Grande encyclopédie du pétrole et du gaz. Tube cathodique (CRT)

Utilisé à la fois en émission et en réception, le tube cathodique est équipé d'un dispositif qui émet un faisceau d'électrons, ainsi que de dispositifs qui contrôlent son intensité, sa focalisation et sa déviation. Toutes ces opérations sont décrites ici. En conclusion, le professeur Radiol se penche sur l'avenir de la télévision.

Alors, mon cher Neznaikin, je dois vous expliquer le dispositif et les principes de fonctionnement du tube cathodique, tel qu'il est utilisé dans les émetteurs et récepteurs de télévision.

Le tube cathodique existait bien avant l'avènement de la télévision. Il était utilisé dans les oscilloscopes - des instruments de mesure qui vous permettent de voir visuellement les formes de tensions électriques.

canon à électrons

Le tube cathodique comporte une cathode, généralement à chauffage indirect, qui émet des électrons (fig. 176). Ces derniers sont attirés par l'anode qui a un potentiel positif par rapport à la cathode. L'intensité du flux d'électrons est contrôlée par le potentiel d'une autre électrode installée entre la cathode et l'anode. Cette électrode s'appelle un modulateur, a la forme d'un cylindre, enfermant partiellement la cathode, et dans son fond il y a un trou à travers lequel passent les électrons.

Riz. 176. Canon à tube cathodique émettant un faisceau d'électrons. je suis le filament; K - cathode; M - modulateur ; A est l'anode.

Je sens que vous éprouvez maintenant une certaine insatisfaction à mon égard. « Pourquoi ne m'a-t-il pas dit que ce n'était qu'une triode ?! - peut-être, pensez-vous. En fait, le modulateur joue le même rôle que la grille dans la triode. Et ces trois électrodes forment ensemble un pistolet électrique. Pourquoi? Est-ce qu'elle tire sur quelque chose ? Oui. Un trou est pratiqué dans l'anode par lequel passe une partie importante des électrons attirés par l'anode.

Dans l'émetteur, le faisceau d'électrons "voit" les différents éléments de l'image en parcourant la surface photosensible sur laquelle cette image est projetée. Au niveau du récepteur, le faisceau crée une image sur un écran fluorescent.

Nous reviendrons plus en détail sur ces fonctionnalités un peu plus tard. Et maintenant, je dois vous présenter deux problèmes principaux : comment le faisceau d'électrons est concentré et comment il est forcé de dévier pour s'assurer que tous les éléments de l'image sont visibles.

Méthodes de mise au point

La mise au point est nécessaire pour que la section transversale du faisceau au point de contact avec l'écran ne dépasse pas la taille de l'élément d'image. Le faisceau à ce point de contact est généralement appelé un spot.

Pour que la tache soit suffisamment petite, le faisceau doit passer à travers une lentille électronique. C'est le nom d'un appareil qui utilise des champs électriques ou magnétiques et agit sur un faisceau d'électrons de la même manière qu'une lentille de verre biconvexe sur des rayons lumineux.

Riz. 177. En raison de l'action de plusieurs anodes, le faisceau d'électrons est focalisé sur un point de l'écran.

Riz. 178. La focalisation d'un faisceau d'électrons est assurée par un champ magnétique créé par une bobine à laquelle est appliquée une tension constante.

Riz. 179. Déviation d'un faisceau d'électrons par un champ alternatif.

Riz. 180. Deux paires de plaques vous permettent de dévier le faisceau d'électrons dans les directions verticale et horizontale.

Riz. 181. Une sinusoïde sur l'écran d'un oscilloscope électronique, dans laquelle une tension alternative est appliquée aux plaques déflectrices horizontales, et une tension linéaire de même fréquence est appliquée aux plaques verticales.

La focalisation est réalisée par des lignes électriques, pour lesquelles une seconde (également munie d'un trou) est installée derrière la première anode, à laquelle est appliqué un potentiel plus élevé. Vous pouvez également en installer une troisième derrière la seconde anode et lui appliquer un potentiel encore plus élevé qu'à la seconde. La différence de potentiel entre les anodes traversées par le faisceau d'électrons affecte les électrons comme des lignes de force électriques allant d'une anode à l'autre. Et cette action tend à diriger vers l'axe du faisceau tous les électrons dont la trajectoire a dévié (fig. 177).

Les potentiels anodiques des tubes cathodiques utilisés en télévision atteignent souvent plusieurs dizaines de milliers de volts. L'amplitude des courants d'anode, au contraire, est très faible.

D'après ce qui a été dit, vous devez comprendre que la puissance qui doit être donnée dans le tube n'a rien de surnaturel.

Le faisceau peut également être focalisé en exposant le flux d'électrons au champ magnétique créé par le courant traversant la bobine (Fig. 178).

Déviation par champs électriques

Ainsi, nous avons réussi à tellement focaliser le faisceau que sa tache sur l'écran a des dimensions minuscules. Cependant, un point fixe au centre de l'écran ne donne aucun utilisation pratique. Vous devez faire passer le spot par des lignes alternées des deux demi-cadres, comme Luboznaikin vous l'a expliqué lors de votre dernière conversation.

Comment faire en sorte que le spot dévie, d'une part, horizontalement, pour qu'il parcoure rapidement les lignes, et, d'autre part, verticalement, pour que le spot se déplace d'une ligne impaire à la prochaine impaire, ou d'une paire à la suivante paire ? De plus, il faut prévoir un retour très rapide de la fin d'une ligne au début de celle que le spot doit parcourir. Lorsque le spot termine la dernière ligne d'une demi-trame, il doit remonter très rapidement et reprendre sa position d'origine au début de la première ligne de la demi-trame suivante.

Dans ce cas, la déviation du faisceau d'électrons peut également être réalisée en modifiant les champs électriques ou magnétiques. Plus tard, vous apprendrez quelle forme doivent avoir les tensions ou les courants qui contrôlent le balayage et comment les obtenir. Et maintenant, voyons comment les tubes sont disposés, dont la déviation est effectuée par des champs électriques.

Ces champs sont créés en appliquant une différence de potentiel entre deux plaques métalliques situées de part et d'autre du faisceau. On peut dire que les plaques sont des plaques de condensateur. Le revêtement devenu positif attire les électrons et celui qui est devenu négatif les repousse (Fig. 179).

Vous comprendrez facilement que deux plaques horizontales déterminent la déviation du faisceau d'électrons mais la verticale. Pour déplacer le faisceau horizontalement, vous devez utiliser deux plaques situées verticalement (Fig. 180).

Les oscilloscopes utilisent simplement cette méthode de déviation ; des plaques horizontales et verticales y sont installées. Des contraintes périodiques sont appliquées aux premières, dont la forme peut être déterminée - ces contraintes dévient la tache verticalement. Une tension est appliquée aux plaques verticales, qui dévie le spot horizontalement à une vitesse constante et le ramène presque instantanément au début de la ligne.

Dans le même temps, la courbe qui apparaît à l'écran affiche l'allure de l'évolution de la tension étudiée. Au fur et à mesure que la tache se déplace de gauche à droite, la contrainte en question la fait monter ou descendre selon ses valeurs instantanées. Si vous considérez la tension alternative de cette manière, vous verrez une belle courbe sinusoïdale sur l'écran du tube cathodique (Fig. 181).

