Et kineskop (fra andet græsk κινέω "I move" + σκοπέω "I look") [1] , også et katodestrålerør ( CRT ) er en katodestråleanordning, der omdanner elektriske signaler til lys .
Tidligere meget brugt i fjernsyn og skærme : Indtil midten af 1990'erne blev der kun brugt kinescope-baserede enheder.
I 1859 opdagede Julius Plücker katodestråler , en strøm af elektroner. I 1879 skabte William Crookes katodestrålerøret . Han fandt ud af, at katodestråler forplanter sig lineært, men kan afbøjes af et magnetfelt , og fandt også ud af, at når katodestråler rammer nogle stoffer, begynder sidstnævnte at lyse.
I 1897 skabte den tyske fysiker Karl Ferdinand Braun et katoderør baseret på Crookes-røret, som blev kaldt det brune rør [2] . Strålen blev afbøjet ved hjælp af en elektromagnet i kun én dimension, den anden retning blev indsat ved hjælp af et roterende spejl. Brown valgte ikke at patentere sin opfindelse, men lavede mange offentlige demonstrationer og publikationer i den videnskabelige presse [3] . Det brune rør er blevet brugt og forbedret af mange videnskabsmænd. I 1903 anbragte Arthur Wenelt en cylindrisk elektrode ( Wenelts cylinder ) i røret, hvilket gjorde det muligt at ændre intensiteten af elektronstrålen og følgelig lysstyrken af lyset fra fosforet.
I 1906 modtog Browns ansatte M. Dickman og G. Glage patent på brugen af det brune rør til billedtransmission, og i 1909 foreslog M. Dickman ideen om en fototelegrafanordning til at overføre billeder ved hjælp af det brune rør; Nipkow-skiven blev brugt i oprømmeren .
Siden 1902 har Boris Lvovich Rosing arbejdet med Browns pibe . Den 25. juli 1907 ansøgte han om opfindelsen "Metode til elektrisk transmission af billeder over afstande." Strålen blev scannet i røret af magnetiske felter, og signalet blev moduleret (lysstyrke ændret) ved hjælp af en kondensator, der kunne afbøje strålen lodret og derved ændre antallet af elektroner, der passerede til skærmen gennem membranen. Den 9. maj 1911 på et møde i det russiske tekniske selskab demonstrerede Rosing transmissionen af tv-billeder af simple geometriske former og deres modtagelse med afspilning på en CRT-skærm.
I begyndelsen og midten af det 20. århundrede spillede Vladimir Zworykin , Allen Dumont og andre en væsentlig rolle i udviklingen af CRT.
Ifølge metoden til elektronstråleafbøjning er alle CRT'er opdelt i to grupper: med elektromagnetisk afbøjning ( indikator CRT'er og kineskoper) og med elektrostatisk afbøjning ( oscillografiske CRT'er og en meget lille del af indikator CRT'er).
I henhold til evnen til at gemme det optagede billede er CRT'er opdelt i rør uden hukommelse og rør med hukommelse (indikator og oscilloskop), hvis design giver specielle hukommelseselementer (knuder), ved hjælp af hvilke et en gang optaget billede kan afspilles mange gange.
I henhold til farven på skærmens glød er CRT'er opdelt i monokrome og flerfarvede. Monokrom kan have en anden glødfarve: hvid, grøn, blå, rød og andre. Flerfarver er opdelt efter handlingsprincippet i to-farve og tre-farve. To-farve - indikator CRT'er, hvis farve på skærmens glød ændres enten på grund af højspændingsskift eller på grund af en ændring i elektronstrålestrømtætheden. Tri-farve (ifølge primære farver) - farve kinescopes, hvis flerfarvede glød af skærmen er leveret af specielle designs af det elektron-optiske system, farveadskillende maske og skærm.
Oscillografiske CRT'er er opdelt i lavfrekvente rør og mikrobølgerør . I design af sidstnævnte anvendes et ret komplekst system af elektronstråleafbøjning.
