Электронно-лучевая трубка -Cathode-ray tube

Электронно-лучевая трубка с использованием электромагнитной фокусировки и отклонения. Показанные детали не в масштабе.

Электронно-лучевая трубка в осциллографе

Изображение цветного ЭЛТ в разрезе:
1.  Три электронных эмиттера (для красных, зеленых и синих люминофорных точек)
2.  Электронные пучки
3.  Фокусирующие катушки
4.  Отклоняющие катушки
5.  Соединение для конечных анодов (называемое «ultor» в некоторые руководства по приемной трубе)
6.  Маска для разделения лучей на красную, зеленую и синюю части отображаемого изображения
7.  Слой люминофора (экран) с красной, зеленой и синей зонами
8.  Крупный план внутренней стороны, покрытой люминофором экрана

Изображение монохромного ЭЛТ в разрезе:
1.  Катушки отклонения
2.  Электронный пучок
3.  Катушка фокусировки
4.  Слой люминофора на внутренней стороне экрана; излучает свет при попадании электронного луча
5.  Нить накала для нагрева катода
6.  Графитовый слой на внутренней стороне трубки
7.  Резиновая или силиконовая прокладка в месте входа провода анодного напряжения в трубку (анодная чашка)
8.  Катод
9.  Воздух -герметичный стеклянный корпус трубки
10.  Экран
11.  Катушки в ярме
12.  Управляющий электрод, регулирующий интенсивность электронного луча и тем самым свет, излучаемый люминофором
13.  Контактные штифты для катода, нити накала и управляющего электрода
14.  Провод для анода высокое напряжение.
Единственными видимыми отличиями являются одиночная электронная пушка, однородное покрытие из белого люминофора и отсутствие теневой маски.

Электронно -лучевая трубка ( ЭЛТ ) представляет собой вакуумную трубку , содержащую одну или несколько электронных пушек , испускающих электронные лучи, которые управляются для отображения изображений на фосфоресцентном экране. Изображения могут представлять собой электрические сигналы ( осциллограф ), изображения ( телевизор , монитор компьютера ), радиолокационные цели или другие явления. ЭЛТ в телевизоре обычно называют кинескопом . ЭЛТ также использовались в качестве запоминающих устройств , и в этом случае экран не должен быть виден наблюдателю. Термин « катодный луч » использовался для описания пучков электронов, когда они были впервые обнаружены, до того, как стало понятно, что то, что испускается катодом, представляет собой пучок электронов.

В телевизорах с ЭЛТ и компьютерных мониторах вся передняя часть трубки многократно и систематически сканируется в виде фиксированного шаблона, называемого растром . В цветных устройствах изображение создается путем управления интенсивностью каждого из трех электронных лучей , по одному для каждого аддитивного основного цвета (красного, зеленого и синего), с видеосигналом в качестве эталона. В современных ЭЛТ-мониторах и телевизорах лучи изгибаются за счет магнитного отклонения с помощью отклоняющего хомута . Электростатическое отклонение обычно используется в осциллографах .

Задняя часть 14-дюймовой цветной электронно-лучевой трубки с отклоняющими катушками и электронными пушками.

Типичный монохромный телевизор США 1950 -х годов.

Снимок ЭЛТ - телевизора , на котором линия света рисуется слева направо в растровом шаблоне .

Анимация построения изображения чересстрочным методом

Электронная пушка с цветным компьютерным монитором

ЭЛТ представляет собой стеклянную оболочку, глубокую (т. е. длинную от передней поверхности экрана до задней части), тяжелую и хрупкую. Внутреннее пространство вакуумировано примерно до 0,01 паскаля (9,9 × 10–8 атм) до 133 ^{нанопаскалей}  (1,31 × 10–12 ^атм  ), чтобы облегчить свободный полет электронов от пушки (пистолетов) к поверхности трубки без рассеяния из-за столкновений. с молекулами воздуха. Таким образом, обращение с ЭЛТ сопряжено с риском сильного взрыва , который может швырнуть стекло с большой скоростью. Лицевая сторона обычно изготавливается из толстого свинцового стекла или специального бариево-стронциевого стекла, чтобы быть небьющимся и блокировать большую часть рентгеновского излучения. ЭЛТ составляют большую часть веса ЭЛТ-телевизоров и компьютерных мониторов.

С начала 2010-х годов ЭЛТ были вытеснены технологиями плоскопанельных дисплеев , такими как ЖК -дисплеи , плазменные дисплеи и дисплеи OLED , которые дешевле в производстве и эксплуатации, а также значительно легче и менее громоздки. Плоские дисплеи также могут быть очень больших размеров, тогда как от 40 дюймов (100 см) до 45 дюймов (110 см) были примерно самым большим размером ЭЛТ.

