Nedávno bola katódová trubica bežná v širokej škále zariadení, ako sú analógové osciloskopy, ako aj v rádiotechnickom priemysle - televízia a radar. Pokrok však nezostáva stáť a katódové trubice sa začali postupne nahrádzať modernejšími riešeniami. Stojí za zmienku, že sa stále používajú v niektorých zariadeniach, takže sa pozrime, čo to je.

Ako zdroj nabitých častíc v katódových trubiciach sa používa vyhrievaná katóda, ktorá emituje elektróny v dôsledku termionickej emisie. Vo vnútri riadiacej elektródy je umiestnená katóda, ktorá má valcový tvar. Ak zmeníte záporný potenciál riadiacej elektródy, môžete zmeniť jas svetelného bodu na obrazovke. Je to spôsobené tým, že zmena záporného potenciálu elektródy ovplyvňuje veľkosť toku elektrónov. Za riadiacou elektródou sú umiestnené dve valcové anódy, vo vnútri ktorých sú inštalované diafragmy (priečky s malými otvormi). Urýchľovacie pole vytvorené anódami zabezpečuje usmernený pohyb elektrónov smerom k tienidlu a zároveň „zhromažďuje“ prúd elektrónov do úzkeho prúdu (lúča). Okrem zaostrovania, ktoré sa realizuje pomocou elektrostatického poľa, sa v katódovej trubici používa aj zaostrovanie magnetickým lúčom. Aby ste to dosiahli, na hrdlo trubice sa umiestni zaostrovacia cievka. , ktorý pôsobí na elektróny v magnetickom poli vytvorenom cievkou, tlačí ich proti osi trubice, čím vytvára tenký lúč. Na pohyb alebo vychýlenie elektrónového lúča na obrazovke sa rovnako ako na zaostrovanie používajú elektrické a magnetické polia.

Systém vychyľovania elektrostatického lúča pozostáva z dvoch párov dosiek: horizontálnej a vertikálnej. Pri lietaní medzi platňami sa elektróny budú odchyľovať smerom ku kladne nabitej platni (obrázok a)):

Dva na seba kolmé páry dosiek umožňujú vychyľovanie elektrónového lúča vertikálne aj horizontálne. Magnetický vychyľovací systém pozostáva z dvoch párov cievok 1 - 1 / a 2 - 2 / umiestnených na balóniku v pravom uhle k sebe (obrázok b)). V magnetickom poli vytvorenom týmito cievkami budú lietajúce elektróny ovplyvňované Lorentzovou silou.

Pohyb toku elektrónov pozdĺž vertikál spôsobí magnetické pole horizontálne umiestnených cievok. Pole vertikálne usporiadaných cievok je horizontálne. Priesvitná vrstva špeciálnej látky, ktorá môže žiariť pri bombardovaní elektrónmi, pokrýva obrazovku katódovej trubice. Medzi takéto látky patria niektoré polovodiče – vápenatý volfrám, willemit a iné.

Hlavnou skupinou katódových trubíc sú osciloskopové trubice, ktorých hlavným účelom je štúdium rýchlych zmien prúdu a napätia. V tomto prípade sa skúmaný prúd aplikuje na vychyľovací systém, čo vedie k vychýleniu lúča na obrazovke úmerne sile tohto prúdu (napätiu).

§ 137. Katódová trubica. Osciloskop

Osciloskopy sa používajú na pozorovanie, zaznamenávanie, meranie a riadenie rôznych meniacich sa procesov v automatizačných zariadeniach, telemechanike a iných oblastiach techniky (obr. 198). Hlavnou časťou osciloskopu je katódová trubica - elektrovákuové zariadenie v najjednoduchšej forme určené na premenu elektrických signálov na svetlo.

Zvážte, ako sa elektrón a elektrónový lúč vychyľujú v elektrickom poli osciloskopickej katódovej trubice.
Ak je elektrón umiestnený medzi dve rovnobežné dosky (obr. 199, a) s opačnými elektrickými nábojmi, potom pod vplyvom elektrického poľa, ktoré vzniká medzi doskami, bude elektrón vychýlený, pretože je záporne nabitý. Odráža sa od taniera ALE, ktorý má záporný náboj a je priťahovaný k doske B majúci kladný elektrický náboj. Pohyb elektrónu bude smerovať pozdĺž čiar poľa.

