kineskop

Kineskopowy (ang. Kineskop , w skrócie kineskopu , a nawet rury Braun ) jest lampy elektronowej , że ogniskowana wiązka elektronów generowanych. Może to być odchylane lub modulowane za pomocą pól magnetycznych lub elektrycznych, dzięki czemu widzialny obraz jest generowany, gdy wiązka elektronów uderza w warstwę substancji fluorescencyjnej przymocowanej do wnętrza tuby . Wygenerowana wiązka elektronów nie jest wykorzystywana do bezpośredniego wyświetlania do innych celów, na przykład w mikroskopie elektronowym , betatronie lub lampie rentgenowskiej .

Najbardziej znanym zastosowaniem jest kineskop w telewizorach , gdzie w międzyczasie został on w dużej mierze zastąpiony przez ekrany plazmowe i ciekłokrystaliczne (LC) .

9″ czarno-biały kineskop z dołączoną jednostką odchylającą z monitora kasowego

Lampa elektronopromieniowa (schemat odchylania magnetycznego)

historia

Rurka Brauna, 1897

Lampa elektronopromieniowa z odchylaniem wiązki w kierunku poziomym i pionowym została opracowana przez Ferdinanda Brauna w 1897 roku , dlatego nazywana jest również lampą Brauna. Początkowo nie było wiadomo, że promieniowanie emanujące z katody składa się z elektronów, dlatego używano do tego terminu promienie katodowe.

Max Dieckmann zasugerował użycie lamp elektronopromieniowych w telewizji już w 1906 roku, Braun odrzucił ten pomysł jako „bzdury jak perpetuum mobile ”. Nie przeszkodziło to Dieckmannowi w użyciu dysku Nipkowa do wyświetlania mechanicznie zeskanowanych metalowych szablonów jako cieni na kineskopie w konfiguracji eksperymentalnej .

Kenjiro Takayanagi zbudował pierwszy czarno-biały telewizor z kineskopem w 1926 roku. (Wcześniej istniały telewizory z mechanicznym rozkładem obrazu, patrz także telewizja mechaniczna .) Najpierw przeniósł japoński znak za pomocą lampy Braun. Później udało mu się pierwszą elektroniczną transmisję ludzkiej twarzy. Dlatego uważany jest za ojca japońskiej telewizji.

Manfred von Ardenne wniósł wielki wkład w dalszy rozwój lampy Braun w telewizor, skaningowy mikroskop elektronowy i potężne źródła wiązki elektronów do zastosowań przemysłowych.

budowa

Zewnętrzne pola magnetyczne wpływają na ugięcie i wyświetlanie kolorów trójkolorowej lampy katodowej

Lampa elektronopromieniowa składa się z zamkniętej, próżniowej bańki szklanej z gorącą katodą , cylindra Wehnelta umieszczonego przed katodą , kilku elektrod ogniskujących i anody . Bezpowietrzna bańka szklana znajduje się pod niemałym ciśnieniem powietrza ok. 1 bara , co wyraźnie odpowiada obciążeniu jednego kilograma na centymetr kwadratowy bańki. Im większa bańka tuby, tym musi być stabilniejsza, co zapewnia odpowiednio grubsza ścianka bańki szklanej.

Cylinder Wehnelta służy do kontrolowania jasności, ale ma również zapobiegać rozchodzeniu się (rozbieżności) wiązki elektronów natychmiast po jej wygenerowaniu. Otacza katodę jak garnek i ma mały otwór na dole skierowany w stronę ekranu, przez który może wyjść wiązka.

W lampach katodowych anoda jest często dzielona. Składa się ona z:

• elektroda przyspieszenia wstępnego w postaci walca, którego równoległe płaszczyzny leżą na drodze wiązki,

Dla obrazu i Oszilloskopröhren dodatkiem

• elektrycznie przewodzącą powłokę ( Aquadag ) bańki szklanej w wewnętrznej, stożkowej części bańki oraz
• parasol na drugim końcu żarówki. Są to minerały, które bombardowane elektronami albo emitują światło widzialne, albo, w szczególnych przypadkach, w większym stopniu pochłaniają światło padające z zewnątrz.

Luminescencyjny ekran z aluminiowym podkładem w kineskopach oraz (w przypadku kolorowych kineskopów ) maska perforowana lub szczelinowa są również na potencjale anodowym. Warstwa aluminium z jednej strony zwiększa możliwą do uzyskania jasność (światło padające do wewnątrz z warstwy świecącej jest odbijane), a z drugiej osiągalny kontrast (ciemne obszary nie są już rozjaśniane przez rozproszone światło w żarówce). Zapobiega również tworzeniu się plamy jonowej .