Kinescopes er opdelt i tv, monitor og projektion. Monitor kinescopes har en mindre maskestigning end tv-skærme. Projektionskineskoper har en størrelse fra 7 til 12 tommer , øget skærmlysstyrke, er monokrome og gengiver en af de tre grundlæggende RGB -farver - rød, grøn, blå (se CRT-videoprojektor ).
Hoveddele:
Der skabes et dybt vakuum i cylinder 9 - først pumpes luften ud, derefter opvarmes alle kineskopets metaldele af en induktor for at frigive de absorberede gasser, en getter bruges til gradvist at absorbere den resterende luft .
For at skabe en elektronstråle 2 bruges en enhed kaldet en elektronkanon . Katoden 8 opvarmet af filamentet 5 udsender elektroner. For at øge emissionen af elektroner er katoden belagt med et stof, der har en lav arbejdsfunktion (de største producenter af CRT'er bruger deres egne patenterede teknologier til dette). Ved at ændre spændingen mellem styreelektroden ( modulator ) 12 og katoden kan du ændre intensiteten af elektronstrålen og dermed billedets lysstyrke. Ud over kontrolelektroden indeholder pistolen på moderne CRT'er en fokuseringselektrode (indtil 1961 brugte kineskoper til hjemmet elektromagnetisk fokusering ved hjælp af en fokuseringsspole 3 med en kerne 11 ), designet til at fokusere en plet på kineskopskærmen til et punkt, en accelerationselektrode til yderligere acceleration af elektroner i pistolen og anoden. Efter at have forladt pistolen accelereres elektronerne af anoden 14 , som er en metalliseret belægning af den indre overflade af kinescope-keglen, forbundet med pistolens elektrode af samme navn. I farvekineskoper med en intern elektrostatisk skærm er den forbundet til anoden. I en række kinescopes af tidlige modeller, såsom 43LK3B, var keglen lavet af metal og var faktisk anoden. Spændingen ved anoden ligger i området fra 7 til 30 kilovolt . I en række små oscillografiske CRT'er er anoden kun en af elektronkanonelektroderne og drives af spændinger op til flere hundrede volt.
Dernæst passerer strålen gennem afbøjningssystemet 1 , som kan ændre strålens retning (figuren viser et magnetisk afbøjningssystem). I TV CRT'er bruges et magnetisk afbøjningssystem, da det giver store afbøjningsvinkler. I oscilloskop CRT'er bruges et elektrostatisk afbøjningssystem, da det giver hurtigere respons.
Elektronstrålen rammer skærmen 10 , der er belagt med phosphoret 4 . Fra bombardementet af elektroner gløder fosforet, og en hurtigt bevægende plet med variabel lysstyrke skaber et billede på skærmen.
Fosforen får en negativ ladning fra elektronerne, og sekundær emission kan begynde – selve fosforen kan begynde at udsende elektroner. Som et resultat kan hele røret få en negativ ladning. For at forhindre dette i at ske, er der over hele rørets overflade et lag aquadag , en ledende blanding baseret på grafit , forbundet til anoden ( 6 ).
Kinescope er forbundet via klemmer 13 og højspændingsstik 7 .
I sort/hvide tv er sammensætningen af fosforen valgt, så den lyser i en neutral grå farve. I videoterminaler, radarer osv. gøres fosforen ofte gul eller grøn for at reducere øjentræthed.