Fluorescence de l'écran

Et maintenant, il est temps de vous expliquer que l'écran d'un tube à rayons cathodiques est recouvert à l'intérieur d'une couche de substance fluorescente. C'est le nom d'une substance qui brille sous l'influence des impacts d'électrons. Plus ces impacts sont puissants, plus la luminosité qu'ils provoquent est élevée.

Ne confondez pas la fluorescence avec la phosphorescence. Cette dernière est inhérente à une substance qui, sous l'influence de la lumière du jour ou de la lumière des lampes électriques, devient elle-même lumineuse. C'est ainsi que les aiguilles de votre réveil brillent la nuit.

Les téléviseurs sont équipés de tubes cathodiques dont l'écran est constitué d'une couche fluorescente translucide. Sous l'influence de faisceaux d'électrons, cette couche devient lumineuse. Dans les téléviseurs noir et blanc, la lumière ainsi produite est blanche. Quant aux téléviseurs couleur, la couche fluorescente qu'ils contiennent est constituée de 1 500 000 éléments, dont un tiers émet de la lumière rouge, un autre tiers brille en bleu et le dernier tiers en vert.

Riz. 182. Sous l'influence champ magnétique aimant (flèches fines), les électrons sont déviés dans une direction perpendiculaire à celui-ci (flèches épaisses).

Riz. 183. Les bobines qui créent des champs magnétiques assurent la déviation du faisceau d'électrons.

Riz. 184. À mesure que l'angle de déviation augmente, le tube est raccourci.

Riz. 185. Placement de la couche conductrice nécessaire à l'évacuation des électrons primaires et secondaires de l'écran vers le circuit externe.

Plus tard, il vous sera expliqué comment les combinaisons de ces trois couleurs permettent d'obtenir toute la gamme des couleurs les plus diverses, y compris la lumière blanche.

Déviation magnétique

Revenons au problème de la déviation du faisceau d'électrons. Je vous ai décrit une méthode basée sur l'évolution des champs électriques. Actuellement, les tubes à rayons cathodiques de télévision utilisent la déviation du faisceau par des champs magnétiques. Ces champs sont créés par des électroaimants situés à l'extérieur du tube.

Permettez-moi de vous rappeler que les lignes de champ magnétique ont tendance à dévier les électrons dans une direction qui forme un angle droit avec eux. Par conséquent, si les pôles d'aimantation sont situés à gauche et à droite du faisceau d'électrons, alors les lignes de force vont dans une direction horizontale et dévient les électrons de haut en bas.

Et les pôles situés au-dessus et au-dessous du tube déplacent le faisceau d'électrons horizontalement (Fig. 182). En faisant passer des courants alternatifs de la forme appropriée à travers de tels aimants, le faisceau est obligé d'effectuer le trajet requis d'un balayage complet des images.

Ainsi, comme vous pouvez le voir, le tube cathodique est entouré de nombreuses bobines. Autour de lui se trouve un solénoïde qui assure la focalisation du faisceau d'électrons. Et la déviation de ce faisceau est contrôlée par deux paires de bobines: dans l'une, les spires sont situées dans le plan horizontal et dans l'autre - dans le plan vertical.La première paire de bobines dévie les électrons de droite à gauche, la seconde - de haut en bas (Fig. 183).

L'angle de déviation du faisceau par rapport à l'axe du tube ne dépassait pas auparavant , alors que la déviation totale du faisceau était de 90°. Aujourd'hui, les tubes sont fabriqués avec une déviation totale du faisceau allant jusqu'à 110°. De ce fait, la longueur du tube a diminué, ce qui a permis de fabriquer des téléviseurs de plus petit volume, car la profondeur de leur boîtier a diminué (Fig. 184).

Retour d'électrons

Vous vous demandez peut-être quel est le chemin final des électrons frappant la couche fluorescente de l'écran. Sachez donc que ce chemin se termine par un coup qui provoque l'émission d'électrons secondaires. Il est absolument inacceptable que l'écran accumule des électrons primaires et secondaires, car leur masse créerait une charge négative, qui commencerait à repousser d'autres électrons émis par le canon à électrons.

Pour éviter une telle accumulation d'électrons, les parois extérieures du ballon allant de l'écran à l'anode sont recouvertes d'une couche conductrice. Ainsi, les électrons arrivant sur la couche fluorescente sont attirés par l'anode, qui a un potentiel positif très élevé, et sont absorbés (fig. 185).

Le contact d'anode est ramené à la paroi latérale du tube, tandis que toutes les autres électrodes sont reliées aux broches de l'embase située à l'extrémité du tube opposée à l'écran.

Y a-t-il un risque d'explosion ?

Une autre question est sans doute née dans votre cerveau. Vous devez vous demander à quel point l'atmosphère exerce une pression sur ces gros tubes à vide qui se trouvent dans les téléviseurs. Vous savez qu'au niveau de la surface terrestre, la pression atmosphérique est d'environ . La surface de l'écran, dont la diagonale est de 61 cm, est de . Cela signifie que l'air pousse contre cet écran avec une force de . Si l'on prend en compte le reste de la surface du ballon dans ses parties coniques et cylindriques, alors on peut dire que le tube peut supporter une pression totale supérieure à 39-103 N.

Les sections convexes du tube sont plus faciles que les sections plates, résistent haute pression. Par conséquent, les tubes antérieurs étaient fabriqués avec un écran très convexe. De nos jours, nous avons appris à fabriquer des écrans suffisamment solides pour que même à plat, ils résistent avec succès à la pression de l'air. Par conséquent, le risque d'une explosion dirigée vers l'intérieur est exclu. J'ai délibérément dit une explosion vers l'intérieur, pas seulement une explosion, car si un tube à rayons cathodiques se brise, ses fragments se précipitent vers l'intérieur.

Dans les téléviseurs anciens, par précaution, un écran épais était installé devant l'écran. verre de protection. Actuellement faire sans elle.

Écran plat du futur

Vous êtes jeune, Neznaykin. L'avenir s'ouvre devant vous ; vous verrez l'évolution et les progrès de l'électronique dans tous les domaines. Il viendra sûrement un jour à la télévision où le tube cathodique du téléviseur sera remplacé par un écran plat. Un tel écran sera accroché au mur comme une simple image. Et tous les circuits de la partie électrique du téléviseur, grâce à la microminiaturisation, seront placés dans le cadre de cette image.

L'utilisation de circuits intégrés permettra de minimiser la taille des nombreux circuits qui composent la partie électrique du téléviseur. L'utilisation des circuits intégrés est déjà largement répandue.

Et enfin, si tous les boutons et boutons de contrôle du téléviseur doivent être placés sur le cadre entourant l'écran, il est fort probable que des télécommandes seront utilisées pour contrôler le téléviseur. Sans se lever de sa chaise, le téléspectateur pourra basculer le téléviseur d'un programme à l'autre, modifier la luminosité et le contraste de l'image et le volume du son. Pour cela, il aura à portée de main un petit boitier qui émet des ondes électromagnétiques ou des ultrasons qui amèneront le téléviseur à effectuer toutes les commutations et réglages nécessaires. Cependant, de tels dispositifs existent déjà, mais ne se sont pas encore généralisés...