Keď človek pohybujúci sa rýchlosťou vojde do poľa medzi platňami V elektrón (obr. 199, b), potom naň pôsobia nielen sily poľa F, ale aj silu F 1 smerovaný pozdĺž jeho pohybu. V dôsledku pôsobenia týchto síl sa elektrón odchýli od svojej priamočiarej dráhy a bude sa pohybovať pozdĺž čiary OK. - diagonálne.
Ak medzi doskami prechádza úzky lúč pohybujúcich sa elektrónov - elektrónový lúč (obr. 199, c), pod vplyvom elektrického poľa sa odchýli. Uhol vychýlenia elektrónového lúča závisí od rýchlosti elektrónov, ktoré tvoria lúč, a od veľkosti napätia, ktoré vytvára elektrické pole medzi doskami.
Každá katódová trubica (obr. 200) je balón, z ktorého sa odčerpáva vzduch. Kužeľová časť vnútorného povrchu valca je pokrytá grafitom a je tzv aquadag. Vo vnútri balóna 3 je umiestnený elektronický projektor 8 - elektrónové delo, vychyľovacie dosky 4 a 6 a obrazovka 5 . Elektronický reflektor trubice pozostáva z vyhrievanej katódy, ktorá vyžaruje elektróny, a systému elektród, ktoré tvoria elektrónový lúč. Tento lúč, vyžarovaný z katódy elektrónky, postupuje vysokou rýchlosťou smerom k tienidlu a je to v podstate elektrický prúd nasmerovaný v smere opačnom k ​​pohybu elektrónov.

Katóda je niklový valec, ktorého koniec je pokrytý vrstvou oxidu. Valec je nasadený na tenkostennú keramickú trubicu, do ktorej je vložené volfrámové vlákno vo forme špirály na zahrievanie katódy.
Katóda je umiestnená vo vnútri riadiacej elektródy 7 majúci tvar pohára. Na dne misky je vytvorený malý otvor, cez ktorý prechádzajú elektróny emitované z katódy; táto diera sa nazýva bránica. Malé záporné napätie (rádovo niekoľko desiatok voltov) sa aplikuje na riadiacu elektródu vzhľadom na katódu. Vytvára elektrické pole, ktoré pôsobí na elektróny emitované z katódy tak, že sa zhromažďujú v úzkom lúči nasmerovanom na tienidlo trubice. Priesečník dráh letu elektrónov sa nazýva prvé ohnisko trubice. Zvýšením záporného napätia na riadiacej elektróde môžu byť niektoré elektróny natoľko vychýlené, že neprejdú cez otvor, a tým sa zníži počet elektrónov vstupujúcich do obrazovky. Zmenou napätia riadiacej elektródy môžete ovládať počet elektrónov v nej. To vám umožňuje zmeniť jas svetelného bodu na obrazovke katódovej trubice, ktorá je potiahnutá špeciálnou zlúčeninou, ktorá má schopnosť žiariť pod vplyvom dopadajúceho elektrónového lúča.
Elektrónové delo obsahuje aj dve anódy, ktoré vytvárajú urýchľovacie pole: prvá je zaostrovacia. 1 a druhý je manažér 2 . Každá z anód je valec s membránou, ktorá slúži na obmedzenie prierezu elektrónového lúča.
Anódy sú umiestnené pozdĺž osi trubice v určitej vzdialenosti od seba. Na prvú anódu je privedené kladné napätie rádovo niekoľko stoviek voltov a druhá anóda, pripojená k aquadag elektrónky, má kladný potenciál niekoľkonásobne väčší ako potenciál prvej anódy.
Elektróny emitované otvorom riadiacej elektródy, ktoré padajú do elektrického poľa prvej anódy, nadobúdajú vysokú rýchlosť. Letiaci vo vnútri prvej anódy sa elektrónový lúč stláča pôsobením síl elektrického poľa a vytvára tenký elektrónový lúč. Ďalej elektróny preletia cez druhú anódu, získajú ešte väčšiu rýchlosť (niekoľko tisíc kilometrov za sekundu), preletia cez membránu na obrazovku. Na druhom z nich sa pod vplyvom nárazov elektrónov vytvorí svetelná škvrna s priemerom menším ako jeden milimeter. Toto miesto sa nachádza druhé zameranie katódová trubica.
Na vychýlenie elektrónového lúča v dvoch rovinách je katódová trubica vybavená dvoma pármi dosiek 6 a 4 umiestnené v rôznych na seba kolmých rovinách.
Prvý pár tanierov 6 , ktorý je v elektrónovom dele bližšie, slúži na vychyľovanie lúča vo vertikálnom smere; tieto dosky sa nazývajú vertikálne vychyľovanie. Druhý pár tanierov 4 , umiestnený bližšie k obrazovke trubice, slúži na vychýlenie lúča v horizontálnom smere; tieto dosky sa nazývajú horizontálne vychyľovanie.
Zvážte princíp činnosti vychyľovacích dosiek (obr. 201).