ЭЛТ работает путем электрического нагрева вольфрамовой катушки, которая, в свою очередь, нагревает катод в задней части ЭЛТ, заставляя его испускать электроны, которые модулируются и фокусируются электродами. Электроны направляются отклоняющими катушками или пластинами, а анод ускоряет их по направлению к покрытому люминофором экрану, который генерирует свет при попадании электронов.

История

Оригинальный ЭЛТ Брауна с холодным катодом, 1897 г.

Катодные лучи были открыты Юлиусом Плюкером и Иоганном Вильгельмом Хитторфом . Хитторф заметил, что некоторые неизвестные лучи испускаются катодом (отрицательным электродом), которые могут отбрасывать тени на светящуюся стенку трубки, указывая на то, что лучи распространяются по прямым линиям. В 1890 году Артур Шустер продемонстрировал, что катодные лучи могут отклоняться электрическими полями , а Уильям Крукс показал, что их можно отклонять магнитными полями. В 1897 году Дж. Дж. Томсону удалось измерить отношение заряда к массе катодных лучей, показав, что они состоят из отрицательно заряженных частиц меньшего размера, чем атомы, первых « субатомных частиц », которые уже были названы электронами ирландским физиком Джорджем Джонстоном Стоуни в 1891. Самая ранняя версия ЭЛТ была известна как «трубка Брауна», изобретенная немецким физиком Фердинандом Брауном в 1897 году. Это был диод с холодным катодом , модификация трубки Крукса с экраном , покрытым люминофором . Браун был первым, кто придумал использовать ЭЛТ в качестве устройства отображения.

В 1908 году Алан Арчибальд Кэмпбелл-Суинтон , член Королевского общества (Великобритания), опубликовал письмо в научном журнале Nature , в котором описал, как можно было бы достичь «дальнего электрического зрения» с помощью электронно-лучевой трубки (или «электронно-лучевой трубки»). Трубка Брауна) как передающее, так и принимающее устройство. Он расширил свое видение в речи, произнесенной в Лондоне в 1911 году и опубликованной в The Times и Journal of the Röntgen Society .

Первая электронно-лучевая трубка с горячим катодом была разработана Джоном Бертраном Джонсоном (который дал свое имя термину « шум Джонсона ») и Гарри Вайнером Вайнхартом из Western Electric и стала коммерческим продуктом в 1922 году. Внедрение горячих катодов позволило для более низких ускоряющих анодных напряжений и более высоких токов электронного пучка, поскольку анод теперь только ускорял электроны, испускаемые горячим катодом, и больше не требовалось очень высокое напряжение, чтобы вызвать эмиссию электронов с холодного катода.

В 1926 году Кенджиро Такаянаги продемонстрировал ЭЛТ-телевизор, принимающий изображения с разрешением 40 строк. К 1927 году он улучшил разрешение до 100 строк, не имевшее себе равных до 1931 года. К 1928 году он первым передал человеческие лица в полутонах на ЭЛТ-дисплее. В 1927 году Фило Фарнсворт создал прототип телевизора. ЭЛТ была названа в 1929 году изобретателем Владимиром К. Зворыкиным . RCA получила товарный знак на этот термин (для своей электронно-лучевой трубки) в 1932 году; он добровольно сделал этот термин общественным достоянием в 1950 году.

В 1930-х годах Аллен Б. Дюмон изготовил первые ЭЛТ со сроком службы 1000 часов, что стало одним из факторов, приведших к широкому распространению телевидения.

Первые коммерческие электронные телевизоры с электронно-лучевыми трубками были изготовлены компанией Telefunken в Германии в 1934 году.

В 1947 году было создано развлекательное устройство с электронно-лучевой трубкой , самая ранняя из известных интерактивных электронных игр , а также первая игра, в которой использовался экран с электронно-лучевой трубкой.

С 1949 до начала 1960-х годов произошел переход от круглых ЭЛТ к прямоугольным ЭЛТ, хотя первые прямоугольные ЭЛТ были изготовлены в 1938 году компанией Telefunken. В то время как круглые ЭЛТ были нормой, европейские телевизоры часто блокировали части экрана, чтобы он выглядел несколько прямоугольным, в то время как американские телевизоры часто оставляли открытой всю переднюю часть ЭЛТ или блокировали только верхнюю и нижнюю части ЭЛТ.