Et maintenant de retour du futur au présent. Je laisse à Luboznaikin le soin de vous expliquer comment les tubes à rayons cathodiques sont actuellement utilisés pour transmettre et recevoir des images de télévision.

Depuis 1902, Boris Lvovich Rosing travaille avec la pipe de Brown. Le 25 juillet 1907, il dépose l'invention "Méthode de transmission électrique d'images à distance". Le faisceau a été balayé dans le tube par des champs magnétiques et le signal a été modulé (la luminosité a changé) à l'aide d'un condensateur qui pouvait dévier le faisceau verticalement, modifiant ainsi le nombre d'électrons passant à l'écran à travers le diaphragme. Le 9 mai 1911, lors d'une réunion de la Société technique russe, Rosing a démontré la transmission d'images télévisées de simples formes géométriques et les recevoir avec lecture sur l'écran CRT.

Au début et au milieu du XXe siècle, Vladimir Zworykin, Allen Dumont et d'autres ont joué un rôle important dans le développement du CRT.

Classification

Selon la méthode de déviation du faisceau d'électrons, tous les CRT sont divisés en deux groupes: à déviation électromagnétique (CRT indicateurs et kinéscopes) et à déviation électrostatique (CRT oscillographiques et une très petite partie des CRT indicateurs).

Selon la capacité de stocker l'image enregistrée, les CRT sont divisés en tubes sans mémoire et en tubes avec mémoire (indicateur et oscilloscope), dont la conception prévoit des éléments de mémoire spéciaux (nœuds), à l'aide desquels une image une fois enregistrée peut être lu plusieurs fois.

Selon la couleur de la lueur de l'écran, les CRT sont divisés en monochrome et multicolore. Le monochrome peut avoir couleur différente lueur : blanc, vert, bleu, rouge et autres. Les multicolores sont divisés selon le principe d'action en deux couleurs et trois couleurs. CRT bicolores à indicateur, dont la couleur de la lueur de l'écran change soit en raison de la commutation haute tension, soit en raison d'une modification de la densité de courant du faisceau d'électrons. Tricolore (selon les couleurs primaires) - kinéscopes de couleur, dont la lueur multicolore de l'écran est assurée par des conceptions spéciales du système optique électronique, du masque de séparation des couleurs et de l'écran.

Les CRT oscillographiques sont subdivisés en tubes basse fréquence et micro-ondes. Dans les conceptions de ces derniers, un système assez complexe de déviation du faisceau d'électrons est utilisé.

Les kinéscopes sont divisés en télévision, moniteur et projection (utilisés dans les vidéoprojecteurs). Les kinéscopes de moniteur ont un pas de masque plus petit que ceux de la télévision, et les kinéscopes de projection ont une luminosité d'écran accrue. Ils sont monochromes et ont du rouge, du vert et Couleur bleue lueur de l'écran.

Appareil et principe de fonctionnement

Principes généraux

Dispositif de kinéscope noir et blanc

dans un ballon 9 un vide profond est créé - l'air est d'abord pompé, puis toutes les parties métalliques du kinéscope sont chauffées par un inducteur pour libérer les gaz absorbés, un getter est utilisé pour absorber progressivement l'air restant.

Pour créer un faisceau d'électrons 2 , un dispositif appelé canon à électrons est utilisé. Cathode 8 chauffé par un filament 5 , émet des électrons. Pour augmenter l'émission d'électrons, la cathode est recouverte d'une substance à faible travail d'extraction (les plus grands fabricants de CRT utilisent pour cela leurs propres technologies brevetées). En changeant la tension à l'électrode de commande ( modulateur) 12 vous pouvez modifier l'intensité du faisceau d'électrons et, par conséquent, la luminosité de l'image (il existe également des modèles avec contrôle cathodique). En plus de l'électrode de commande, le pistolet des CRT modernes contient une électrode de focalisation (jusqu'en 1961, la focalisation électromagnétique était utilisée dans les kinéscopes domestiques à l'aide d'une bobine de focalisation 3 cœur 11 ), conçu pour focaliser un point sur l'écran du kinéscope vers un point, une électrode d'accélération pour une accélération supplémentaire des électrons dans le pistolet et l'anode. Après avoir quitté le canon, les électrons sont accélérés par l'anode 14 , qui est un revêtement métallisé de la surface intérieure du cône du kinéscope, relié à l'électrode du pistolet du même nom. Dans les kinéscopes couleur avec un écran électrostatique interne, il est connecté à l'anode. Dans un certain nombre de kinéscopes des premiers modèles, tels que 43LK3B, le cône était en métal et représentait l'anode par lui-même. La tension à l'anode est comprise entre 7 et 30 kilovolts. Dans un certain nombre de CRT oscillographiques de petite taille, l'anode n'est qu'une des électrodes du canon à électrons et est alimentée par des tensions pouvant atteindre plusieurs centaines de volts.

Ensuite, le faisceau traverse le système de déviation 1 , qui peut changer la direction du faisceau (la figure montre un système de déviation magnétique). Dans les téléviseurs CRT, un système de déviation magnétique est utilisé car il fournit de grands angles de déviation. Dans les oscilloscopes CRT, un système de déviation électrostatique est utilisé car il fournit une réponse plus rapide.

Le faisceau d'électrons frappe l'écran 10 recouvert de phosphore 4 . Suite au bombardement d'électrons, le luminophore brille et un point de luminosité variable se déplaçant rapidement crée une image sur l'écran.

Le luminophore acquiert une charge négative des électrons et l'émission secondaire commence - le luminophore lui-même commence à émettre des électrons. En conséquence, le tube entier acquiert une charge négative. Pour éviter cela, sur toute la surface du tube, il y a une couche d'aquadag reliée à l'anode - un mélange conducteur à base de graphite ( 6 ).

Le kinéscope est connecté par les fils 13 et prise haute tension 7 .

Dans les téléviseurs noir et blanc, la composition du luminophore est sélectionnée de manière à ce qu'il brille dans une couleur grise neutre. Dans les terminaux vidéo, les radars, etc., le luminophore est souvent rendu jaune ou vert pour réduire la fatigue oculaire.

Angle de déviation du faisceau

L'angle de déviation du faisceau CRT est l'angle maximal entre deux positions possibles du faisceau d'électrons à l'intérieur de l'ampoule, à laquelle une tache lumineuse est encore visible sur l'écran. Le rapport entre la diagonale (diamètre) de l'écran et la longueur du CRT dépend de l'angle. Pour les CRT oscillographiques, il est généralement jusqu'à 40 °, ce qui est associé à la nécessité d'augmenter la sensibilité du faisceau aux effets des plaques déflectrices et d'assurer la linéarité de la caractéristique de déviation. Pour les premiers kinéscopes de télévision soviétiques à écran rond, l'angle de déviation était de 50 °, pour les kinéscopes en noir et blanc des versions ultérieures, il était de 70 °, à partir des années 1960, il est passé à 110 ° (l'un des premiers kinéscopes de ce type - 43LK9B). Pour les kinéscopes couleur domestiques, il est de 90°.