vychyľovacie dosky AT 2 a G 2 pripojený k posúvačom potenciometra P v a P d) Na konce potenciometrov sa aplikuje konštantné napätie. vychyľovacie dosky AT 1 a G 1, ako aj stredné body potenciometrov sú uzemnené a ich potenciály sú rovné nule.
Keď sú posúvače potenciometra v strednej polohe, potenciál na všetkých platniach je nulový a elektrónový lúč vytvára svetelný bod v strede obrazovky - bod O. Pri pohybe posúvača potenciometra P g zostalo na tanieri G 2 sa aplikuje záporné napätie, a preto sa elektrónový lúč vychádzajúci z tejto platne bude odchyľovať a svetelný bod na obrazovke sa bude pohybovať v smere bodu. ALE.
Pri pohybe posúvača potenciometra P r pravá potenciálna doska G 2, elektrónový lúč sa tiež zvýši a následne sa svetelný bod na obrazovke posunie horizontálne do bodu B. Teda s kontinuálnou zmenou potenciálu na platni G 2 Elektrónový lúč nakreslí na obrazovku vodorovnú čiaru AB.
Podobne pri zmene potenciometrom P pod tlakom na vertikálne vychyľovacie dosky sa lúč vychýli vertikálne a nakreslí zvislú čiaru na obrazovke VG. Súčasnou zmenou napätia na oboch pároch vychyľovacích dosiek je možné pohybovať elektrónovým lúčom v ľubovoľnom smere.
Obrazovka katódovej trubice je potiahnutá špeciálnou zlúčeninou - fosforom, ktorý je schopný žiariť pod dopadom rýchlo letiacich elektrónov. Keď teda zaostrený lúč zasiahne konkrétny bod na obrazovke, začne svietiť.
Na prekrytie obrazoviek katódových trubíc sa používajú fosfory vo forme oxidu zinočnatého, berýliumzinku, zmesi síranu zinočnatého so síranom kademnatým a pod. Tieto materiály majú tú vlastnosť, že svoju žiaru ešte nejaký čas po ukončení dopady elektrónov. To znamená, že majú dosvit.
Je známe, že ľudské oko, ktoré získalo vizuálny dojem, ho dokáže udržať asi 1/16 sekundy. V katódovej trubici sa lúč cez obrazovku môže pohybovať tak rýchlo, že sériu po sebe idúcich svetelných bodov na obrazovke vníma oko ako súvislú svetelnú čiaru.
Napätie, ktoré sa má študovať (uvažované) pomocou osciloskopu, sa aplikuje na vertikálne vychyľovacie dosky trubice. Na horizontálne vychyľovacie platne je privedené pílovité napätie, ktorého graf je znázornený na obr. 202, a.

