ידי שני סלילים ניצבים זה לזה (כל סליל מחולק לשני חלקים), שלציריהם יש כיוונים אנכיים ואופקיים. הטבלה מציגה את המקרה כאשר אין זרם בסליל האופקי והסליל האנכי מספק תזוזה של קרן רק בכיוון האופקי.

השדה המגנטי של הסליל האופקי גורם להזזת האלומה בכיוון האנכי. הפעולה המשולבת של השדות המגנטיים של שני הסלילים מבטיחה שהקרן נעה על פני כל המסך.

צינורות מגנטיים משמשים בטלוויזיות.

כיצד פועל שפופרת קרן קתודית?

צינורות קרני קתודה הם מכשירי ואקום חשמליים שבהם נוצרת אלומת אלקטרונים בחתך רוחב קטן, וניתן להסיט את אלומת האלקטרונים לכיוון הרצוי ולפגוע במסך זוהר לגרום לה להאיר (איור 5.24). שפופרת קרן קתודית היא ממיר אלקטרוני-אופטי הממיר אות חשמלי לתמונה המתאימה לו בצורה של תנודה פעימה המשוחזרת על מסך הצינור. אלומת האלקטרונים נוצרת בזרקור אלקטרונים (או אקדח אלקטרונים), המורכב מקתודה ואלקטרודות ממקדות. אלקטרודת המיקוד הראשונה, נקראת גם אִפְנָן, פועל כרשת הטיה שלילית המכוונת אלקטרונים לכיוון ציר הצינור. שינוי מתח הטיית הרשת משפיע על מספר האלקטרונים, ולכן על בהירות התמונה המתקבלת על המסך. מאחורי המאפנן (לכיוון המסך) נמצאות האלקטרודות הבאות, שתפקידן למקד ולהאיץ את האלקטרונים. הם פועלים על העיקרון של עדשות אלקטרוניות. אלקטרודות המאצות מיקוד נקראות אנודותומופעל עליהם מתח חיובי. בהתאם לסוג הצינור, מתחי האנודה נעים בין כמה מאות וולט לכמה עשרות קילו-וולט.

אורז. 5.24. ייצוג סכמטי של שפופרת קרן קתודית:

1 - קתודה; 2 - אנודה I: 3 - אנודה II; 4 - לוחות סטייה אופקית; 5 - קרן אלקטרונים; 6 - מסך; 7 - לוחות סטיה אנכיים; 8 - אפנן

בחלק מהצינורות ממוקדת האלומה באמצעות שדה מגנטי באמצעות סלילים הממוקמים מחוץ למנורה, במקום אלקטרודות הממוקמות בתוך הצינור, היוצרות שדה חשמלי ממקד. הסטת אלומה מתבצעת גם בשתי שיטות: באמצעות שדה חשמלי או מגנטי. במקרה הראשון, לוחות סטייה מונחים בצינור, במקרה השני, סלילי סטייה מותקנים מחוץ לצינור. כדי להסטות בכיוונים אופקיים ואנכיים, משתמשים בלוחות (או סלילים) של סטיית קרן אנכית או אופקית.

מסך הצינור מכוסה מבפנים בחומר - זרחן, שזוהר בהשפעת הפצצת אלקטרונים. זרחנים שונים בצבעי זוהר שונים ובזמני זוהר שונים לאחר הפסקת העירור, מה שנקרא זמן זוהר לאחר. בדרך כלל זה נע בין שבריר שנייה למספר שעות, תלוי במטרת הצינור.

משימות עבודה

1. היכרות כללית עם עיקרון התכנון וההפעלה של אוסילוסקופים אלקטרוניים,
2. קביעת רגישות האוסילוסקופ,
3. ביצוע מספר מדידות במעגל זרם חילופין באמצעות אוסילוסקופ.

מידע כללי על תכנון ותפעול של אוסילוסקופ אלקטרוני

באמצעות הקתודה של שפופרת הקרן הקתודית של האוסילוסקופ נוצרת זרימת אלקטרונים, שנוצרת בצינור לכדי אלומה צרה המכוונת לכיוון המסך. קרן אלקטרונים הממוקדת במסך הצינור גורמת לכתם זוהר בנקודת הפגיעה, שבהירותו תלויה באנרגיית הקרן (המסך מצופה בהרכב מאיר מיוחד שזוהר בהשפעת קרן האלקטרונים). קרן האלקטרונים היא כמעט חסרת אינרציה, כך שניתן להזיז את כתם האור כמעט מיידי לכל כיוון על פני המסך אם מפעילים שדה חשמלי על קרן האלקטרונים. השדה נוצר באמצעות שני זוגות של לוחות מקבילים למישור הנקראים לוחות מסיט. האינרציה הנמוכה של הקרן מאפשרת לצפות בתהליכים המשתנים במהירות בתדר של 10 9 הרץ או יותר.