Avec une augmentation de l'angle de déviation du faisceau, les dimensions et la masse du kinéscope diminuent cependant :

• la puissance consommée par les nœuds de balayage augmente. Pour résoudre ce problème, le diamètre du col du kinéscope a été réduit, ce qui a toutefois nécessité une modification de la conception du canon à électrons.
• les exigences en matière de précision de fabrication et d'assemblage du système de déviation augmentent, ce qui a été mis en œuvre en assemblant le kinéscope avec le système de déviation en un seul module et en l'assemblant en usine.
• le nombre d'éléments nécessaires à la mise en place de la géométrie du raster et des informations augmente.

Tout cela a conduit au fait que les kinéscopes à 70 degrés sont encore utilisés dans certaines régions. De plus, un angle de 70 ° continue d'être utilisé dans les kinéscopes noir et blanc de petite taille (par exemple, 16LK1B), où la longueur ne joue pas un rôle aussi important.

Piège à ions

Puisqu'il est impossible de créer un vide parfait à l'intérieur d'un CRT, certaines molécules d'air restent à l'intérieur. Lors de la collision avec des électrons, des ions se forment à partir d'eux, qui, ayant une masse plusieurs fois supérieure à la masse des électrons, ne dévient pratiquement pas, brûlant progressivement le phosphore au centre de l'écran et formant la soi-disant tache ionique. Pour lutter contre cela, jusqu'au milieu des années 1960, le principe du «piège à ions» était utilisé: l'axe du canon à électrons était situé à un certain angle par rapport à l'axe du kinéscope, et un aimant réglable situé à l'extérieur fournissait un champ qui faisait tourner l'électron couler vers l'axe. Des ions massifs, se déplaçant en ligne droite, sont tombés dans le véritable piège.

Cependant, cette construction a obligé à augmenter le diamètre du col du kinéscope, ce qui a entraîné une augmentation puissance requise dans les bobines du système déflecteur.

Au début des années 1960, une nouvelle façon de protéger le luminophore est mise au point : aluminiser l'écran, en plus, ce qui permet de doubler la luminosité maximale du kinéscope, et la nécessité d'un piège à ions disparaît.

Retard dans l'application de la tension à l'anode ou au modulateur

Dans un téléviseur dont le balayage horizontal est effectué sur des lampes, la tension à l'anode du kinéscope n'apparaît qu'après que la lampe de sortie à balayage horizontal et la diode d'amortissement se sont réchauffées. La lueur du kinéscope à ce moment a le temps de se réchauffer.

L'introduction de circuits entièrement semi-conducteurs dans les nœuds de balayage horizontal a créé le problème de l'usure accélérée des cathodes du kinéscope en raison de la tension appliquée à l'anode du kinéscope simultanément à la mise sous tension. Pour lutter contre ce phénomène, des nœuds amateurs ont été développés qui fournissent un retard dans l'alimentation en tension de l'anode ou du kinéscope modulateur. Fait intéressant, dans certains d'entre eux, malgré le fait qu'ils soient destinés à être installés dans des téléviseurs entièrement semi-conducteurs, un tube radio est utilisé comme élément de retard. Plus tard, des téléviseurs ont commencé à être produits production industrielle, dans lequel un tel délai est initialement prévu.

Analyse

Pour créer une image sur l'écran, le faisceau d'électrons doit constamment passer sur l'écran à haute fréquence - au moins 25 fois par seconde. Ce processus est appelé balayer. Il existe plusieurs façons de numériser une image.

Balayage raster

Le faisceau d'électrons traverse tout l'écran en rangées. Il y a deux options :

• 1-2-3-4-5-… (balayage progressif) ;
• 1-3-5-7-… puis 2-4-6-8-… (entrelacé).

Déballage de vecteur

Le faisceau d'électrons se déplace le long des lignes de l'image. Le balayage vectoriel a été utilisé dans la console de jeu Vectrex.

Balayage sur l'écran radar

Dans le cas de l'utilisation d'un écran à vue surround, le soi-disant. typotron, le faisceau d'électrons passe le long des rayons de l'écran (l'écran a la forme d'un cercle). Les informations de service dans la plupart des cas (chiffres, lettres, signes topographiques) sont déployées en plus via la matrice de signes (située dans le canon à faisceau d'électrons).

Kinéscopes couleur

Appareil de kinéscope couleur. 1 - Canons à électrons. 2 - Faisceaux d'électrons. 3 - Bobine de focalisation. 4 - Bobines déflectrices. 5 - Anode. 6 - Masque, grâce auquel le faisceau rouge frappe le luminophore rouge, etc. 7 - Grains rouges, verts et bleus du luminophore. 8 - Masque et grains de phosphore (agrandis).

Un kinéscope couleur diffère d'un noir et blanc en ce qu'il a trois pistolets - "rouge", "vert" et "bleu" ( 1 ). En conséquence, sur l'écran 7 trois types de phosphore sont appliqués dans un certain ordre - rouge, vert et bleu ( 8 ).

Selon le type de masque utilisé, les pistolets dans le col du kinéscope sont disposés en forme de delta (aux coins d'un triangle équilatéral) ou planaire (sur la même ligne). Certaines électrodes du même nom provenant de différents canons à électrons sont reliées par des conducteurs à l'intérieur du kinéscope. Ce sont des électrodes accélératrices, des électrodes de focalisation, des réchauffeurs (connectés en parallèle) et, souvent, des modulateurs. Une telle mesure est nécessaire pour économiser le nombre de sorties du kinéscope, du fait de la taille limitée de son col.

Seul le faisceau du pistolet rouge frappe le luminophore rouge, seul le faisceau du pistolet vert frappe le luminophore vert, etc. Ceci est réalisé par le fait qu'une grille métallique est installée entre les pistolets et l'écran, appelée masque (6 ). Dans les kinéscopes modernes, le masque est en Invar, une nuance d'acier à faible coefficient de dilatation thermique.

Types de masques

Il existe deux types de masques :

Il n'y a pas de leader clair parmi ces masques : le masque d'ombre fournit des lignes de haute qualité, le masque d'ouverture fournit des couleurs plus saturées et une grande efficacité. Slotted combine les avantages de l'ombre et de l'ouverture, mais est sujet au moiré.

Plus les éléments luminophores sont petits, plus la qualité d'image que le tube est capable de produire est élevée. Un indicateur de qualité d'image est masque étape.

• Pour un réseau d'ombre, le pas de masque est la distance entre deux trous de masque les plus proches (respectivement, la distance entre deux éléments luminophores les plus proches de la même couleur).
• Pour les réseaux d'ouverture et de fentes, le pas de masque est défini comme la distance horizontale entre les fentes de masque (respectivement, la distance horizontale entre les bandes verticales d'un luminophore de la même couleur).