Toto napätie dodáva elektronický generátor pílovitých impulzov, ktorý je namontovaný vo vnútri osciloskopu. Pri pôsobení pílovitého napätia sa elektrónový lúč pohybuje horizontálne po obrazovke. Počas t 1 - t 8 sa lúč pohybuje po obrazovke zľava doprava a v čase t 9 - t 10 sa rýchlo vráti do pôvodnej polohy, potom sa opäť pohne zľava doprava atď.
Poďme zistiť, ako môžete na obrazovke katódovej trubice osciloskopu vidieť tvar krivky okamžitých hodnôt napätia aplikovaného na vertikálne vychyľovacie dosky. Predpokladajme, že pílové napätie s amplitúdou 60 v a s obdobím zmeny 1/50 sek.
Na obr. 202, b je znázornená jedna perióda sínusového napätia, ktorej tvar krivky chceme vidieť a v kruhu (obr. 202, c) je znázornený výsledný pohyb elektrónového lúča na obrazovke osciloskopovej trubice. .
Napätia v rovnakých momentoch majú rovnaké označenia na horných dvoch grafoch.
V danom čase t 1 pílové napätie ( U d), ktorý horizontálne vychyľuje elektrónový lúč, sa rovná 60 v a napätie na zvislých doskách U sa rovná nule a na obrazovke svieti bodka O jeden . V danom čase t 2 napätie U r = -50 v a napätie U c = 45 v. Na čas rovný t 2 - t 1 sa elektrónový lúč presunie do polohy O 2 v rade O 1 - O 2. V danom čase t 3 napätie U r = 35 v a napätie U c = 84,6 v. Počas t 3 - t 2 lúč sa presunie do bodu O 3 v rade O 2 - O 3 atď.
Proces pôsobenia elektrických polí vytvorených oboma pármi vychyľovacích dosiek na elektrónový lúč bude pokračovať a lúč sa bude vychyľovať ďalej pozdĺž čiary. O 3 - O 4 - o 6 atď.
Počas t 10 - t 9 sa elektrónový lúč rýchlo odchýli doľava (bude reverzný lúč) a potom sa proces zopakuje: tvar krivky napätia aplikovaný na vertikálne vychyľovacie dosky trubice.
Pretože perióda (a frekvencia) napätí pílovitých impulzov závory a skúmaného napätia sú rovnaké, sínusoida na obrazovke bude nehybná. Ak je frekvencia týchto napätí odlišná a nie je násobkom každého iného, ​​potom sa obraz bude pohybovať po obrazovke trubice.
Po pripojení k obom párom vychyľovacích dosiek dvoch sínusových napätí rovnakých amplitúd a frekvencií, ale fázovo posunutých o 90 °, bude na obrazovke trubice viditeľný kruh. Pomocou osciloskopu teda môžete pozorovať a skúmať rôzne procesy vyskytujúce sa v elektrických obvodoch. Okrem generátora pílovitých impulzov má osciloskop zosilňovače na zosilnenie napätia aplikovaného na vertikálne vychyľovacie dosky lúča a pílovitého napätia aplikovaného na horizontálne vychyľovacie dosky.

Študent musí vedieť : bloková schéma osciloskopu; vymenovanie hlavných blokov osciloskopu; zariadenie a princíp činnosti katódovej trubice; princíp činnosti generátora rozmietania (pilové napätie), pridanie vzájomne kolmých kmitov.

Študent musí byť schopný : určte empiricky cenu delenia horizontálne a vertikálne, zmerajte veľkosť jednosmerného napätia, periódu, frekvenciu a amplitúdu striedavého napätia.

Stručná teória Štruktúra osciloskopu

Elektronický osciloskop je univerzálne zariadenie, ktoré umožňuje sledovať rýchle elektrické procesy (do 10 -12 s). Pomocou osciloskopu môžete merať napätie, prúd, časové intervaly, určiť fázu a frekvenciu striedavého prúdu.

Pretože potenciálne rozdiely vznikajú vo fungujúcich nervoch a svaloch živých organizmov, potom sa elektronický osciloskop alebo jeho modifikácie široko používajú v biologických a lekárskych štúdiách práce rôznych orgánov, srdca, nervového systému, očí, žalúdka atď.

Prístroj je možné použiť na pozorovanie a meranie neelektrických veličín, ak sú použité špeciálne primárne prevodníky.

V osciloskope nie sú žiadne pohyblivé mechanické časti (pozri obr. 1), ale skôr vychyľovanie elektrónového lúča v elektrických alebo magnetických poliach. Úzky lúč elektrónov, ktorý dopadá na obrazovku potiahnutú špeciálnou zlúčeninou, spôsobuje, že v tomto bode žiari. Pri pohybe elektrónového lúča ho môžete sledovať pohybom svetelného bodu na obrazovke.

Elektrónový lúč "sleduje" zmenu v skúmanom elektrickom poli a drží s ňou krok, pretože elektrónový lúč je prakticky bez zotrvačnosti.

Ryža. 1. Obr. 2.