W zależności od rodzaju rurki, zewnętrzna część bańki szklanej często pokryta jest na części stożkowej cienką warstwą zmielonego grafitu w celu ochrony reszty urządzenia przed procesami wyrównania ładunku (patrz klatka Faradaya ). Ta warstwa zewnętrzna wraz z wewnętrzną powłoką anodową tworzy kondensator do wygładzania napięcia anodowego. Istnieją również modele lampowe, w których sam stożek jest wykonany z metalu i z kolei jest na potencjale anodowym. Jednak ta konstrukcja nie mogła zwyciężyć ze względu na trudne do opanowania, trwałe uszczelnienie próżni pomiędzy metalowym stożkiem a szklanym ekranem, a także ze względu na izolację.

Generowanie wiązki

Widok szyjki kineskopu z systemem zainstalowanym pod kątem

Jeśli między rozgrzaną katodę i anodę zostanie przyłożone wysokie napięcie elektryczne , elektrony , które wydostały się z katody, są przyspieszane przez pole elektryczne i przelatują przez pole przyspieszające do ekranu, na którym poprzez fluorescencję wytwarzają światło.

Szybkość wyłaniających się elektronów można do pewnego stopnia (nie relatywistycznie) obliczyć, korzystając z następującego założenia:

Cała energia elektryczna oparta na polu elektrycznym, generowana przez napięcie , jest zamieniana na energię kinetyczną przy przejściu przez to napięcie: ${\ styl wyświetlania U}$

${\ displaystyle W _ {\ matematyka {el}} = W _ {\ matematyka {pot}}}$

Dla energii elektrycznej z natężenia pola elektrycznego wynika następujący wzór:

${\ displaystyle E = {\ frac {F} {Q}} = {\ frac {U} {d}}}$

${\ styl wyświetlania W _ {\ matematyka {el}} = QU}$

Zrównując i zmieniając na następujące wyniki formuły: ${\ displaystyle W _ {\ matematyka {kin}} = {\ tfrac {1} {2}} mv ^ {2}}$${\ styl wyświetlania v}$

${\ displaystyle v = {\ sqrt {\ frac {2qU} {m}}}}$

• ${\ styl wyświetlania q}$odpowiada elementarnemu ładunkowi elektronów ${\ styl wyświetlania e ^ {-}}$
• ${\ styl wyświetlania U}$to ilość napięcia elektrycznego panującego w polu elektrycznym
• ${\ styl wyświetlania m}$odpowiada masie elektronów${\ styl wyświetlania m_ {e}}$

Zdjęcie po prawej pokazuje układ wiązki przestarzałego kineskopu telewizyjnego z pułapką jonową . Katody rozgrzanej do czerwonego ciepła nie widać. Po prawej stronie widać cylinder Wehnelta i elektrodę wstępnego przyspieszenia. Następnie po lewej stronie znajduje się anoda, w trakcie której system dysz wygina się osiowo w kierunku szyjki rury. Powodem tej konstrukcji jest oddzielenie również przyspieszonych resztkowych jonów gazu od rzeczywistej wiązki elektronów, co w przeciwnym razie spowodowałoby plamę jonową (warstwa fluorescencyjna zniszczona przez bombardowanie jonami). Później lampy mogły się bez tego obejść, ponieważ ekrany z aluminiowym podkładem były mniej wrażliwe.

Niezbędne napięcie anodowe do wystarczającego wzbudzenia luminoforu wynosi

• dla lamp oscyloskopowych od 500 do 8000 V (czasami do 24 000 V),
• dla czarno-białych ekranów telewizyjnych od 14 000 do 18 000 woltów,
• dla ekranów telewizji kolorowej od 25 000 do 35 000 woltów,
• w przypadku specjalnych tubusów do późniejszego optycznego powiększania obrazu za pomocą soczewek optycznych (metoda projekcyjna) do 50 000 woltów,
• z wiązkami elektronów do obróbki materiałów oraz w lampach rentgenowskich często powyżej 100 000 woltów.

Prądy w zakresie poniżej 1 mA na przepływają przez  katodę, dzięki czemu łączny pobór mocy kineskopu może sięgać kilkudziesięciu watów . Prosty eksperyment pokazuje, że pokazanie bardzo jasnej plamki nieznacznie nagrzewa szkło (z punktu widzenia widza) przed warstwą luminescencyjną po kilku minutach, podczas gdy ciemne obszary pozostają stosunkowo chłodne.

W celu ograniczenia intensywności i energii kwantowej szkodliwego promieniowania rentgenowskiego hamulca , napięcie przyspieszające dla kineskopów telewizji czarno-białej i kolorowej zostało ograniczone normami technicznymi. Urządzenia były reklamowane w sprzedaży z niskim napięciem przyspieszenia, np. na naklejce, a napięcie przyspieszenia zanotowano na tylnej ściance obudowy zgodnie z przepisami. Przedni panel lampy wykonany jest ze szkła ołowiowego, które pochłania promieniowanie rentgenowskie, które jest generowane, gdy przyspieszone elektrony uderzają w ekran.

Ogniskowanie wiązki

Aby na warstwie luminescencyjnej pojawiła się ostro odgraniczona plamka, konieczne jest skupienie wiązki wzdłuż jej ścieżki.