В 1954 году RCA выпустила несколько первых цветных ЭЛТ, ЭЛТ 15GP22, которые использовались в CT-100 , первом серийном цветном телевизоре. Первые прямоугольные цветные ЭЛТ также были изготовлены в 1954 году. Однако первые прямоугольные цветные ЭЛТ, которые были предложены публике, были изготовлены в 1963 году. ЭЛТ. В 1965 году более яркие редкоземельные люминофоры начали заменять более тусклые и содержащие кадмий красные и зеленые люминофоры. Со временем были заменены и синие люминофоры.

Размер ЭЛТ со временем увеличился с 20 дюймов в 1938 году до 21 дюйма в 1955 году, 35 дюймов к 1985 году и 43 дюймов к 1989 году. Однако экспериментальные 31-дюймовые ЭЛТ производились еще в 1938 году.

В 1960 году была изобретена трубка Айкена . Это был ЭЛТ в формате плоского дисплея с одной электронной пушкой. Отклонение было электростатическим и магнитным, но из-за проблем с патентами так и не было запущено в производство. Он также задумывался как проекционный дисплей в самолетах. К тому времени, когда проблемы с патентами были решены, RCA уже вложила значительные средства в обычные ЭЛТ.

1968 год знаменуется выпуском под маркой Sony Trinitron модели KV-1310, основанной на технологии Aperture Grille. Было признано, что он улучшил выходную яркость. Экран Trinitron был идентичен своей вертикальной цилиндрической форме из-за уникальной конструкции с одним пистолетом с тройным катодом.

В 1987 году компания Zenith разработала ЭЛТ с плоским экраном для компьютерных мониторов, уменьшая отражения и помогая увеличить контрастность и яркость изображения. Такие ЭЛТ были дорогими, что ограничивало их использование компьютерными мониторами. Были предприняты попытки производить ЭЛТ с плоским экраном с использованием недорогого и широко доступного флоат-стекла .

В 1990 году компания Sony выпустила на рынок первые ЭЛТ с разрешением HD.

В середине 1990-х производилось около 160 миллионов ЭЛТ в год.

Плоскопанельные дисплеи упали в цене и начали значительно вытеснять электронно-лучевые трубки в 2000-х годах. После нескольких прогнозов продажи ЖК-мониторов начали превышать продажи ЭЛТ в 2003–2004 гг., а продажи ЖК-телевизоров начали превышать продажи ЭЛТ в США в 2005 г., в Японии в 2005–2006 гг., в Европе в 2006 г., во всем мире в 2007–2008 гг. в Индии в 2013 году.

В середине 2000-х Canon и Sony представили дисплеи с электронным эмиттером с поверхностной проводимостью и автоэмиссионные дисплеи соответственно. Оба они представляли собой плоские дисплеи с одним (SED) или несколькими (FED) электронными эмиттерами на субпиксель вместо электронных пушек. Эмиттеры электронов помещались на лист стекла, и электроны ускорялись до соседнего листа стекла с люминофором с помощью анодного напряжения. Электроны не были сфокусированы, что делало каждый субпиксель по существу ЭЛТ с заливающим лучом. Они так и не были запущены в массовое производство, поскольку ЖК-технология была значительно дешевле, что привело к исчезновению рынка таких дисплеев.

Последний крупный производитель (в данном случае переработанных) ЭЛТ, Videocon , прекратил свое существование в 2015 году. ЭЛТ-телевизоры перестали производиться примерно в то же время.

В 2015 году несколько производителей ЭЛТ были осуждены в США за сговор цен . То же самое произошло в Канаде в 2018 году.

Кончина

Мировые продажи компьютерных мониторов с ЭЛТ достигли своего пика в 2000 году и составили 90 миллионов единиц, а продажи ЭЛТ-телевизоров достигли своего пика в 2005 году и составили 130 миллионов единиц.

Начиная с конца 90-х - начала 2000-х годов, ЭЛТ начали заменять ЖК-дисплеями, начиная с компьютерных мониторов размером менее 15 дюймов, в основном из-за их меньшего размера. Среди первых производителей, прекративших производство ЭЛТ, была Hitachi в 2001 г., за ней последовали Sony в Японии в 2004 г., Thomson в США в 2004 г., Matsushita Toshiba в 2005 г. в США, 2006 г. в Малайзии и 2007 г. в Китае, Sony в США. в 2006 г., Sony в Сингапуре и Малайзии для рынков Латинской Америки и Азии в 2008 г., Samsung SDI в 2007 и 2012 гг., Cathode Ray Technology (ранее Philips) в 2012 г. и Videocon в 2015–2016 гг. «Экранас» в Литве и LG.Philips Displays обанкротились в 2005 и 2006 годах соответственно. Matsushita Toshiba остановилась в США в 2004 году из-за убытков в размере 109 миллионов долларов, а в Малайзии в 2006 году из-за убытков, которые почти сравнялись с их продажами. Последние ЭЛТ-телевизоры на CES были представлены Samsung в 2007 году, а последняя серийная модель была представлена ​​LG в 2008 году для развивающихся рынков из-за ее низкой цены. Последний ЭЛТ-телевизор крупного производителя был представлен компанией LG в 2010 году.