Afbøjningsvinklen for CRT-strålen er den maksimale vinkel mellem to mulige positioner af elektronstrålen inde i pæren, hvor et lysende punkt stadig er synligt på skærmen. Forholdet mellem skærmens diagonal (diameter) og længden af CRT afhænger af vinklen. For oscillografiske CRT'er er det normalt op til 40 °, hvilket er forbundet med behovet for at øge strålens følsomhed over for virkningerne af afbøjningsplader og sikre lineariteten af afbøjningskarakteristikken. For de første sovjetiske tv-kineskoper med en rund skærm var afbøjningsvinklen 50 °, for sort-hvide kineskoper fra senere udgivelser var den 70 °, siden 1960'erne steg den til 110 ° for sort-hvide (en af de første sådanne kinescopes er 43LK9B) , til farvede mennesker - i begyndelsen af 80'erne. Ved slutningen af kineskopernes æra blev vinklen bragt op til 120 °.
Med en stigning i bjælkens afbøjningsvinkel falder kineskopets dimensioner og masse dog:
Alt dette har ført til, at 70-graders kinescopes stadig bruges i nogle områder. Også en vinkel på 70 ° bliver fortsat brugt i sort-hvide kinescopes i små størrelser (for eksempel 16LK1B), hvor længden ikke spiller så stor en rolle.
Da det er umuligt at skabe et perfekt vakuum inde i en CRT, forbliver nogle af luftmolekylerne inde. Når de kolliderer med elektroner , dannes der ioner af dem , som, der har en masse, der er mange gange større end massen af elektroner, praktisk talt ikke afviger, idet de gradvist brænder fosforen ud i midten af skærmen og danner den såkaldte ionplet . For at bekæmpe dette, indtil midten af 1960'erne, blev "ionfælde"-princippet brugt: elektronkanonens akse var placeret i en vinkel i forhold til kineskopets akse, og en justerbar magnet placeret udenfor gav et felt, der drejede elektronen strømme mod aksen. Massive ioner, der bevægede sig i en lige linje, faldt i selve fælden.
Denne konstruktion tvang imidlertid til at øge diameteren af kineskopets hals, hvilket førte til en stigning i den nødvendige kraft i afbøjningssystemets spoler.
I begyndelsen af 1960'erne blev der udviklet en ny måde at beskytte fosforen på: desuden aluminisere skærmen, hvilket gjorde det muligt at fordoble kineskopets maksimale lysstyrke, og behovet for en ionfælde forsvandt.
I et tv, hvis vandrette scanning er lavet på lamper, vises spændingen ved kineskopets anode først, efter at den horisontale scanningsudgangslampe og spjælddioden er varmet op. Katoderne af disse lamper er meget massive og kræver en høj temperatur (lamperne er designet til en stor driftsstrøm af katoden), og kineskopets lyskatoder på dette tidspunkt har allerede tid til at varme op til driftstemperatur.
Introduktionen af hel-halvlederkredsløb i horisontale skanningsknuder har skabt problemet med accelereret slid af kineskopets katoder på grund af spændingen, der påføres kineskopets anode samtidig med tænding. For at bekæmpe dette fænomen blev der udviklet amatørknuder, der gav en forsinkelse i forsyningen af spænding til anode- eller kinescope-modulatoren. Interessant nok, i nogle af dem, på trods af at de var beregnet til installation i halvleder-tv'er, blev et radiorør brugt som et forsinkelseselement. Senere begyndte man at producere industrielle tv'er, hvor en sådan forsinkelse oprindeligt blev leveret.
For at skabe et billede på skærmen skal elektronstrålen konstant passere over skærmen med en høj frekvens - mindst 25 gange i sekundet. Denne proces kaldes udpakning . Der er flere måder at scanne et billede på.
Elektronstrålen krydser hele skærmen i rækker. Der er to muligheder:
Elektronstrålen bevæger sig langs billedets linjer. Vektorscanning blev brugt i Vectrex -spillekonsollen .
De første radarer brugte en all -round indikator ("cirkulær markør"), hvor elektronstrålen passerer langs radierne af en rund skærm. Serviceinformation (tal, bogstaver, topografiske tegn ) vises enten ved hjælp af vektormetoden eller implementeres yderligere gennem en tegnmatrix (placeret i elektronstrålekanonen).