W tym celu cylinder anodowy jest przerywany na długości kilku centymetrów w rurach zogniskowanych elektrostatycznie. W tym miejscu dołączany jest kolejny cylinder o większej średnicy, izolowany elektrycznie. Do tego cylindra przykładane jest napięcie ogniskowania. Zobacz także optyka elektronowa .

We wcześniejszych kineskopach telewizyjnych, kineskopach z falą biegnącą i mikroskopach elektronowych wiązka była również ogniskowana przez pola magnetyczne, które były osiowe względem ścieżki wiązki.

ugięcie belki

System odchylania kineskopu telewizyjnego od wewnątrz, widok w kierunku katody; Widoczne są tylko cewki odchylania poziomego

Za pomocą pól odchylających (pola elektryczne w oscyloskopach lub pola magnetyczne w ekranach telewizyjnych i komputerowych) wiązka elektronów może być skierowana w dowolne miejsce na ekranie fluorescencyjnym. Pola odchylające są generowane przez napięcia elektryczne na płytkach odchylania poziomego i pionowego lub przez prądy elektryczne w ortogonalnie rozmieszczonych cewkach odchylających.

Magnetyczne układy odchylania są stosowane w kineskopie do telewizorów i ekranów komputerowych , ponieważ można je wykorzystać do uzyskania większego kąta odchylenia wiązki, a tym samym możliwe jest skrócenie całej konstrukcji kineskopu.

W przeciwieństwie do tego, lampy oscyloskopowe wykorzystują ugięcie elektrostatyczne, ponieważ istnieje stała zależność między napięciem ugięcia a kątem ugięcia w szerokim zakresie częstotliwości (pasmo do kilku GHz, zwykle kilkaset MHz). Kąt ugięcia i napięcie anodowe są stosunkowo niewielkie, dlatego nie są wymagane nadmierne napięcia ugięcia, ale w zamian lampy są bardzo długie (do 60 cm) przy dość małej przekątnej (zwykle około 13 cm). Ze względu na dużą długość rury te są również bardziej czułe mechanicznie niż rury krótkie z ugięciem magnetycznym.

Problem z kineskopami to aberracje, które należy skorygować. Obejmują one:

• zniekształcenie poduszek,
• Wahania ostrości obrazu w zależności od położenia plamki świetlnej.

Oba błędy mają swoje źródło w tym, że dla lepszej widoczności, ekran luminescencyjny nie jest zakrzywiony w stopniu koniecznym do zachowania stałej odległości między ogniskiem a katodą.

Dla wynikowej drogi, którą opisują elektrony, założenie, że elektrony mają stałą prędkość w ich początkowym kierunku i że elektrony są odchylane (przyspieszane) w kierunku ortogonalnym przez pola E poprzez połączenie wzorów (ruch jednostajny ) i , a także i następującą funkcję dla trajektorii: ${\ displaystyle s_ {x} = v_ {x} t}$${\ displaystyle s_ {y} = {\ frac {1} {2}} a _ {\ matematyka {el}} t ^ {2}}$${\ displaystyle a _ {\ matematyka {el}} = {\ frac {qU} {md}}}$${\ displaystyle v_ {x} = {\ sqrt {\ frac {2qU} {m}}}}$

${\ displaystyle y = {\ frac {1} {2}} {\ frac {U_ {a} e} {dm_ {e}}} x ^ {2}}$

Modulacja wiązki

Oprócz odchylania wiązki przez ekran luminescencyjny, jasność wrażenia świetlnego można zmienić w ten sposób, że cylinder Wehnelta otrzymuje mniej lub bardziej duże napięcie, które jest ujemne w porównaniu z katodą. Jeżeli napięcie to zmienia się z wystarczającą prędkością, gdy wiązka jest stale odchylana, uzyskuje się ścieżkę świetlną, która jest modulowana światłem zgodnie z przyłożonym napięciem. Funkcja ta jest zatem jedną z najważniejszych przy zwykłym wyświetlaniu obrazów telewizyjnych za pomocą siatki .

Podczas powrotu linii i obrazu (przeskoku do pozycji wyjściowych) wiązka elektronów musi być kontrolowana "ciemno".

Modulacja wymaga bardzo dużej szerokości pasma napięcia sterującego od zera do kilku megaherców do wyświetlania obrazu . Zapewniają to stopnie wyjścia wideo. Amplituda od kineskopów wynosi do 300 woltów.

Kolorowe rurki do zdjęć

„Pistolet elektronowy”, zbudowany z kolorowego telewizora; po lewej: widok z boku, wyraźnie rozpoznawalny przepust próżniowy ; po prawej: widok z przodu, wyraźnie widać otwory wyjściowe trzech wiązek elektronów, które kontrolują trzy kolory

W kineskopie kolorowym znajdują się trzy układy wiązek elektronów, których promienie przecinają się w każdej pozycji w obszarze maski otworkowej , szczelinowej lub paskowej ułożonej w pobliżu warstwy świecącej . Ze względu na ich cień mogą uderzać tylko w jeden z kolorów fluorescencyjnych warstwy luminescencyjnej. Są to paski lub kropki w podstawowych kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim, które są ułożone dokładnie tak, aby pasowały do ​​maski. Wymiary strukturalne maski i luminoforów są mniejsze niż średnica wiązek elektronów, tak że prawie równa ich część zawsze przechodzi przez maskę.