ЭЛТ были впервые заменены ЖК-дисплеями в странах первого мира, таких как Япония и Европа, в 2000-х годах и продолжали пользоваться популярностью в странах третьего мира, таких как Латинская Америка, Китай, Азия и Ближний Восток, из-за их низкой цены по сравнению с современными плоскопанельными телевизорами. , а позже и на таких рынках, как сельская Индия. Однако примерно в 2014 году даже сельские рынки начали отдавать предпочтение ЖК-дисплеям, а не ЭЛТ, что привело к упадку технологии.

Несмотря на то, что на протяжении десятилетий компьютерные мониторы и телевизоры на основе ЭЛТ были основой технологии отображения, сейчас они практически мертвы. Спрос на ЭЛТ-экраны упал в конце 2000-х. Быстрое развитие и падение цен на ЖК -технологии с плоскими панелями — сначала для компьютерных мониторов, а затем и для телевизоров — означало гибель для конкурирующих технологий отображения, таких как ЭЛТ, обратное проецирование и плазменные дисплеи . Несмотря на усилия Samsung и LG, направленные на то, чтобы сделать ЭЛТ конкурентоспособными с их ЖК- и плазменными аналогами, предлагая более тонкие и дешевые модели для конкуренции с более дорогими ЖК-дисплеями аналогичного размера, ЭЛТ в конечном итоге устарели и были отправлены на развивающиеся рынки после того, как ЖК-дисплеи упали в цене, с их меньший объем, вес и возможность настенного монтажа являются плюсами.

Производство большинства высококачественных ЭЛТ было прекращено примерно к 2010 году, включая линейки высококачественных продуктов Sony и Panasonic. В Канаде и США продажа и производство высококачественных ЭЛТ-телевизоров (экраны 30 дюймов (76 см)) на этих рынках практически прекратились к 2007 году. Всего пару лет спустя недорогие «комбо» ЭЛТ-телевизоры (20-дюймовые (51 см) экраны со встроенным VHS-плеером) исчезли из дисконтных магазинов.

Розничные продавцы электроники, такие как Best Buy, неуклонно сокращали площади магазинов для ЭЛТ. В 2005 году Sony объявила о прекращении производства компьютерных ЭЛТ-дисплеев. Samsung не представила никаких моделей ЭЛТ 2008 модельного года на выставке Consumer Electronics Show 2008; 4 февраля 2008 г. они удалили свои ЭЛТ с широким экраном 30 дюймов со своего веб-сайта в Северной Америке и не заменили их новыми моделями.

В Соединенном Королевстве DSG (Dixons) , крупнейший розничный продавец бытовой электронной техники, сообщил, что ЭЛТ-модели составляли 80-90% объема телевизоров, проданных на Рождество 2004 года, и 15-20% год спустя, и что ожидалось, что в конце 2006 года их доля составит менее 5%. Dixons прекратила продажу телевизоров с ЭЛТ в 2006 году.

Упадок ЭЛТ затруднил обслуживание игровых автоматов, выпущенных до широкого распространения плоских дисплеев, из-за отсутствия запасных ЭЛТ на замену. (ЭЛТ может потребовать замены из-за износа, как описано ниже.) Ремонт ЭЛТ, хотя и возможен, требует высокого уровня навыков.

Текущее использование

Существующие ЭЛТ все еще используются для нескольких нишевых приложений.

В некоторых отраслях все еще используются ЭЛТ, потому что их замена требует слишком больших усилий, времени простоя и / или затрат, или нет доступной замены; Ярким примером является авиационная отрасль. В стеклянных кабинах таких самолетов, как Boeing 747-400 и Airbus A320 , вместо механических приборов использовались ЭЛТ -приборы. Такие авиакомпании, как Lufthansa , по- прежнему используют технологию ЭЛТ, которая также использует дискеты для обновления навигации. Они также используются в некоторой военной технике по тем же причинам.

По состоянию на 2022 год по крайней мере одна компания производит новые ЭЛТ для этих рынков.