Dans les moniteurs CRT modernes, le pas du masque est au niveau de 0,25 mm. Les kinéscopes de télévision, qui sont vus de plus loin, utilisent des pas de l'ordre de 0,8 mm.

convergence des rayons

Étant donné que le rayon de courbure de l'écran est bien supérieur à la distance qui le sépare du système optique électronique jusqu'à l'infini dans les kinéscopes plats, et sans l'utilisation de mesures spéciales, le point d'intersection des rayons d'un kinéscope couleur est à à distance constante des canons à électrons, il faut s'assurer que ce point est exactement à la surface du masque d'ombre, sinon il se forme un défaut de repérage des trois composantes couleur de l'image, croissant du centre de l'écran vers les bords. Pour éviter que cela ne se produise, il est nécessaire de décaler correctement les faisceaux d'électrons. Dans les kinéscopes avec un agencement de pistolets en forme de delta, cela se fait par un système électromagnétique spécial contrôlé séparément par un dispositif qui, dans les anciens téléviseurs, était placé dans une unité séparée - l'unité de mélange - pour des ajustements périodiques. Dans les kinéscopes avec une disposition plane des pistolets, le réglage est effectué à l'aide d'aimants spéciaux situés sur le col du kinéscope. Au fil du temps, en particulier pour les kinéscopes avec une disposition en forme de delta de canons à électrons, la convergence est perturbée et nécessite un réglage supplémentaire. La plupart des entreprises de réparation d'ordinateurs proposent un service de resurfaçage du faisceau de moniteur.

Démagnétisation

Il est nécessaire dans les kinéscopes couleur de supprimer l'aimantation résiduelle ou accidentelle du masque d'ombre et de l'écran électrostatique qui affecte la qualité de l'image.

La démagnétisation se produit en raison de l'apparition dans la boucle dite de démagnétisation - une bobine flexible annulaire grand diamètre situé à la surface du kinéscope - une impulsion d'un champ magnétique amorti à évolution rapide. Pour que ce courant diminue progressivement après avoir allumé le téléviseur, des thermistances sont utilisées. De nombreux moniteurs, en plus des thermistances, contiennent un relais qui, à la fin du processus de démagnétisation du kinéscope, coupe l'alimentation de ce circuit afin que la thermistance refroidisse. Après cela, vous pouvez utiliser une touche spéciale, ou, plus souvent, une commande spéciale dans le menu du moniteur, pour déclencher ce relais et le re-démagnétiser à tout moment sans avoir à éteindre et rallumer le moniteur.

Trinéscope

Un trinescope est une conception composée de trois kinéscopes noir et blanc, de filtres de lumière et de miroirs translucides (ou miroirs dichroïques qui combinent les fonctions de miroirs translucides et de filtres) utilisés pour obtenir une image en couleur.

Application

Les kinéscopes sont utilisés dans les systèmes d'imagerie raster : divers types de téléviseurs, moniteurs, systèmes vidéo.

Les CRT oscillographiques sont le plus souvent utilisés dans les systèmes d'affichage de dépendance fonctionnelle : oscilloscopes, wobblescopes, également comme dispositif d'affichage dans les stations radar, dans des dispositifs spéciaux ; dans les années soviétiques, ils étaient également utilisés comme aides visuelles dans l'étude de la conception des appareils à rayons cathodiques en général.

Les CRT d'impression de caractères sont utilisés dans divers équipements à usage spécial.

Désignation et marquage

La désignation des CRT nationaux se compose de quatre éléments :

• Premier élément : un nombre indiquant la diagonale d'un écran rectangulaire ou rond en centimètres ;
• Le deuxième élément : deux lettres indiquant que le CRT appartient à un certain type de conception. LK - kinéscope, LM - tube avec déviation de faisceau électromagnétique, LO - tube avec déviation de faisceau électrostatique, LN - tubes avec mémoire (indicateur et oscilloscope);
• Troisième élément : un numéro indiquant le numéro de modèle d'un tube donné avec une diagonale donnée, alors que pour les tubes d'oscilloscope hyperfréquence la numérotation commence à partir du numéro 101 ;
• Quatrième élément : une lettre indiquant la couleur de la lueur de l'écran. C - couleur, B - lueur blanche, I - lueur verte, C - lueur jaune-vert, C - lueur orange, P - lueur rouge, A - lueur bleue. X - désigne une instance qui a de moins bons paramètres d'éclairage par rapport au prototype.

Dans des cas particuliers, un cinquième élément peut être ajouté à la désignation, portant des informations supplémentaires.

Exemple : 50LK2B - un kinéscope noir et blanc avec une diagonale d'écran de 50 cm, le deuxième modèle, 3LO1I - un tube d'oscilloscope avec un diamètre d'écran à lueur verte de 3 cm, le premier modèle.

Impact sur la santé

Un rayonnement électromagnétique

Ce rayonnement n'est pas créé par le kinéscope lui-même, mais par un système de déviation. Les tubes à déviation électrostatique, notamment les tubes d'oscilloscope, ne le rayonnent pas.

Dans les kinéscopes à moniteur, pour supprimer ce rayonnement, le système de déviation est souvent recouvert de coupelles en ferrite. Les kinéscopes de télévision ne nécessitent pas un tel blindage, car le spectateur est généralement assis à une distance beaucoup plus grande du téléviseur que du moniteur.

rayonnement ionisant

Les kinéscopes ont rayonnement ionisant Deux types.

Le premier d'entre eux est le faisceau d'électrons lui-même, qui est en fait un flux de particules bêta de faible énergie (25 keV). Ce rayonnement ne va pas à l'extérieur et ne présente aucun danger pour l'utilisateur.

Le second est le rayonnement de freinage X, qui se produit lorsque l'écran est bombardé d'électrons. Pour réduire la sortie de ce rayonnement vers l'extérieur à des valeurs totalement sûres, le verre est dopé au plomb (voir ci-dessous). Cependant, en cas de dysfonctionnement du téléviseur ou du moniteur, entraînant une augmentation significative de la tension d'anode, le niveau de ce rayonnement peut augmenter jusqu'à des valeurs notables. Pour éviter de telles situations, les unités de balayage horizontal sont équipées de nœuds de protection.

Dans les téléviseurs couleur nationaux et étrangers produits avant le milieu des années 1970, il peut y avoir des sources supplémentaires de rayonnement X - des triodes stabilisatrices connectées en parallèle au kinéscope et servant à stabiliser la tension d'anode, et donc la taille de l'image. Les triodes 6S20S sont utilisées dans les téléviseurs Raduga-5 et Rubin-401-1, et GP-5 dans les premiers modèles ULPCT. Étant donné que le verre du cylindre d'une telle triode est beaucoup plus mince que celui d'un kinéscope et n'est pas allié au plomb, c'est une source de rayons X beaucoup plus intense que le kinéscope lui-même, il est donc placé dans un écran en acier spécial . Les modèles ultérieurs de téléviseurs ULPCT utilisent d'autres méthodes de stabilisation haute tension, et cette source de rayons X est exclue.

vaciller

Moniteur Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Hz) tourné au 1/1000 s. La luminosité est artificiellement élevée ; montre la luminosité réelle de l'image dans points différents filtrer.

Le faisceau d'un moniteur CRT, formant une image sur l'écran, fait briller les particules du luminophore. Avant la formation de l'image suivante, ces particules ont le temps de s'éteindre, vous pouvez donc observer le "scintillement de l'écran". Plus la fréquence d'images est élevée, moins le scintillement est perceptible. Les basses fréquences entraînent une fatigue oculaire et sont nocives pour la santé.