Štruktúra katódovej trubice Katóda a modulátor

To je veľká výhoda elektronického osciloskopu v porovnaní s inými záznamovými prístrojmi.

Moderný elektronický osciloskop má tieto hlavné komponenty: katódovú trubicu (CRT), rozmietací generátor, zosilňovače a napájací zdroj.

Zariadenie a činnosť katódovej trubice

Zvážte návrh katódovej trubice s elektrostatickým zaostrovaním a elektrostatickým riadením elektrónového lúča.

CRT, schematicky znázornená na obr. 1 je sklenená banka špeciálneho tvaru, v ktorej sa vytvára vysoké vákuum (rádovo 10 -7 mm Hg). Vo vnútri banky sú elektródy, ktoré fungujú ako elektrónové delo na vytváranie úzkeho zväzku elektrónov; dosky na vychyľovanie lúča a tienidlo potiahnuté vrstvou fosforu.

Elektrónové delo pozostáva z katódy 1, riadiacej (modulačnej) elektródy 2, prídavnej tieniacej elektródy 3 a prvej a druhej anódy 4, 5.

Vyhrievaná katóda 1 je vyrobená vo forme malého niklového valca, vo vnútri ktorého je vlákno, na prednej koncovej časti má vrstvu oxidu s funkciou nízkej elektrónovej práce na získavanie elektrónov (obr. 2).

Katóda je umiestnená vo vnútri riadiacej elektródy alebo modulátora, čo je kovová miska s otvorom na konci, cez ktorý môžu prechádzať elektróny. Riadiaca elektróda má negatívny potenciál voči katóde a zmenou hodnoty tohto potenciálu je možné riadiť intenzitu toku elektrónov prechádzajúcich jej otvorom a tým meniť jas obrazovky. Elektrické pole medzi katódou a modulátorom zároveň zaostruje elektrónový lúč (obr. 2).

Tieniaca elektróda 3 má potenciál mierne vyšší ako potenciál katódy a slúži na uľahčenie výstupu elektrónov, aby sa vylúčila interakcia elektrických polí riadiacej elektródy 2 a prvej anódy 4.

Dodatočné zaostrenie a zrýchlenie elektrónov nastáva elektrickým poľom medzi prvou a druhou anódou, ktoré tvoria elektronickú šošovku. Tieto anódy sú vyrobené vo forme valcov s membránami vo vnútri. Na prvej anóde 4 je napájaný kladný potenciál vzhľadom na katódu rádovo stovky voltov, na druhej 5 rádovo tisíc voltov. Čiary intenzity elektrického poľa medzi týmito anódami sú znázornené na obr.3.

Pracovné úlohy

1. všeobecné oboznámenie sa s prístrojom a princípom činnosti elektronických osciloskopov,
2. stanovenie citlivosti osciloskopu,
3. vykonávanie niektorých meraní v obvode striedavého prúdu pomocou osciloskopu.

Všeobecné informácie o konštrukcii a prevádzke elektronického osciloskopu

Pomocou katódy katódovej trubice osciloskopu vzniká prúd elektrónov, ktorý sa v trubici sformuje do úzkeho lúča smerujúceho k obrazovke. Elektrónový lúč zaostrený na tienidlo trubice spôsobí v mieste dopadu svetelný bod, ktorého jas závisí od energie lúča (tienidlo je pokryté špeciálnou luminiscenčnou zlúčeninou, ktorá žiari vplyvom elektrónového lúča ). Elektrónový lúč je prakticky bez zotrvačnosti, takže svetelný bod sa môže pohybovať takmer okamžite v akomkoľvek smere na obrazovke, ak je elektrónový lúč vystavený elektrickému poľu. Pole je vytvorené pomocou dvoch párov planparalelných dosiek nazývaných vychyľovacie dosky. Malá zotrvačnosť lúča umožňuje pozorovať rýchlo sa meniace procesy s frekvenciou 10 9 Hz alebo viac.

Vzhľadom na existujúce osciloskopy, ktoré sa líšia dizajnom a účelom, môžete vidieť, že ich funkčný diagram je približne rovnaký. Hlavné a povinné uzly by mali byť:

Katódová trubica na vizuálne pozorovanie skúmaného procesu;

Napájacie zdroje na získanie potrebného napätia aplikovaného na elektródy trubice;

Zariadenie na nastavenie jasu, zaostrovanie a posúvanie lúča;

Sweep generátor na pohyb elektrónového lúča (a podľa toho aj svetelného bodu) cez sito trubice pri určitej rýchlosti;

Zosilňovače (a atenuátory) používané na zosilnenie alebo zoslabenie napätia skúmaného signálu, ak nestačí lúč na elektrónkovej clone citeľne vychýliť alebo je naopak príliš vysoké.