Популярное потребительское использование CRTs для ретрогейминга . В некоторые игры невозможно играть без аппаратного ЭЛТ-дисплея, а в некоторые игры играть лучше. Причины этого включают:

• ЭЛТ обновляются быстрее, чем ЖК-дисплеи, потому что они используют чересстрочные строки.
• ЭЛТ могут корректно отображать некоторые странные разрешения , такие как разрешение 256x224 Nintendo Entertainment System (NES).
• Световые пушки работают только на ЭЛТ, потому что они зависят от свойств прогрессивной синхронизации ЭЛТ.

Сравнение с другими технологиями

• Преимущества ЖК-дисплея по сравнению с ЭЛТ: меньший объем, энергопотребление и тепловыделение, более высокая частота обновления (до 360 Гц), более высокий коэффициент контрастности.
• Преимущества ЭЛТ по сравнению с ЖК-дисплеем: лучшая цветопередача, отсутствие размытия в движении, мультисинхронизация, доступная на многих мониторах, отсутствие задержки ввода.
• Преимущества OLED перед ЭЛТ: меньший объем, аналогичная цветопередача, более высокий коэффициент контрастности, аналогичная частота обновления (более 60 Гц, до 120 Гц), но не на компьютерных мониторах, также страдает от размытия движения.

На ЭЛТ частота обновления зависит от разрешения, оба из которых в конечном итоге ограничены максимальной частотой строчной развертки ЭЛТ. Размытие в движении также зависит от времени затухания люминофоров. Люминофоры, которые затухают слишком медленно для данной частоты обновления, могут вызвать смазывание или размытость изображения при движении. На практике ЭЛТ ограничены частотой обновления 160 Гц. ЖК-дисплеи, которые могут конкурировать с OLED (двухслойные и мини-светодиодные ЖК-дисплеи), не доступны с высокой частотой обновления, хотя ЖК-дисплеи с квантовыми точками (QLED) доступны с высокой частотой обновления (до 144 Гц) и конкурентоспособны по цветопередаче. OLED.

ЭЛТ-мониторы по-прежнему могут превосходить ЖК-мониторы и OLED-мониторы по задержке ввода, поскольку между ЭЛТ и разъемом дисплея монитора нет обработки сигнала, поскольку в ЭЛТ-мониторах часто используется VGA, который обеспечивает аналоговый сигнал, который можно подавать на ЭЛТ напрямую. Видеокарты, предназначенные для использования с ЭЛТ, могут иметь RAMDAC для генерации аналоговых сигналов, необходимых ЭЛТ. Кроме того, ЭЛТ-мониторы часто способны отображать четкие изображения с несколькими разрешениями, что называется мультисинхронизацией . По этим причинам геймеры на ПК иногда предпочитают ЭЛТ, несмотря на их объем, вес и тепловыделение.

ЭЛТ, как правило, более долговечны, чем их аналоги с плоскими панелями, хотя существуют и специализированные ЖК-дисплеи с аналогичной долговечностью.

Строительство

Тело

Маленькие круглые ЭЛТ во время производства в 1947 г. (экраны покрыты люминофором)

Портативный монохромный ЭЛТ-телевизор.

Компьютерный монитор Trinitron CRT

Монохромный ЭЛТ внутри телевизора. ЭЛТ — самый большой компонент ЭЛТ-телевизора.

Монохромный ЭЛТ внутри компьютера Macintosh Plus .

Корпус ЭЛТ обычно состоит из трех частей: экрана/лицевой панели/панели, конуса/воронки и горловины. Объединенный экран, воронка и горловина известны как колба или конверт.