La plupart des téléviseurs à tube cathodique ont 25 images par seconde, ce qui, avec l'entrelacement, est de 50 champs (demi-images) par seconde (Hz). À modèles modernes téléviseurs, cette fréquence est augmentée artificiellement à 100 hertz. Lorsque vous travaillez derrière l'écran du moniteur, le scintillement est ressenti plus fortement, car la distance entre les yeux et le kinéscope est bien moindre que lorsque vous regardez la télévision. Le taux de rafraîchissement minimum recommandé du moniteur est de 85 hertz. Les premiers modèles de moniteurs ne vous permettent pas de travailler avec un taux de rafraîchissement supérieur à 70-75 Hz. Le scintillement du CRT peut être clairement observé en vision périphérique.

image floue

L'image sur un tube cathodique est floue par rapport aux autres types d'écrans. On pense que les images floues sont l'un des facteurs contribuant à la fatigue oculaire chez l'utilisateur. D'autre part, lors de l'utilisation de moniteurs de haute qualité, le flou n'a pas d'impact important sur la santé humaine, et l'effet de flou lui-même vous permet de ne pas utiliser l'anti-aliasing des polices d'écran sur le moniteur, ce qui se reflète dans la qualité de perception de l'image, il n'y a pas de distorsions de police inhérentes aux moniteurs LCD.

Haute tension

CRT utilise une haute tension. Une tension résiduelle de centaines de volts, si aucune mesure n'est prise, peut persister sur les circuits CRT et « strapping » pendant des semaines. Par conséquent, des résistances de décharge sont ajoutées aux circuits, ce qui rend le téléviseur complètement sûr quelques minutes après l'avoir éteint.

Contrairement à la croyance populaire, la tension d'anode d'un CRT ne peut pas tuer une personne en raison de la faible puissance du convertisseur de tension - il n'y aura qu'un coup tangible. Cependant, cela peut aussi être mortel si une personne a des malformations cardiaques. Il peut également causer des blessures, y compris la mort, indirectement, lorsque, avec une main rétractée, une personne touche d'autres circuits de télévision et de moniteur contenant des tensions extrêmement mortelles - et de tels circuits sont présents dans tous les modèles de téléviseurs et de moniteurs utilisant un CRT, comme ainsi que les blessures purement mécaniques associées à une chute soudaine et incontrôlée provoquée par une convulsion électrique.

Substances toxiques

Tout appareil électronique (y compris CRT) contient des substances nocives pour la santé et environnement. Parmi eux: composés de baryum dans les cathodes, luminophores.

Les CRT usagés sont considérés comme des déchets dangereux dans la plupart des pays et doivent être recyclés ou éliminés dans des décharges séparées.

Explosion CRT

Comme il y a un vide à l'intérieur du CRT, en raison de la pression de l'air, l'écran d'un moniteur de 17 pouces a à lui seul une charge d'environ 800 kg - le poids d'une petite voiture. En raison des caractéristiques de conception, la pression sur le blindage et le cône du CRT est positive, tandis que la pression sur le côté du blindage est négative, provoquant un risque d'explosion. Lors du travail avec les premiers kinéscopes, les règles de sécurité exigeaient l'utilisation de gants de protection, d'un masque et de lunettes de protection. Un écran de protection en verre a été installé devant l'écran du kinéscope sur le téléviseur et un masque de protection en métal a été installé le long des bords.

À partir de la seconde moitié des années 1960, la partie dangereuse du kinéscope est recouverte d'un bandage métallique antidéflagrant spécial, réalisé sous la forme d'une structure emboutie entièrement métallique ou enroulée dans plusieurs couches de ruban adhésif. Un tel bandage exclut la possibilité d'une explosion spontanée. Dans certains modèles de kinéscopes, utilisés en plus film protecteur couvrant l'écran.

Malgré l'utilisation de systèmes de protection, il n'est pas exclu que des personnes soient touchées par des fragments lorsque le kinéscope est délibérément brisé. À cet égard, lors de la destruction de ce dernier, par sécurité, ils cassent d'abord le shtengel - technologique tube de verreà l'extrémité du col sous la base en plastique, à travers laquelle l'air est pompé pendant la production.

Les tubes cathodiques et les kinéscopes de petite taille avec un diamètre d'écran ou une diagonale allant jusqu'à 15 cm ne présentent pas de danger et ne sont pas équipés de dispositifs antidéflagrants.

Autres types d'appareils à rayons cathodiques

En plus du kinéscope, les appareils à rayons cathodiques comprennent :

• Quantoscope (kinéscope laser), sorte de kinéscope dont l'écran est une matrice de lasers semi-conducteurs pompés par un faisceau d'électrons. Les quantoscopes sont utilisés dans les projecteurs d'images.
• Tube à rayons cathodiques pour l'impression d'enseignes.
• Un tube à rayons cathodiques indicateur est utilisé dans les indicateurs des stations radar.
• Tube à rayons cathodiques à mémoire.
  • graphiquecon
• Le tube de télévision émetteur convertit les images lumineuses en signaux électriques.
• Un monoscope est un tube cathodique émetteur qui convertit une seule image prise directement sur la photocathode en un signal électrique. Il a été utilisé pour transmettre une image d'une table de test de télévision (par exemple, TIT-0249).
• Un cadroscope est un tube à rayons cathodiques avec une image visible, conçu pour ajuster les scanners et focaliser le faisceau dans les équipements utilisant des tubes à rayons cathodiques sans image visible(graphcônes, monoscopes, potentialoscopes). Le cadroscope a un brochage et des dimensions de liaison similaires au tube à rayons cathodiques utilisé dans l'équipement. De plus, le CRT principal et le framescope sont sélectionnés en fonction des paramètres avec une très grande précision et ne sont fournis qu'en tant qu'ensemble. Lors de la configuration, un framescope est connecté à la place du tube principal.

voir également

Remarques

Littérature

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Liens

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• Marie Bellis. L'histoire du tube cathodique // À propos : Inventeurs
• Evgueni Kozlovsky. Un vieil ami vaut mieux que Computerra #692, 27 juin 2007
• Mukhin I. A. Comment choisir un moniteur CRT Marché des affaires informatiques n ° 49 (286), novembre-décembre 2004. P. 366-371

L'étudiant doit savoir : schéma bloc de l'oscilloscope ; nomination des principaux blocs de l'oscilloscope; dispositif et principe de fonctionnement d'un tube cathodique; le principe de fonctionnement du générateur de balayage (tension en dents de scie), l'addition d'oscillations mutuellement perpendiculaires.

L'étudiant doit être capable : déterminer empiriquement le prix de la division horizontalement et verticalement, mesurer l'amplitude de la tension continue, la période, la fréquence et l'amplitude de la tension alternative.

Brève théorie de la structure de l'oscilloscope

Un oscilloscope électronique est un appareil universel qui vous permet de surveiller des processus électriques rapides (jusqu'à 10 -12 s). À l'aide d'un oscilloscope, vous pouvez mesurer la tension, le courant, les intervalles de temps, déterminer la phase et la fréquence du courant alternatif.

Car des différences potentielles apparaissent dans le fonctionnement des nerfs et des muscles des organismes vivants, puis un oscilloscope électronique, ou ses modifications, est largement utilisé dans les études biologiques et médicales du travail de divers organes, le cœur, le système nerveux, les yeux, l'estomac, etc.