Cylindry Wehnelta wszystkich trzech systemów wiązek kolorowego kineskopu są ze sobą połączone - trzy prądy wiązki (a tym samym jasność plamek świetlnych) są sterowane napięciem katod, których połączenia są wyprowadzone oddzielnie .

Dla kineskopów kolorowych wymagane są następujące wymagania techniczne i środki naprawcze:

• Wszystkie trzy wiązki elektronów muszą zawsze trafiać razem w jeden punkt na ekranie ( zbieżność uzyskuje się za pomocą cewek korekcyjnych w zespole odchylającym).
• Promienie muszą przechodzić przez maskę cieni pod odpowiednim kątem, aby wzbudzać tylko przypisane punkty koloru (czystość koloru jest zapewniona przez precyzyjną produkcję i czyste ogólne ustawienie jednostki odchylającej).

Zbieżność uzyskuje się za pomocą specjalnie obliczonych i kontrolowanych dodatkowych cewek odchylających. Aby skompensować zniekształcenia obrazu, zamiast prostych prądów piłokształtnych stosuje się bardziej złożone kształty. Często pozostałe błędy wyświetlania są korygowane poprzez naklejanie małych magnesów trwałych o różnej geometrii na tłok tubusu lub na szyjkę podczas produkcji kineskopu.

Stałe magnetyczne pola, takie jak B. ziemskie pole magnetyczne może namagnesować maskę cienia. Aby temu zaradzić, wokół tłoka znajdują się cewki rozmagnesowujące, które rozmagnesowują maskę cieniową, gdy urządzenie jest włączone za pomocą prądu przemiennego o powoli malejącej sile . Szczególnie silne namagnesowania, takie jak B. celowe przesuwanie silnego magnesu po powierzchni ekranu nie może być całkowicie wyeliminowane przez zintegrowaną demagnetyzację.

Kolorowa tuba z maską cienia Delta

Budowa kineskopu maski cieniowej:
1 gorąca katoda, 2 wiązki elektronów, 3 cewki wiązkowe (nieużywane), 4 cewki odchylające, 5 połączeń anodowych, 6 maski cieniowej, 7 warstw fluorescencyjnych z subpikselami czerwonym, zielonym i niebieskim, 8 zbliżenie warstwy fluorescencyjnej

Sekcja obrazu kineskopu z maską cieni; Potrójny układ subpikseli czerwonego, zielonego i niebieskiego

W pierwszych kineskopach kolorowych oraz w wielu monitorach komputerowych układy generowania wiązki, perforowane otwory maski i kropki fluorescencyjne na ekranie fluorescencyjnym zostały ułożone w formie trójkątów równobocznych. Aby uzyskać wystarczającą zbieżność, konieczne są bardziej rozbudowane obwody korekcyjne niż w przypadku lamp wbudowanych. Jakość obrazu jest jednak zwykle lepsza niż w przypadku lamp wbudowanych

• zakłócające wpływy pionowych linii, zwłaszcza na stanowiskach CAD, są unikane dzięki również pionowym strukturom masek,
• Ze względu na zasadę nie mogą wystąpić kolorowe obwódki na liniach pionowych,
• układ świecących punktów umożliwia wyższą rozdzielczość, struktury są drobniejsze.

Jednak użycie wiązek elektronów jest mniej efektywne - większa część elektronów kończy się niewykorzystana na masce, ponieważ maska ​​cieniowa ma mniejszy obszar otwarty niż maski szczelinowe i paskowe.

Jednak lampy Delta były nadal używane w środowisku profesjonalnym oraz w monitorach o wysokiej rozdzielczości, na przykład w medycynie. Zostały znalezione w wysokiej jakości monitorach komputerowych, ponieważ jakość wyświetlania uzasadnia zwiększony wysiłek. Trudności techniczne związane z konwergencją z rurami delta, które wciąż istniały we wczesnych dniach, doprowadziły do ​​powstania coraz bardziej wyrafinowanych systemów cewek odchylających, tak że monitory wymagają jedynie ułamka ustawień korekcyjnych, które zostały wprowadzone w tamtym czasie.

Wbudowany kolorowy kineskop

Miniaturyzacja układów generowania wiązki w połowie lat 70. umożliwiła ustawienie ich obok siebie („in-line”) w szyjce kineskopu, przy jednoczesnym zmniejszeniu średnicy szyjki. W związku z tym pigmenty luminoforowe na ekranie kineskopu zostały odpowiednio ułożone obok siebie w paskach. W rezultacie znacznie zmniejszono liczbę działań naprawczych wymaganych do osiągnięcia zbieżności wiązki. Stosowane są maski paskowe i szczelinowe, w których ze względu na większy względny obszar otwarty więcej elektronów dociera do warstwy świecącej, zamiast lądować niewykorzystane na masce. Przy danym prądzie wiązki lampy te zapewniają zatem jaśniejszy obraz niż stosowane do tej pory lampy Delta.