Fjernsynsraster, progressiv scanning
Tv-raster, interlaced scanning
Vektor måde at scanne et billede på
Et farvekinescope adskiller sig fra et sort-hvidt ved, at det har tre kanoner - "rød", "grøn" og "blå" ( 1 ). Følgelig påføres tre typer fosfor på skærm 7 i en bestemt rækkefølge - rød, grøn og blå ( 8 ).
Afhængigt af den anvendte masketype er kanonerne i kineskopets hals arrangeret delta-formet (ved hjørnerne af en ligesidet trekant) eller plane (på samme linje). Nogle elektroder af samme navn fra forskellige elektronkanoner er forbundet med ledere inde i kineskopet. Disse er accelererende elektroder, fokuseringselektroder, varmelegemer (parallelt forbundet) og ofte modulatorer. En sådan foranstaltning er nødvendig for at gemme antallet af udgange af kinescope på grund af dens begrænsede størrelse.
Kun strålen fra den røde pistol rammer den røde fosfor, kun strålen fra den grønne pistol rammer den grønne osv. Dette opnås ved, at der er installeret et metalgitter, kaldet en maske , mellem pistolerne og skærmen ( 6 ). I moderne kinescopes er masken lavet af Invar , en stålkvalitet med en lille termisk udvidelseskoefficient .
Der er to typer masker:
Der er ingen klar leder blandt disse masker: skyggemasken giver linjer af høj kvalitet, blændemasken giver mere mættede farver og høj effektivitet. Slit kombinerer dyderne som skygge og blænde, men er tilbøjelig til moiré .
Jo mindre fosforelementerne er, jo højere billedkvalitet er røret i stand til at producere. En indikator for billedkvalitet er maskens trin .
I moderne monitor-CRT'er er maskestigningen på niveauet 0,25 mm . Tv-kinescopes, som ses fra en større afstand, bruger trin op til 0,6 mm .
Da skærmens krumningsradius er meget større end afstanden fra den til det elektron-optiske system op til det uendelige i flade kineskoper, og uden brug af specielle foranstaltninger, er skæringspunktet for strålerne i et farvekineskop kl. en konstant afstand fra elektronkanoner, er det nødvendigt at sikre, at dette punkt er nøjagtigt ved overfladen af skyggemasken, ellers dannes fejlregistrering af de tre farvekomponenter i billedet, stigende fra midten af skærmen til kanterne. For at forhindre dette i at ske, er det nødvendigt at forskyde elektronstrålerne korrekt. I kineskoper med et delta-formet arrangement af kanoner sker dette af et specielt elektromagnetisk system styret af en separat enhed, som i gamle tv'er til periodiske justeringer blev placeret i en separat enhed - blandeenheden. I kinescopes med et plant arrangement af kanoner foretages justering ved hjælp af specielle magneter placeret på halsen af kinescope. Over tid, især for kineskoper med et delta-formet arrangement af elektronkanoner, forstyrres konvergensen og kræver yderligere justering. De fleste computerreparationsfirmaer tilbyder en skærmstrålerefacing-service.
I farvekineskoper er det nødvendigt at fjerne den resterende eller utilsigtede magnetisering af skyggemasken og den elektrostatiske skærm, der påvirker billedkvaliteten .
Afmagnetisering opstår på grund af udseendet i den såkaldte afmagnetiseringsløkke - en fleksibel spole med stor diameter, der er placeret rundt om kineskopskærmen - en puls af et hurtigt skiftende dæmpet magnetfelt. For at denne strøm gradvist skal falde efter at have tændt for tv'et, bruges termistorer . Oftest bruges et kredsløb med to termistorer, mellem hvilke der etableres en termisk kontakt. Den anden termistor opvarmer desuden den første og øger dens modstand, på grund af hvilken strømmen gennem afmagnetiseringsspolen i stabil tilstand falder. Mange skærme indeholder udover termistorer et relæ , der ved afslutningen af kinescope-demagnetiseringsprocessen slukker for strømmen til dette kredsløb, så termistoren køler ned. Derefter kan du bruge en speciel tast eller en speciel kommando i monitormenuen til at udløse dette relæ og til enhver tid afmagnetisere igen uden at skulle slukke og tænde for monitorens strøm. På Electronics Ts-430 TV'et styrer termistoren ikke spolen direkte, men transistorkontakten. Ved hjælp af et relæ, hvorpå denne nøgle er indlæst, aflades en foropladet papirkondensator på afmagnetiseringsspolen, og der opstår dæmpede svingninger i det resulterende oscillerende kredsløb.