Zariadenie s katódovou trubicou

V prvom rade zvážte konštrukciu katódovej trubice (obr. 36.1). Zvyčajne je to sklenená banka 3, evakuovaná do vysokého vákua. V jeho úzkej časti je umiestnená vyhrievaná katóda 4, z ktorej vylietavajú elektróny vplyvom termionickej emisie.Sústava valcových elektród 5, 6, 7 sústreďuje elektróny do úzkeho zväzku 12 a riadi jeho intenzitu. Potom nasledujú dva páry vychyľovacích dosiek 8 a 9 (horizontálna a vertikálna) a nakoniec sito 10 - spodok banky 3, potiahnutý luminiscenčnou kompozíciou, vďaka ktorej je stopa elektrónového lúča viditeľná.

Súčasťou katódy je volfrámové vlákno - ohrievač 2, umiestnené v úzkej trubici, ktorej koniec (pre zníženie funkcie práce elektrónov) je pokrytý vrstvou oxidu bária alebo stroncia a je vlastne zdrojom toku elektrónov.

Proces formovania elektrónov do úzkeho lúča pomocou elektrostatických polí je v mnohom podobný pôsobeniu optických šošoviek na svetelný lúč. Preto sa systém elektród 5, 6, 7 nazýva elektrónovo-optické zariadenie.

Elektróda 5 (modulátor) vo forme uzavretého valca s úzkym otvorom je pod malým negatívnym potenciálom vzhľadom na katódu a vykonáva funkcie podobné riadiacej mriežke elektrónovej lampy. Zmenou hodnoty záporného napätia na modulačnej alebo riadiacej elektróde môžete zmeniť počet elektrónov prechádzajúcich jej otvorom. Preto pomocou modulačnej elektródy je možné regulovať jas lúča na obrazovke. Potenciometer, ktorý riadi veľkosť záporného napätia na modulátore, je zobrazený na prednom paneli osciloskopu s nápisom „jas“.

Systém dvoch koaxiálnych valcov 6 a 7, nazývaných prvá a druhá anóda, slúži na zrýchlenie a zaostrenie lúča. Elektrostatické pole v medzere medzi prvou a druhou anódou je nasmerované tak, že vychyľuje rozbiehajúce sa dráhy elektrónov späť k osi valca, rovnako ako na rozbiehavý svetelný lúč pôsobí optická sústava dvoch šošoviek. V tomto prípade katóda 4 a modulátor 5 tvoria prvú elektronickú šošovku a ďalšia elektronická šošovka zodpovedá prvej a druhej anóde.

Výsledkom je, že elektrónový lúč je zaostrený na bod, ktorý by mal ležať v rovine tienidla, čo je možné pri vhodnej voľbe rozdielu potenciálov medzi prvou a druhou anódou. Gombík potenciometra, ktorý reguluje toto napätie, je zobrazený na prednom paneli osciloskopu s nápisom „focus“.

Pri dopade elektrónového lúča na tienidlo sa na ňom vytvorí ostro obrysový svetelný bod (zodpovedajúci prierezu lúča), ktorého jas závisí od počtu a rýchlosti elektrónov v lúči. Väčšina energie lúča sa pri bombardovaní obrazovky premení na teplo. Aby sa predišlo prepáleniu luminiscenčného povlaku, pri stacionárnom elektrónovom lúči nie je povolený vysoký jas. Vychýlenie lúča sa vykonáva pomocou dvoch párov planparalelných dosiek 8 a 9, ktoré sú navzájom kolmé.