Z biegiem czasu rura inline została dalej rozwinięta w rurę z czarną matrycą . Pomiędzy poszczególnymi paskami świetlnymi znajduje się nieprzezroczysty pasek z materiału pochłaniającego światło. Zwiększa kontrast (powierzchnia ekranu wydaje się ciemniejsza w przypadku oświetlenia zewnętrznego) i czystość kolorów (wiązka ograniczona przez maskę może teraz trafić nieco bardziej obok niej, zanim znikną paski świetlne, które nie należą do odpowiedniej katody podekscytowany).

W tym samym czasie Sony opracowało lampę Trinitron , przy czym najbardziej oczywistą różnicą w porównaniu z lampą rzędową jest zastosowanie pionowo naprężonych drutów zamiast maski szczelinowej. To z kolei zmniejsza obszar, na którym wyładowywane są niewykorzystane elektrony.

Rozdzielczość rurek liniowych jest gorsza ze względu na grubszy wzór szczeliny w kierunku pionowym, a kolorowe prążki są łatwiej dostrzegalne przy ostrych przejściach kontrastu w obrazie, chociaż ustawienie zbieżności jest prawidłowe. Na liniach pionowych występują efekty aliasingu i klatki schodowej , co sprawia, że ​​rury te nie nadają się do użytku na stanowiskach roboczych CAD .

Kineskopy Inline pozwalają prawie całkowicie zrezygnować z koniecznej wcześniej złożonej jednostki konwergencji, która po raz pierwszy umożliwiła skonstruowanie niedrogich, kompaktowych i łatwych w utrzymaniu kolorowych telewizorów. Dzięki kineskopowi inline telewizja kolorowa dokonała decydującego przełomu na rynku masowym pod koniec lat siedemdziesiątych.

• 

  Przekrój kolorowego kineskopu z maską szczelinową

• 

  Detal maski z rozcięciem, widok z przodu

• 

  Przedstawienie białej „12” na czarnym tle na ekranie telewizora. Zbliżenie pokazuje poszczególne kolory, z których składają się postacie.

Historyczne kolorowe lampy obrazowe

Chromoskop

Chromoskop opracowany przez firmę DuMont w USA pod koniec lat 40. (od starożytnego greckiego χρῶμα chroma „kolor” i σκοπεῖν skopein „look”) składa się z systemu generowania wiązki znanego z technologii czarno-białej. Warstwy luminescencyjne nie są jednak nakładane na przednią powierzchnię szkła, zamiast tego w odległości ok. 1-3 mm znajdują się trzy siatki z drobnych oczek pokrytych odpowiednim kolorowym fluorescencyjnym materiałem luminescencyjnym, umieszczone jedna za drugą w odległości ok. 1-3 mm, połączenia elektryczne z których są wyprowadzone na zewnątrz. Z katodowego punktu widzenia przed tymi trzema sieciami znajduje się inna sieć o stosunkowo szerokich oczkach w tej samej odległości, która na potencjale anodowym zapewnia stałe przyspieszenie elektronów nawet przy przemiennych potencjałach sieci świetlnych.

Przełączając sieci między potencjałem katody i anody, elektrony, które już zostały przyspieszone, są spowalniane przez sieci o potencjale katody, tak że nie mogą do nich dotrzeć. Trafiane są tylko sieci o potencjale anodowym.

posługiwać się

Klasyczna lampa elektronopromieniowa z ekranem fluorescencyjnym pokazuje w praktyce różne typy prowadzenia wiązki elektronów:

• Oscylogram: Tutaj wiązka elektronów przemieszcza się w kineskopie, zwykle ze stałą prędkością, od lewej do prawej strony ekranu i jest odchylana w pionie w zależności od wyświetlanej krzywej sygnału. Wiązka elektronów pobudza do świecenia stosunkowo długą powłokę fluorescencyjną ekranu, tworząc wrażenie nieruchomego obrazu.
• Odchylenie wektora: Wiązka elektronów zapisuje obraz bezpośrednio na fluorescencyjnej powłoce ekranu za pomocą dwóch modulowanych sygnałów sterujących (poziomy) oś X (odcięta), (pionowa) oś Y (rzędna). Korzystając z modulacji jasności wiązki, pisak ten można wyjąć i ponownie umieścić w innym miejscu. Używany we wczesnych grach komputerowych ( asteroidy wektorowe , radary).
• Odchylenie linii (odchylenie rastra): Wiązka elektronów wielokrotnie zapisuje obraz linia po linii w procesie rastra (patrz następny rozdział), bardzo podobny do np. B. osoba czyta książkę.