Горлышко изготовлено из стеклянной трубки, а воронка и сито изготовлены путем заливки и последующего прессования стекла в форму. Стекло, известное как ЭЛТ-стекло или ТВ-стекло, нуждается в особых свойствах, чтобы защищать от рентгеновских лучей, обеспечивая при этом адекватную светопроницаемость экрана или высокую электрическую изоляцию воронки и горлышка. Состав, придающий стеклу его свойства, также известен как расплав. Стекло очень качественное, практически без загрязнений и дефектов. Большая часть затрат, связанных с производством стекла, приходится на энергию, используемую для плавления сырья в стекло. Стекольные печи для производства ЭЛТ-стекла имеют несколько кранов, позволяющих заменять формы без остановки печи, что позволяет производить ЭЛТ нескольких размеров. Только стекло, используемое на экране, должно иметь точные оптические свойства. Оптические свойства стекла, используемого на экране, влияют на цветопередачу и чистоту цветных ЭЛТ. Коэффициент пропускания или степень прозрачности стекла можно отрегулировать, чтобы оно было более прозрачным для определенных цветов (длин волн) света. Коэффициент пропускания измеряется в центре экрана при длине волны 546 нм и экране толщиной 10,16 мм. Коэффициент пропускания снижается с увеличением толщины. Стандартные коэффициенты пропускания для цветных ЭЛТ-экранов составляют 86%, 73%, 57%, 46%, 42% и 30%. Более низкие коэффициенты пропускания используются для улучшения контраста изображения, но они создают большую нагрузку на электронную пушку, требуя большей мощности электронной пушки для более высокой мощности электронного луча для более яркого освещения люминофоров, чтобы компенсировать снижение коэффициента пропускания. Коэффициент пропускания должен быть равномерным по всему экрану, чтобы обеспечить чистоту цвета. Радиус (кривизна) экранов со временем увеличился (стал менее изогнутым) с 30 до 68 дюймов, в конечном итоге превратившись в полностью плоские экраны, уменьшая отражения. Толщина как изогнутых, так и плоских экранов постепенно увеличивается от центра к краям, а вместе с этим постепенно снижается и коэффициент пропускания. Это означает, что ЭЛТ с плоским экраном могут быть не совсем плоскими внутри. Стекло, используемое в ЭЛТ, поступает со стекольного завода на завод ЭЛТ либо в виде отдельных экранов и воронок со сплавленными горлышками для цветных ЭЛТ, либо в виде колб, состоящих из сплавленных экрана, воронки и горлышка. Было несколько составов стекла для разных типов ЭЛТ, которые были классифицированы с использованием кодов, специфичных для каждого производителя стекла. Составы расплавов также были специфичны для каждого производителя. Те, которые оптимизированы для высокой чистоты цвета и контраста, были легированы неодимом, а те, что для монохромных ЭЛТ, были окрашены до разных уровней, в зависимости от используемого состава, и имели коэффициенты пропускания 42% или 30%. Чистота обеспечивает активацию правильных цветов (например, равномерное отображение красного цвета на экране), а конвергенция гарантирует, что изображения не искажаются. Схождение можно изменить с помощью шаблона штриховки.

ЭЛТ-стекло раньше производилось специализированными компаниями, такими как AGC Inc. , OI Glass , Samsung Corning Precision Materials, Corning Inc. и Nippon Electric Glass ; другие, такие как Videocon, Sony для рынка США и Thomson, производили собственное стекло.

Воронка и горлышко изготовлены из свинцово-калийно-натриевого стекла или свинцово-силикатного стекла для защиты от рентгеновских лучей, генерируемых электронами высокого напряжения, когда они замедляются после удара по цели, такой как люминофорный экран или теневая маска цветного ЭЛТ. Скорость электронов зависит от анодного напряжения ЭЛТ; чем выше напряжение, тем выше скорость. Количество рентгеновских лучей, испускаемых ЭЛТ, также можно уменьшить за счет уменьшения яркости изображения. Используется свинцовое стекло, потому что оно недорогое, а также сильно защищает от рентгеновских лучей, хотя некоторые воронки могут также содержать барий. Вместо этого экран обычно изготавливается из специального бессвинцового силикатного стекла с добавлением бария и стронция для защиты от рентгеновских лучей. Другая формула стекла использует 2-3% свинца на экране. Монохромные ЭЛТ могут иметь тонированное бариево-свинцовое стекло как в экране, так и воронке, с калийно-свинцовым стеклом в горловине; калийно-содовый и бариево-свинцовый составы имеют разные коэффициенты теплового расширения. Стекло, используемое в горловине, должно быть отличным электрическим изолятором, чтобы удерживать напряжения, используемые в электронной оптике электронной пушки, например, в фокусирующих линзах. Свинец в стекле заставляет его коричневеть (темнеть) при использовании из-за рентгеновских лучей, обычно катод ЭЛТ изнашивается из-за отравления катода до того, как потемнение становится очевидным. Состав стекла определяет максимально возможное анодное напряжение и, следовательно, максимально возможный размер экрана ЭЛТ. Для цветных максимальные напряжения часто составляют от 24 до 32 кВ, а для монохромных обычно 21 или 24,5 кВ, что ограничивает размер монохромных ЭЛТ до 21 дюйма или прибл. 1 кВ на дюйм. Необходимое напряжение зависит от размера и типа ЭЛТ. Поскольку составы разные, они должны быть совместимы друг с другом, иметь одинаковые коэффициенты теплового расширения. Экран также может иметь антибликовое или антибликовое покрытие или быть отшлифованным для предотвращения бликов. ЭЛТ также могут иметь антистатическое покрытие.