L'appareil peut être utilisé pour observer et mesurer des grandeurs non électriques si des transducteurs primaires spéciaux sont utilisés.

Il n'y a pas de pièces mécaniques mobiles dans un oscilloscope (voir Fig. 1), mais plutôt la déviation du faisceau d'électrons dans des champs électriques ou magnétiques. Un faisceau étroit d'électrons, frappant un écran recouvert d'un composé spécial, le fait briller à ce point. Lorsque vous déplacez le faisceau d'électrons, vous pouvez le suivre par le mouvement du point lumineux sur l'écran.

Le faisceau d'électrons "suit" l'évolution du champ électrique étudié, en la suivant, car le faisceau d'électrons est pratiquement sans inertie.

Riz. 1. Fig. 2.

Structure d'un tube cathodique Cathode et modulateur

C'est un grand avantage d'un oscilloscope électronique par rapport à d'autres instruments d'enregistrement.

Un oscilloscope électronique moderne comprend les composants principaux suivants : un tube à rayons cathodiques (CRT), un générateur de balayage, des amplificateurs et une alimentation.

Le dispositif et le fonctionnement du tube cathodique

Considérons la conception d'un tube à rayons cathodiques avec focalisation électrostatique et contrôle électrostatique du faisceau d'électrons.

CRT, représenté schématiquement sur la fig. 1 est un flacon en verre de forme particulière, dans lequel on crée un vide poussé (de l'ordre de 10 -7 mm Hg). À l'intérieur du flacon se trouvent des électrodes qui agissent comme un canon à électrons pour produire un faisceau étroit d'électrons ; des plaques déflectrices de faisceau et un écran recouvert d'une couche de phosphore.

Le canon à électrons se compose d'une cathode 1, d'une électrode de commande (modulation) 2, d'une électrode de blindage supplémentaire 3 et des première et seconde anodes 4, 5.

La cathode chauffée 1 est réalisée sous la forme d'un petit cylindre de nickel, à l'intérieur duquel se trouve un filament, a une couche d'oxyde sur la partie frontale avec petit travail la sortie des électrons pour obtenir des électrons (Fig. 2).

La cathode est située à l'intérieur de l'électrode de commande ou du modulateur, qui est une coupelle métallique avec un trou à l'extrémité à travers lequel les électrons peuvent passer. L'électrode de commande a un potentiel négatif par rapport à la cathode, et en modifiant la valeur de ce potentiel, il est possible de contrôler l'intensité du flux d'électrons traversant son trou et ainsi modifier la luminosité de l'écran. Simultanément champ électrique entre la cathode et le modulateur focalise le faisceau d'électrons (Fig. 2).

L'électrode de blindage 3 a un potentiel légèrement supérieur au potentiel de cathode et sert à faciliter la sortie des électrons, à exclure l'interaction des champs électriques de l'électrode de commande 2 et de la première anode 4.

Une focalisation et une accélération supplémentaires des électrons se produisent par un champ électrique entre les première et seconde anodes, qui forment une lentille électronique. Ces anodes sont réalisées sous la forme de cylindres avec des diaphragmes à l'intérieur. Sur la première anode 4 est alimentée un potentiel positif par rapport à la cathode de l'ordre de la centaine de volts, sur la seconde 5 de l'ordre du millier de volts. Les lignes d'intensité du champ électrique entre ces anodes sont illustrées à la Fig.3.

Comment fonctionne un tube cathodique ?

Les tubes à rayons cathodiques sont des dispositifs à vide dans lesquels un faisceau d'électrons de faible la Coupe transversale, et le faisceau d'électrons peut être dévié dans la direction souhaitée et, en frappant l'écran luminescent, le faire briller (Fig. 5.24). Un tube à rayons cathodiques est un convertisseur électron-optique qui convertit un signal électrique en son image correspondante sous la forme d'une forme d'onde pulsée, qui est reproduite sur l'écran du tube. Le faisceau d'électrons est formé dans un projecteur d'électrons (ou canon à électrons) constitué d'une cathode et d'électrodes de focalisation. La première électrode de focalisation, également appelée modulateur, remplit les fonctions d'une grille à polarisation négative qui guide les électrons vers l'axe du tube. La modification de la tension de polarisation de la grille affecte le nombre d'électrons et, par conséquent, la luminosité de l'image obtenue sur l'écran. Derrière le modulateur (vers l'écran) se trouvent les électrodes suivantes, dont la tâche est de focaliser et d'accélérer les électrons. Ils fonctionnent sur le principe des lentilles électroniques. Les électrodes accélératrices de focalisation sont appelées anodes et une tension positive leur est appliquée. Selon le type de tube, les tensions d'anode vont de quelques centaines de volts à plusieurs dizaines de kilovolts.

Riz. 5.24. Représentation schématique d'un tube cathodique :

1 - cathodique ; 2 - anode I : 3 - anode II ; 4 - plaques déflectrices horizontales ; 5 - un faisceau d'électrons; 6 - filtrer; 7 - plaques déflectrices verticales ; 8 - modulateur

Dans certains tubes, le faisceau est focalisé à l'aide d'un champ magnétique en utilisant des bobines situées à l'extérieur de la lampe, au lieu d'électrodes situées à l'intérieur du tube et créant un champ électrique de focalisation. La déviation du faisceau est également réalisée par deux méthodes : à l'aide d'un champ électrique ou magnétique. Dans le premier cas, des plaques déflectrices sont placées dans le tube, dans le second, des bobines déflectrices sont montées à l'extérieur du tube. Pour la déviation dans les directions horizontale et verticale, des plaques (ou bobines) de déviation verticale ou horizontale du faisceau sont utilisées.

L'écran du tube est recouvert de l'intérieur d'un matériau - un phosphore, qui brille sous l'influence du bombardement d'électrons. Les phosphores se distinguent par une couleur différente de luminescence et des moments différents lueur après la cessation de l'excitation, qui s'appelle temps de rémanence. Habituellement, cela varie de quelques fractions de seconde à plusieurs heures, selon le but du tube.

Tube à rayons cathodiques d'oscilloscope conçu pour être affiché sur un écran fluorescent signaux électriques. L'image sur l'écran sert non seulement à l'évaluation visuelle de la forme du signal, mais également à la mesure de ses paramètres et, dans certains cas, à sa fixation sur film.

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  Un oscilloscope CRT est une ampoule en verre sous vide contenant un canon à électrons, un système de déviation et un écran luminescent. Le canon à électrons est conçu pour former un faisceau étroit d'électrons et le focaliser sur l'écran. Les électrons sont émis par une cathode chauffée indirectement avec un réchauffeur dû au phénomène d'émission thermionique. L'intensité du faisceau d'électrons et donc la luminosité de la tache sur l'écran est commandée par une tension négative par rapport à la cathode sur l'électrode de commande. La première anode sert à focaliser, la seconde à accélérer les électrons. L'électrode de commande et le système anodique forment un système de focalisation.