Obrazy rastrowe

Struktura obrazu na telewizorze kineskopowym

Na powierzchni ekranu generowana jest siatka w celu wygenerowania obrazu . Wiązka elektronów przemieszcza się z dużą prędkością od lewej do prawej iz mniejszą prędkością od góry do dołu, omijając punkty obrazu linia po linii. Na końcu linii przeskakuje z powrotem na początek następnej linii. Po osiągnięciu dolnego końca ekranu wiązka przeskakuje z powrotem do górnego końca i proces rozpoczyna się od nowa. W ten sposób powstaje siatka. Im szybciej te procesy zachodzą, tym lepsze wrażenie nieruchomego, pozbawionego migotania obrazu wywołanego ospałością ludzkiego oka.

Na intensywność wiązek elektronów można wpływać przy dużej prędkości. Aktualna intensywność określa jasność poszczególnych pikseli . W ten sposób można kontrolować ogólną jasność piksela, podobnie jak prawie każdą mieszankę kolorów. Treść obrazu jest generowana sekwencyjnie poprzez jasność plamek wiązki.

Lampy elektronopromieniowe były używane w telewizorach i monitorach komputerowych. Tu jednak zostały one prawie całkowicie zastąpione ekranami plazmowymi i ciekłokrystalicznymi , które ze względu na swoją zasadę mają znacznie bardziej płaską strukturę. Grafika rastrowa jest również wyświetlana w niektórych oscyloskopach cyfrowych, ale tutaj z odchylaniem elektrostatycznym, jak w przypadku ich poprzedników z grafiką wektorową.

lampy do kamer telewizyjnych, takie jak B. vidicon , również użyj zasady podobnej do lampy katodowej ze skanowaniem rastrowym, aby zeskanować obraz ładunku.

W starszych urządzeniach radarowych do wyświetlania obrazów we współrzędnych biegunowych stosuje się lampy katodowe, w których odchylanie kątowe odbywa się za pomocą obrotowego układu odchylania magnetycznego, a odchylanie zasięgu odbywa się elektrostatycznie.

Skaningowe i transmisyjne mikroskopy elektronowe zawierają lampy elektronopromieniowe, które „oświetlają” próbki elektronami.

Grafika wektorowa

Lampy elektronopromieniowe są stosowane w oscyloskopach analogowych i różnych urządzeniach laboratoryjnych (odbiorniki pomiarowe, nadajniki oscylacji ) do wyświetlania wyników pomiarów w postaci grafiki wektorowej w układzie współrzędnych prostokątnych. Rzędna to czas, częstotliwość lub druga zmierzona wartość.

We wczesnych aplikacjach graficznych w obszarze przetwarzania informacji stosowano lampy obrazowe pamięci , w których raz zapisany obraz pozostaje do momentu zresetowania całego obrazu za pomocą polecenia kasowania. Obraz jest zapisywany w warstwie luminescencyjnej; oznacza to, że nie jest wymagany bufor ramki . Analogowe oscyloskopy pamięciowe działają w podobny sposób .

Zastosowania wiązki elektronów

Skaningowe mikroskopy elektronowe zawierają lampy elektronopromieniowe, które „oświetlają” próbki elektronami. Często można je również wyposażyć w analizę powierzchni materiałów, a odpowiednimi metodami są na przykład spektroskopia rentgenowska z dyspersją energii (EDX), mikroanaliza wiązki elektronów (ESMA) lub spektroskopia elektronów Augera (AES).

Tak zwane działa elektronowe o mocy setek kilowatów do spawania wiązką elektronów są również w zasadzie lampami katodowymi.

Do sieciowania polimerów stosuje się promieniowanie elektronowe (sieciowanie wiązką elektronów).

Betatron zawiera system Kineskop wstrzykiwania elektronów można przyspieszyć do systemu gazu.

Lampy elektronopromieniowe są używane w procesach litografii wiązkowej do bezpośredniego pisania lub naświetlania w produkcji półprzewodników oraz do mikrostrukturyzacji/wyrównywania struktur cienkowarstwowych .

W lampach o fali bieżącej , klistronach , karcynotronach i żyrotronach wiązka elektronów oddziałuje z polem o wysokiej częstotliwości i jest wykorzystywana do generowania lub wzmacniania mikrofal .

W lampach rentgenowskich wiązka elektronów uderza w metalową powierzchnię i generuje tam hamujące promieniowanie rentgenowskie .

Pośrednie generowanie lub projekcja obrazu

Nieświecąca się niebieska tuba do pisania lub Skiatron wymaga zewnętrznego źródła światła. Zamiast warstwy luminescencyjnej wiązka elektronów uderza w widoczną z zewnątrz warstwę halogenków alkalicznych osadzonych w stanie pary, zwykle chlorku potasu . Ujemny ładunek wiązki powoduje odbarwienie dotkniętych obszarów, które w zależności od typu mają kolor niebieski do niebiesko-fioletowego. Ten ślad jest bardzo trwały (od minut do dni) i można go usunąć przez rozgrzanie.