Свинцовое стекло в воронках ЭЛТ может содержать от 21 до 25% оксида свинца (PbO), горловина может содержать от 30 до 40% оксида свинца, а экран может содержать 12% оксида бария и 12% оксида стронция . . Типичный ЭЛТ содержит несколько килограммов свинца в виде оксида свинца в стекле в зависимости от его размера; Всего 12-дюймовые ЭЛТ содержат 0,5 кг свинца, а 32-дюймовые ЭЛТ — до 3 кг. Оксид стронция начал использоваться в ЭЛТ, его основном применении, в 1970-х годах.

В некоторых ранних ЭЛТ использовалась металлическая воронка с полиэтиленовой изоляцией вместо стекла с проводящим материалом. У других вместо воронок из прессованного стекла были керамические или выдувные из пирекса. Ранние ЭЛТ не имели специального соединения с анодной крышкой; воронка была анодным соединением, поэтому во время работы она была под напряжением.

Воронка покрыта изнутри и снаружи проводящим покрытием, превращающим воронку в конденсатор, помогая стабилизировать и фильтровать анодное напряжение ЭЛТ и значительно сокращая время, необходимое для включения ЭЛТ. Стабильность, обеспечиваемая покрытием, решила проблемы, присущие ранним конструкциям источников питания, поскольку в них использовались электронные лампы. Поскольку воронка используется в качестве конденсатора, стекло, используемое в воронке, должно быть отличным электрическим изолятором (диэлектриком). Внутреннее покрытие имеет положительное напряжение (анодное напряжение, которое может составлять несколько кВ), а внешнее покрытие соединено с землей. ЭЛТ, питающиеся от более современных источников питания, не нужно заземлять из-за более прочной конструкции современных источников питания. Емкость конденсатора, образованного воронкой, составляет 0,005-0,01 мкФ, хотя при нормальном напряжении питания анода. Конденсатор, образованный воронкой, также может страдать от диэлектрической абсорбции , как и другие типы конденсаторов. Из-за этого ЭЛТ необходимо разрядить перед обращением, чтобы предотвратить травмы.

Глубина ЭЛТ связана с размером экрана. Обычные углы отклонения составляли 90 ° для ЭЛТ компьютерных мониторов и небольших ЭЛТ и 110 °, что было стандартом для больших телевизионных ЭЛТ, при этом 120 или 125 ° использовались в тонких ЭЛТ, произведенных с 2001–2005 годов в попытке конкурировать с ЖК-телевизорами. Со временем углы отклонения увеличились по мере того, как они становились практичными, с 50 ° в 1938 году до 110 ° в 1959 году и 125 ° в 2000-х годах. ЭЛТ с отклонением на 140 ° были исследованы, но так и не были коммерциализированы, поскольку проблемы сходимости так и не были решены.

• 

  Монохромный ЭЛТ с углом отклонения 110°.

• 

  Монохромный ЭЛТ с углом отклонения 90°.

Размер и вес

Размер экрана ЭЛТ измеряется двумя способами: размером экрана или диагональю лица и размером / площадью видимого изображения или диагональю видимого экрана, которая является частью экрана с люминофором. Размер экрана – это видимый размер изображения плюс его черные края, не покрытые люминофором. Видимое изображение может быть идеально квадратным или прямоугольным, в то время как края ЭЛТ черные и имеют кривизну (например, в ЭЛТ с черной полосой), или края могут быть черными и действительно плоскими (например, в ЭЛТ Flatron), или края изображение может повторять кривизну краев ЭЛТ, что может быть в случае ЭЛТ без черных краев и изогнутых краев или с ними. ЭЛТ с черной полосой были впервые произведены Toshiba в 1972 году.

Небольшие ЭЛТ размером менее 3 дюймов были сделаны для портативных телевизоров , таких как MTV-1, и видоискателей видеокамер. В них может не быть черных краев, но они действительно плоские.

Большая часть веса ЭЛТ приходится на толстый стеклянный экран, который составляет 65% от общего веса ЭЛТ. Воронка и горлышко составляют оставшиеся 30% и 5% соответственно. Стекло в воронке тоньше, чем на экране. Химически или термически закаленное стекло можно использовать для уменьшения веса ЭЛТ-стекла.