  Le système de déviation se compose de deux paires de plaques disposées horizontalement et verticalement. Aux plaques horizontales, appelées plaques de déviation verticale, la tension d'essai est appliquée. Aux plaques verticales, appelées plaques de déviation horizontale, une tension en dents de scie est appliquée depuis le générateur de balayage. Sous l'influence du champ électrique résultant, les électrons volants s'écartent de leur trajectoire d'origine proportionnellement à la tension appliquée. Un point lumineux sur l'écran CRT dessine la forme du signal étudié. En raison de la tension en dents de scie, le spot se déplace sur l'écran de gauche à droite.

  Si deux signaux différents sont appliqués aux plaques de déviation verticale et horizontale, alors les chiffres de Lissajous peuvent être observés sur l'écran.

  Diverses dépendances fonctionnelles peuvent être observées sur l'écran CRT, par exemple, la caractéristique courant-tension d'un réseau à deux bornes, si un signal proportionnel à la tension changeante qui lui est appliquée est appliqué aux plaques de déviation horizontale, et un signal proportionnel à le courant qui le traverse est appliqué aux plaques de déviation verticale.

  Dans les oscilloscopes CRT, la déviation du faisceau électrostatique est utilisée, car les signaux étudiés peuvent avoir une forme arbitraire et un large spectre de fréquences, et l'utilisation de la déviation électromagnétique dans ces conditions est impossible en raison de la dépendance en fréquence de l'impédance de la bobine de déviation.

  Tubes de la gamme "basse fréquence" (jusqu'à 100 MHz)

  Le système de déflexion électrostatique de tels tubes est constitué de deux paires de plaques de déflexion, déflexion verticale et horizontale, situées à l'intérieur du CRT.

  Lors de l'observation de signaux avec un spectre de fréquence inférieur à 100 MHz, le temps de vol des électrons à travers le système de déviation peut être négligé. Le temps de vol des électrons est estimé par la formule :

  t ≈ l m 2 e U une (\displaystyle t\approx l(\sqrt (\frac (m)(2eU_(a)))))

  où e (\displaystyle e) et m (\displaystyle m) sont respectivement la charge et la masse de l'électron, l (\displaystyle l)- la longueur des plaques, U a (\displaystyle U_(a))- tension anodique.

  déviation du faisceau ∆ (\displaystyle\Delta ) dans le plan de l'écran est proportionnelle à la tension appliquée aux plaques U O T (\displaystyle U_(OT))(en supposant que pendant le vol des électrons dans le champ des plaques déflectrices, la tension sur les plaques reste constante) :

  Δ = U O T l ré 2 U une ré (\displaystyle \Delta =(\frac (U_(OT)lD)(2U_(a)d)))

  où D (\displaystyle D)- distance du centre de déviation des plaques à l'écran, ré (\displaystyle d) est la distance entre les plaques.

  Les CRT utilisés pour observer des signaux rarement répétés et uniques utilisent des luminophores avec longue durée rémanence.

  Tubes supérieurs à 100 MHz

  Pour les formes d'onde sinusoïdales changeant rapidement, la sensibilité de déviation commence à diminuer, et lorsque la période de la sinusoïde approche du temps de vol, la sensibilité de déviation tombe à zéro. En particulier, lors de l'observation de signaux pulsés à large spectre (la période de l'harmonique supérieure est égale ou supérieure au temps de vol), cet effet entraîne une distorsion de la forme du signal en raison d'une sensibilité différente de la déviation à différentes harmoniques. L'augmentation de la tension d'anode ou la réduction de la longueur des plaques peuvent réduire le temps de vol et réduire ces distorsions, mais cela réduit la sensibilité à la déviation. Ainsi, pour l'oscillographie de signaux dont le spectre de fréquence dépasse 100 MHz, des systèmes déviateurs sont réalisés sous la forme d'une ligne d'onde progressive, généralement de type spirale. Le signal est appliqué au début de la spirale et la forme onde électromagnétique se déplace le long de l'axe du système avec la vitesse de phase  v f (\displaystyle v_(f)):

  v F = c h c l c (\displaystyle v_(f)=(\frac (ch_(c))(l_(c))))

  où c (\ displaystyle c) - vitesse de la lumière, h c (\displaystyle h_(c))- pas de l'hélice l c (\displaystyle l_(c)) est la longueur de l'hélice. De ce fait, l'influence du temps de vol peut être éliminée si la vitesse des électrons est choisie égale à la vitesse de phase de l'onde dans la direction de l'axe du système.

  Pour réduire les pertes de puissance du signal, les conclusions du système de déviation de ces CRT sont rendues coaxiales. La géométrie des traversées coaxiales est choisie pour que leur résistance aux ondes corresponde à la résistance aux ondes du système de déviation en spirale.

  Tubes avec post-accélération

  Pour augmenter la sensibilité à la déflexion, il est nécessaire d'avoir une faible tension d'anode, mais cela conduit à une diminution de la luminosité de l'image due à une diminution de la vitesse des électrons. Par conséquent, dans les CRT oscillographiques, un système de post-accélération est utilisé. Il s'agit d'un système d'électrodes situées entre le système déflecteur et l'écran, sous la forme d'un revêtement conducteur déposé sur la surface interne du boîtier CRT.

  Tubes d'amplification

  Dans les CRT à large bande fonctionnant dans la gamme de plusieurs GHz, des amplificateurs de luminosité sont utilisés pour augmenter la luminosité sans perte de sensibilité. L'amplificateur de luminosité est une plaque à microcanaux située à l'intérieur du CRT devant l'écran fluorescent. La plaque est en verre semi-conducteur spécial avec un facteur d'émission secondaire élevé. Les électrons du faisceau entrant dans les canaux (dont le diamètre est beaucoup plus petit que leur longueur) font sortir les électrons secondaires de ses parois. Ils sont accélérés par le champ créé par le revêtement métallique aux extrémités de la plaque et, frappant les parois du canal, assomment de nouveaux électrons. Le gain global de l'amplificateur à microcanal peut être de 10 5 ... 10 6 . Cependant, du fait de l'accumulation de charges sur les parois du canal, l'amplificateur à microcanal n'est efficace que pour des impulsions nanosecondes, simples ou consécutives avec un faible taux de répétition.

  Échelle

  Pour mesurer les paramètres du signal reproduit sur l'écran CRT, la lecture doit être faite sur une échelle avec des divisions. Lorsque vous dessinez une échelle sur la surface extérieure d'un écran CRT, la précision de la mesure est réduite en raison de la parallaxe causée par l'épaisseur de l'écran. Par conséquent, dans les CRT modernes, l'échelle est réalisée directement sur la surface intérieure de l'écran, c'est-à-dire qu'elle est pratiquement alignée sur l'image du signal.

  Tubes pour recalage photographique

  Pour améliorer la qualité de la photographie de contact du signal, l'écran est réalisé sous la forme d'un disque en fibre de verre. Cette solution vous permet de transférer l'image de la surface intérieure vers l'extérieur tout en conservant sa clarté. Le flou de l'image est limité par le diamètre des filaments de fibre de verre, qui ne dépasse généralement pas 20 µm. Dans les CRT destinés à l'enregistrement photographique, on utilise des luminophores dont le spectre d'émission est cohérent avec la sensibilité spectrale du film.

  Littérature

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