Et trineskop er et design bestående af tre sort-hvide kineskoper, lysfiltre og gennemskinnelige spejle (eller dikroiske spejle, der kombinerer funktionerne fra gennemskinnelige spejle og filtre), der bruges til at opnå et farvebillede [5] .
Kinescopes bruges i rasterbilledsystemer : forskellige typer fjernsyn , skærme , videosystemer .
Oscillografiske CRT'er bruges oftest i funktionelle afhængighedsvisningssystemer: oscilloskoper , wobblescopes , også som displayenhed på radarstationer, i specialenheder; i de sovjetiske år blev de også brugt som visuelle hjælpemidler i studiet af design af katodestråleapparater generelt.
CRT'er til tegnudskrivning bruges i forskelligt specialudstyr.
Udpegningen af sovjetiske og russiske CRT'er består af fire elementer: [6]
I særlige tilfælde kan der tilføjes et femte element til betegnelsen med yderligere oplysninger.
Eksempel: 50LK2B - et sort-hvidt kinescope med en skærmdiagonal på 50 cm , den anden model, 3LO1I - et oscilloskoprør med en grøn glødende skærmdiameter på 3 cm , den første model.
Denne stråling er ikke skabt af kineskopet selv, men af et afbøjningssystem. Rør med elektrostatisk afbøjning, især oscilloskoprør, udstråler det ikke.
I monitor kinescopes, for at undertrykke denne stråling, er afbøjningssystemet ofte dækket med ferritkopper. Tv-kineskoper kræver ikke en sådan afskærmning, da seeren normalt sidder i meget større afstand fra tv'et end fra skærmen.
Der er to typer ioniserende stråling i kineskoper.
Den første er selve elektronstrålen, som i virkeligheden er en strøm af beta-partikler med lav energi ( 25 keV ). Denne stråling går ikke udenfor og udgør ikke en fare for brugeren.
Den anden er røntgen-bremsstrahlung, som opstår, når elektroner bombarderer skærmen. Men i tilfælde af en funktionsfejl på tv'et eller skærmen, hvilket fører til en betydelig stigning i anodespændingen, kan niveauet af denne stråling stige til mærkbare værdier. For at forhindre sådanne situationer er vandrette scanningsenheder udstyret med beskyttelsesknuder.
I farvefjernsyn produceret før midten af 1970'erne kan der være yderligere kilder til røntgenstråling - stabiliserende trioder forbundet parallelt med kineskopet og bruges til at stabilisere anodespændingen og dermed billedstørrelsen. I de sovjetiske tv'er bruges "Raduga-5" og "Rubin-401-1" trioder 6S20S, i de tidlige modeller af ULPCT-serien - GP -5 . Da glasset i cylinderen på en sådan triode er meget tyndere end et kinescope og ikke er legeret med bly, er det en meget mere intens kilde til røntgenstråler end kinescope selv, så det placeres i en speciel stålskærm . Senere modeller af ULPCT-tv'er bruger andre metoder til højspændingsstabilisering, og denne røntgenkilde er udelukket.
Strålen fra en CRT-skærm, der danner et billede på skærmen, får fosforens partikler til at gløde. Før dannelsen af den næste frame, har disse partikler tid til at gå ud, så du kan observere "flimren på skærmen." Jo højere billedhastighed, jo mindre mærkbar flimmer. Det kan tydeligt observeres med perifert syn.