Eidophor jest procesem projekcji obrazu na podstawie siatkowej napromieniowanej warstwy oleju.

Produkcja

Układ generowania wiązki jest montowany zgodnie z wymiarami z wykrojonych pojedynczych części za pomocą przyrządów pomiarowych z zastosowaniem zgrzewania punktowego i przyspawany do drutów przepustowych podstawy rury wytworzonych w oddzielnej operacji. Prowadnice i osadzenia wykonane z ceramiki szklanej wzdłuż systemu zwiększają brak wibracji konstrukcji w przypadku wstrząsów. Sprężyny płytkowe na końcu konstrukcji zapewniają z jednej strony kontakt elektryczny z powłoką anodową po wewnętrznej stronie stożka rury, a z drugiej strony stabilniejsze trzymanie systemu po stronie swobodnie oscylującej .

W przypadku kineskopów szyjka, stożek i ekran są tworzone w oddzielnych operacjach i łączone ze sobą. Składają się z różnych rodzajów szkła. W przypadku rurek oscyloskopowych cały tłok wraz z szyjką jest wydmuchiwany maszynowo z jednego kawałka – wymagania dotyczące ekranowania przed promieniowaniem rentgenowskim są mniejsze, a mniejszy rozmiar oznacza, że ​​jest on mniej sztywny.

Kineskopy posiadają zabezpieczenie przeciwwybuchowe , które składa się z bandaża wokół ekranu i absorbuje naprężenia rozciągające, które w innym przypadku występują w szkle. Metalowe opaski (opaska na obręcz) podtrzymują również wsporniki montażowe kineskopu.

Kołki ekranu (stalowe kołki) są wtopione w narożniki ekranu kolorowych kineskopu , do których przed montażem mocowana jest stalowa maska ​​z Inwaru. Ustawienie maski względem ekranu musi być bardzo precyzyjne i stabilne mechanicznie.

Wysokie wymagania są umieszczone na szybie :

• Jakość optyczna (bez pęcherzyków, kamieni, smug)
• Solidność mechaniczna
• Ekranowanie powstałego promieniowania rentgenowskiego
• W przypadku kineskopów kolorowych współczynnik rozszerzalności cieplnej dostosowany do maski
• Dobre, próżnioszczelne połączenie między szkłem a przepustami elektrycznymi.

Te wymagania często można spełnić tylko przy użyciu różnych rodzajów szkła.

Luminofor jest umieszczony na wewnętrznej stronie ekranu . W celu uzyskania jak najbardziej jednolitej powłoki luminofory miesza się z cieczą chemicznie obojętną dla luminoforu ( zawiesina ) i powoli osadza się po wewnętrznej stronie ekranu w złożonym, w pełni zautomatyzowanym procesie ( sedymentacja ). Ciecz nośna jest następnie ostrożnie wylewana, a luminofor jest utrwalany przez wypalanie po wyschnięciu .

W przypadku kineskopów telewizji kolorowej warstwa świecąca nie składa się z warstwy jednorodnej, ale z wielu maleńkich, odpowiednio ułożonych punktów lub pasków trzech różnych substancji świecących w podstawowych kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim. W przypadku rurek z czarną matrycą paski są oddzielone od siebie czarnym paskiem grafitowym. Strukturyzacja pasków lub punktów odbywa się za pomocą fotolitografii z użyciem dokładnej maski, która zostanie zainstalowana później.

W kolejnej operacji na stosunkowo ziarnisty luminofor na kineskopach nakładana jest cienka, gładka warstwa oddzielająca, na którą naparowuje się warstwę aluminium. Ta warstwa pośrednia jest następnie ponownie usuwana przez wypalanie.

Po stopieniu się szklanych części kineskop, podobnie jak lampy elektronowe, jest opróżniany , odgazowywany, pobierany i sztucznie starzony . Producent kineskopu dołącza również system odchylania magnetycznego oraz magnesy korekcyjne.

zagrożenia

promienie rentgenowskie

Od napięcia anodowego ok. 20 kV, promienie rentgenowskie w postaci bremsstrahlung są również generowane na ekranie telewizorów lampowych, tak jak było to powszechne przed telewizorami płaskoekranowymi. Po rozpoznaniu niebezpieczeństw związanych z podwyższonymi napięciami anodowymi, zwłaszcza po wprowadzeniu telewizji kolorowej, wprowadzono międzynarodowe przepisy dotyczące ochrony radiologicznej i wartości granicznych, które reguluje w Niemczech rozporządzenie o ochronie przed uszkodzeniami powodowanymi przez X- promienie , w skrócie zarządzenie rentgenowskie , w Niemczech od 1987 roku . W przypadku telewizora lokalna moc dawki w odległości 10 cm od powierzchni ekranu nie może zatem przekraczać 1 µSv/h zgodnie z § 5 (4) RöV.