Ak je na doskách jedného páru potenciálny rozdiel, rovnomerné elektrické pole medzi nimi vychyľuje trajektóriu elektrónového lúča v závislosti od veľkosti a znamienka tohto poľa. Výpočty ukazujú, že veľkosť vychýlenia lúča na obrazovke trubice D(v milimetroch) súvisí s napätím platní U D a napätie na druhej anóde Ua 2(vo voltoch) takto:

(36.1),

Snáď neexistuje taký človek, ktorý by sa v živote nestretol so zariadeniami, ktorých konštrukcia zahŕňa katódovú trubicu (alebo CRT). Teraz sa takéto riešenia aktívne nahrádzajú ich modernejšími náprotivkami založenými na obrazovkách z tekutých kryštálov (LCD). Existuje však množstvo oblastí, v ktorých je katódová trubica stále nenahraditeľná. Napríklad LCD nemožno použiť vo vysoko presných osciloskopoch. Jedna vec je však jasná – pokrok zariadení na zobrazovanie informácií nakoniec povedie k úplnému opusteniu CRT. Je to otázka času.

História vzhľadu

Za objaviteľa možno považovať J. Plückera, ktorý v roku 1859 pri štúdiu správania kovov pod rôznymi vonkajšími vplyvmi objavil fenomén žiarenia (emisie) elementárnych častíc – elektrónov. Generované časticové lúče sa nazývajú katódové lúče. Upozornil tiež na objavenie sa viditeľnej žiary určitých látok (fosforu), keď na ne dopadajú elektrónové lúče. Moderná katódová trubica je schopná vytvárať obraz vďaka týmto dvom objavom.

Po 20 rokoch sa experimentálne zistilo, že smer pohybu emitovaných elektrónov je možné riadiť pôsobením vonkajšieho magnetického poľa. To sa dá ľahko vysvetliť, ak si pamätáme, že pohyblivé nosiče záporného náboja sú charakterizované magnetickými a elektrickými poľami.

V roku 1895 K. F. Brown zdokonalil riadiaci systém v trubici a tým sa mu podarilo zmeniť smerový vektor toku častíc nielen poľom, ale aj špeciálnym zrkadlom schopným otáčania, čo otvorilo úplne nové možnosti využitia vynálezu. . V roku 1903 Wenelt umiestnil do trubice katódu-elektródu vo forme valca, čo umožnilo regulovať intenzitu vyžarovaného toku.

V roku 1905 Einstein sformuloval rovnice na výpočet fotoelektrického javu a po 6 rokoch bolo demonštrované funkčné zariadenie na prenos obrazu na veľké vzdialenosti. Lúč bol riadený a za hodnotu jasu bol zodpovedný kondenzátor.

Keď boli uvedené na trh prvé modely CRT, priemysel nebol pripravený vytvoriť obrazovky s veľkou uhlopriečkou, takže ako kompromis boli použité zväčšovacie šošovky.

Zariadenie s katódovou trubicou

Odvtedy bolo zariadenie vylepšené, ale zmeny sú evolučného charakteru, keďže do priebehu práce nepribudlo nič zásadne nové.

Sklenené telo začína trubicou s kužeľovitým nástavcom tvoriacim clonu. Vo farebných zobrazovacích zariadeniach je vnútorný povrch s určitým rozstupom pokrytý tromi typmi fosforu, ktoré pri dopade elektrónového lúča dodávajú farbu ich žiare. V súlade s tým existujú tri katódy (pištole). Aby sa odfiltrovali rozostrené elektróny a zabezpečilo sa, že požadovaný lúč presne dopadne na požadovaný bod na obrazovke, je medzi katódový systém a fosforovú vrstvu umiestnená oceľová mriežka - maska. Dá sa to prirovnať k šablóne, ktorá odreže všetko nadbytočné.

Emisia elektrónov začína z povrchu vyhrievaných katód. Ponáhľajú sa smerom k anóde (elektróde s kladným nábojom) pripojenej ku kužeľovej časti trubice. Ďalej sú lúče zaostrené špeciálnou cievkou a vstupujú do poľa vychyľovacieho systému. Prechádzajúc cez mriežku padajú na požadované body obrazovky a spôsobujú ich premenu na žiaru.

Počítačové inžinierstvo

CRT monitory sú široko používané v počítačových systémoch. Jednoduchosť dizajnu, vysoká spoľahlivosť, presná reprodukcia farieb a absencia oneskorení (tie milisekúndy odozvy matrice v LCD) sú ich hlavné výhody. V posledných rokoch však, ako už bolo spomenuté, CRT nahrádzajú ekonomickejšie a ergonomickejšie LCD monitory.