Når der dannes et billede , ændres 25 billeder hvert sekund , hvilket under hensyntagen til sammenfletning er 50 felter (halvbilleder) i sekundet. Når man arbejder bag monitorskærmen, mærkes flimmer kraftigere, da afstanden fra øjnene til kinescope er meget mindre end når man ser tv. Den anbefalede mindste skærmopdateringshastighed er 85 Hz . Tidlige modeller af skærme og tv'er tillod ikke at arbejde med en opdateringshastighed på mere end 70-75 Hz, i senere modeller stiger denne frekvens til 100 Hz .
Billedet på et katodestrålerør er sløret sammenlignet med andre typer skærme. På skærme af høj kvalitet er billedet ret klart.
CRT bruger højspænding. Restspænding på tusinder af volt, hvis der ikke foretages noget, kan blive hængende på CRT og "strapping" kredsløb i uger. Derfor er der tilføjet afladningsmodstande til kredsløbene, som gør tv'et helt sikkert i løbet af få minutter efter, at det er slukket.
CRT-anodespænding kan være dødelig, hvis en person har hjertefejl. Det kan også indirekte føre til skade, herunder død, når en person ved at trække en hånd rører andre kredsløb, der indeholder ekstremt livstruende spændinger (og sådanne kredsløb findes i alle modeller af tv'er og skærme, der bruger CRT), samt mekaniske skader forbundet med et pludseligt ukontrolleret fald på grund af spasmer fra elektrisk stød.
CRT'er kan indeholde sundheds- og miljøskadelige stoffer. Blandt dem er bariumforbindelser i katoder, fosfor. Mislykkede CRT'er betragtes som farligt affald i de fleste lande og er genstand for genbrug eller bortskaffelse på separate lossepladser.
Da der er et højt vakuum inde i CRT, på grund af lufttryk , har skærmen på en 17-tommer skærm alene en belastning på omkring 800 kg - massen af en lille bil . Ved brug af tidlige modeller af kinescopes krævede sikkerhedsbestemmelser brug af beskyttelseshandsker, en maske og beskyttelsesbriller. En beskyttelsesskærm af glas blev installeret foran kinescope-skærmen på tv'et, og en metalbeskyttelsesmaske blev installeret langs kanterne.
Fra anden halvdel af 1960'erne er den farlige del af kinescope dækket med en speciel metaleksplosionssikker bandage , lavet i form af en helmetal stemplet struktur eller viklet i flere lag ståltape. Denne bandage eliminerer muligheden for spontan eksplosion . I nogle modeller af kinescopes blev der desuden brugt en beskyttende film til at dække skærmen.
På trods af brugen af beskyttelsessystemer er det ikke udelukket, at folk vil blive ramt af fragmenter, når kineskopet bevidst brydes. I denne henseende, når de ødelægger sidstnævnte, for sikkerheds skyld, brækker de først shtengelen af - et teknologisk glasrør for enden af halsen under en plastikbase, gennem hvilken luft pumpes ud under produktionen.
| elektronstråleapparater | ||
|---|---|---|
| Sendere | Crookes rør | |
| Foster |
| |
| huske | ||
| Elektronmikroskop | ||
| Andet |
| |
| Hoveddele |
| |
| Begreber | ||
| Displayteknologier _ | |
|---|---|
| Video vises |
|
| Ikke-video |
|
| 3D-skærme |
|
| Statisk | |
| se også |
|
| TV komponenter | |
|---|---|
| radiosti | |
| Analog videosti |
|
| Digital videosti |
|
| Analog lydsti | |
| Digital lydsti |
|
| Rømmere og kinescope |
|
| LCD skærm | Flydende krystal display |
| plasmaskærm | Matrix gasudledningsskærm |
| Andet | |