Szkło stożka kineskopu zostanie dodany tlenek ołowiu . Ponieważ szkło to po dłuższym wystawieniu na promieniowanie rentgenowskie zmienia kolor na brązowy, w szkle frontowym stosuje się szkła zawierające stront i bar , widoczne szkło ekranowe , a ze względu na stabilność ma ono i tak bardzo dużą grubość ścianki. Oba środki zmniejszają emitowane promieniowanie rentgenowskie.

Stosowane napięcie przyspieszające, które określa dolną granicę długości fali hamującego promieniowania rentgenowskiego, a tym samym jego „twardość” lub zdolność penetracji, jest ograniczone do około 27 kV.

We wczesnych kineskopach telewizyjnych do odchylania wiązki w kierunku ekranu stosowano tak zwaną pułapkę jonową z działem elektronowym zainstalowanym pod kątem i magnesem trwałym (patrz rysunek powyżej).

Ochrona przed implozją

Implozji na kineskopowej, podobnie jak w innych rur próżniowych jest bardzo niebezpieczny z powodu broken szkła. Dlatego należy tego unikać i wymaga specjalnego wyposażenia ochronnego (okulary ochronne, odzież ochronna) podczas obsługi.

Początkowo kineskop był osłonięty „z przodu nietłukącym ekranem ochronnym, chroniącym widza”.

Obecnie kineskopy mają ochronę przed implozją w postaci wstępnie naprężonej metalowej opony (taśmy na obręcz) wokół ekranu. Pochłania naprężenia rozciągające, które w innym przypadku występują w szkle, a także przenosi wspornik kineskopu. Jednak ochrona przed implozją nie obejmuje szyjki kineskopu. Jeśli się zepsuje, może wydostać się przez ekran do przodu - chyba że ekran ma wystarczającą wytrzymałość (iskrobezpieczne kineskopy). Dlatego kineskopów nie wolno trzymać za szyję.

Jeśli wiązka elektronów z powodu nieprawidłowego ugięcia trafi po wewnętrznej stronie szyjki lampy, kineskop może implodować z powodu naprężeń termicznych. Wcześniej uwalnia więcej promieni rentgenowskich ze względu na cienkie szkło. Urządzenia, w których napięcie anodowe nie jest uzyskiwane jak zwykle z impulsów powrotnych odchylenia linii, dlatego często mają urządzenie, które wyłącza napięcie anodowe w przypadku wadliwego odchylenia.

Obwód odchylania pionowego, który działa niezależnie od tego, jest również często zaprojektowany w taki sposób, że prąd wiązki jest wyłączany w przypadku awarii. Środek ten zapobiega również wypalaniu cienkiej i bardzo jasnej poziomej linii, która pojawia się w przypadku usterki.

szpiegostwo

Fale elektromagnetyczne emitowane przez odchylanie i modulację jasności wiązek elektronów ( promieniowanie szkodliwe ) mogą być przechwytywane do celów szpiegowskich i wyświetlane na drugim ekranie za pomocą technologii phreakingu Van Ecka .

Zobacz też

• Generowanie obrazu w kolorowym kineskopie
• Wzmacniacz obrazu
• Ekran emisji pola
• Wyświetlacz emitera elektronów powierzchniowo-przewodzących (SED)

Indywidualne dowody

1. ↑ Renate Wahrig-Burfeind (red.): Naprawdę. Ilustrowany słownik języka niemieckiego . ADAC-Verlag, Monachium 2004, ISBN 3-577-10051-6 , s. 158 . 
2. ^ Arthur C. Brownell: The Chromoscope, nowa rurka do oglądania telewizji kolorowej. Elektronika, tom 20, czerwiec 1948, s. 190
3. ↑ Gra wektor asteroidy. heise.de, c't nr 17 z 21 lipca 2008, strona 187
4. ↑ Tuba do pisania w kolorze niebieskim.pdf Tuba do pisania w kolorze niebieskim (PDF; 789 kB)
5. ^ Werner W. Diefenbach: usługa telewizyjna . W: Podręcznik techniki naprawy radia i telewizji . taśma 2 . Franck'sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1961, s. 144 . 

linki internetowe

• Baza danych adapterów kineskopu
• Witryna Cathode Ray Tube (w języku angielskim).
• The Braunsche Tube (animowany) (państwowy serwer edukacyjny Baden-Württemberg)
• Distraction in the Braun tube (animowany) (stanowy serwer edukacyjny Badenii-Wirtembergii)
• Duży leksykon konwersacji Meyera . Wydanie szóste. Bibliographisches Institut, Lipsk/Wiedeń 1909 ( zeno.org [dostęp 3 kwietnia 2019 r.] Hasło leksykonu „Promienie katodowe”). 
• Otto Lueger : Leksykon całej techniki i jej nauk pomocniczych . Wydanie II. Deutsche Verlagsanstalt, Stuttgart i Lipsk 1920 ( zeno.org [dostęp 3 kwietnia 2019 r.] Hasło leksykonu „Braunsche Röhre”).