בהתחשב באוסילוסקופים קיימים, שונים בעיצוב ובמטרה, ניתן לראות שהתרשים הפונקציונלי שלהם זהה בערך. הצמתים העיקריים והחובה צריכים להיות:

שפופרת קרן קתודית לתצפית חזותית בתהליך הנחקר;

ספקי כוח כדי להשיג את המתחים הדרושים המסופקים לאלקטרודות הצינור;

מכשיר לכוונון בהירות, מיקוד והסטת אלומה;

מחולל סריקה להזזת קרן האלקטרונים (ובהתאם, הנקודה הזוהרת) על פני מסך הצינור במהירות מסוימת;

מגברים (ומנחתים) המשמשים להגברה או הנחתה של המתח של האות הנבדק אם זה לא מספיק כדי להסיט באופן ניכר את האלומה על מסך הצינור או, להיפך, גבוה מדי.

מכשיר שפופרת קרן קתודית

קודם כל, בואו ניקח בחשבון את המכשיר של שפופרת קרן קתודית (איור 36.1). בדרך כלל זהו בקבוק זכוכית 3, מפונה לוואקום גבוה. בחלקו הצר ישנה קתודה מחוממת 4, ממנה נפלטים אלקטרונים עקב פליטה תרמיונית מערכת של אלקטרודות גליליות 5, 6, 7 ממקדת אלקטרונים לתוך קרן צרה 12 ושולטת בעוצמתה. לאחר מכן שני זוגות של לוחות סטייה 8 ו-9 (אופקיים ואנכיים) ולבסוף, מסך 10 - החלק התחתון של נורה 3, מצופה בהרכב זוהר, שבגללו נראית עקבות אלומת האלקטרונים.

הקתודה כוללת חוט טונגסטן - מחמם 2, הממוקם בצינור צר, שקצהו (כדי להפחית את פונקציית עבודת האלקטרונים) מכוסה בשכבה של תחמוצת בריום או סטרונציום ומהווה למעשה מקור זרימת האלקטרונים.

תהליך עיצוב האלקטרונים לקרן צרה באמצעות שדות אלקטרוסטטיים דומה במובנים רבים להשפעה של עדשות אופטיות על קרן אור. לכן, מערכת האלקטרודות 5,6,7 נקראת מכשיר אלקטרו-אופטי.

אלקטרודה 5 (אפנן) בצורת גליל סגור עם חור צר נמצאת תחת פוטנציאל שלילי קל ביחס לקתודה ומבצעת פונקציות דומות לרשת הבקרה של צינור אלקטרונים. על ידי שינוי גודל המתח השלילי על האלקטרודה המווסתת או הבקרה, ניתן לשנות את מספר האלקטרונים העוברים דרך החור שלה. לכן, באמצעות אלקטרודה מווסת, אתה יכול לשלוט על בהירות הקרן על המסך. הפוטנציומטר השולט בכמות המתח השלילי במאפנן מוצג בפאנל הקדמי של האוסילוסקופ עם הכיתוב "בהירות".

מערכת של שני צילינדרים קואקסיאליים 6 ו-7, הנקראת האנודה הראשונה והשנייה, משמשת להאצה ומיקוד הקרן. השדה האלקטרוסטטי במרווח בין האנודה הראשונה והשנייה מכוון בצורה כזו שהוא מסיט שוב ​​את המסלולים המתפצלים של אלקטרונים לכיוון ציר הגליל, בדומה ל מערכת אופטיתשל שתי עדשות פועלות על אלומת אור מתפצלת. במקרה זה, הקתודה 4 והאפנן 5 מהווים את עדשת האלקטרון הראשונה, ועדשת אלקטרונים נוספת מתאימה לאנודה הראשונה והשנייה.

כתוצאה מכך, אלומת האלקטרונים ממוקדת בנקודה שאמורה להיות במישור המסך, מה שמתאפשר עם בחירה מתאימה של הפרש הפוטנציאלים בין האנודה הראשונה והשנייה. כפתור הפוטנציומטר המווסת את המתח הזה ממוקם בפאנל הקדמי של האוסילוסקופ עם הכיתוב "פוקוס".

כאשר קרן אלקטרונים פוגעת במסך, נוצרת עליו נקודה זוהרת מוגדרת בחדות (המקבילה לחתך הרוחב של הקרן), שבהירותה תלויה במספר ובמהירות האלקטרונים בקרן. רובאנרגיית האלומה בעת הפצצת המסך הופכת לאנרגיה תרמית. כדי למנוע שריפה דרך הציפוי הזוהר, בהירות גבוהה אסורה עם אלומת אלקטרונים נייחת. הקרן מוסטת באמצעות שני זוגות של לוחות מקבילים למישור 8 ו-9 הממוקמים בזוויות ישרות זה לזה.

אם יש הבדל פוטנציאל על הלוחות של זוג אחד, שדה חשמלי אחיד ביניהם מסיט את מסלול קרן האלקטרונים בהתאם לגודל ולסימן של שדה זה. חישובים מראים שכמות הסטת האלומה על מסך הצינור ד(במילימטרים) הקשורים למתח הלוחות U Dומתח באנודה השנייה Ua 2(בוולט) כדלקמן.