Анод

Внешнее токопроводящее покрытие соединено с землей, а внутреннее токопроводящее покрытие соединено с помощью анодной кнопки/колпачка через ряд конденсаторов и диодов ( генератор Кокрофта-Уолтона ) с высоковольтным трансформатором обратного хода ; внутреннее покрытие является анодом ЭЛТ, который вместе с электродом в электронной пушке также известен как конечный анод. Внутреннее покрытие соединено с электродом с помощью пружин. Электрод является частью бипотенциальной линзы. Конденсаторы и диоды служат в качестве умножителя напряжения для тока, подаваемого обратноходовым преобразователем.

Для внутреннего покрытия воронки в монохромных ЭЛТ используется алюминий, а в цветных ЭЛТ используется аквадаг; Некоторые ЭЛТ могут использовать оксид железа внутри. Снаружи большинство ЭЛТ (но не все) используют аквадаг. Аквадаг — электропроводящая краска на графитовой основе. В цветных ЭЛТ аквадаг распыляется на внутреннюю часть воронки, тогда как исторически аквадаг наносился на внутреннюю часть монохромных ЭЛТ.

Анод используется для ускорения электронов по направлению к экрану, а также собирает вторичные электроны, испускаемые частицами люминофора в вакууме ЭЛТ.

Соединение анодной крышки в современных ЭЛТ должно выдерживать напряжение до 55–60 кВ в зависимости от размера и яркости ЭЛТ. Более высокие напряжения позволяют использовать ЭЛТ большего размера, более высокую яркость изображения или компромисс между ними. Он состоит из металлического зажима, который расширяется внутри кнопки анода, встроенной в стекло воронки ЭЛТ. Соединение изолировано силиконовой присоской, возможно также с использованием силиконовой смазки для предотвращения коронного разряда .

Анодная кнопка должна иметь особую форму для обеспечения герметичности между кнопкой и воронкой. Рентгеновские лучи могут просачиваться через анодную кнопку, хотя это может быть не так в новых ЭЛТ, выпущенных с конца 1970-х до начала 1980-х годов, благодаря новой конструкции кнопки и зажима. Кнопка может состоять из набора из 3 вложенных чашек, причем самая внешняя чашка сделана из сплава никель-хром-железо, содержащего от 40 до 49% никеля и от 3 до 6% хрома, чтобы кнопку было легко приварить к воронке. стекло, с первой внутренней чашкой, сделанной из толстого недорогого железа для защиты от рентгеновских лучей, и со второй самой внутренней чашкой, также сделанной из железа или любого другого электропроводящего металла для соединения с зажимом. Чашки должны быть достаточно термостойкими и иметь коэффициент теплового расширения, аналогичный коэффициенту теплового расширения стекла воронки, чтобы выдерживать сплавление со стеклом воронки. Внутренняя сторона кнопки соединена с внутренним токопроводящим покрытием ЭЛТ. Анодная кнопка может быть прикреплена к воронке, когда ей придается форма в форме. Альтернативно, защита от рентгеновских лучей может быть встроена в зажим.

Трансформатор обратного хода также известен как IHVT (интегрированный трансформатор высокого напряжения), если он включает в себя умножитель напряжения. В обратноходовом динамике используется керамический сердечник или сердечник из порошкового железа, обеспечивающий эффективную работу на высоких частотах. Обратноходовая обмотка содержит одну первичную и множество вторичных обмоток, обеспечивающих несколько различных напряжений. Основная вторичная обмотка снабжает умножитель напряжения импульсами напряжения, чтобы в конечном итоге обеспечить ЭЛТ высоким анодным напряжением, которое он использует, в то время как остальные обмотки подают напряжение накала ЭЛТ, импульсы манипуляции, напряжение фокусировки и напряжения, полученные из растра сканирования. Когда трансформатор выключен, магнитное поле обратноходового преобразователя быстро схлопывается, что приводит к возникновению высокого напряжения в его обмотках. Скорость, с которой магнитное поле разрушается, определяет индуцируемое напряжение, поэтому напряжение увеличивается вместе с его скоростью. Конденсатор (конденсатор времени восстановления) или серия конденсаторов (для обеспечения избыточности) используются для замедления спада магнитного поля.

Конструкция источника питания высокого напряжения в изделии, использующем ЭЛТ, влияет на количество рентгеновских лучей, испускаемых ЭЛТ. Количество испускаемых рентгеновских лучей увеличивается как с более высокими напряжениями, так и с более высокими токами. Если в таком изделии, как телевизор, используется нерегулируемый источник питания высокого напряжения, что означает, что анодное и фокусное напряжение снижаются с увеличением тока электронов при отображении яркого изображения, количество испускаемых рентгеновских лучей максимально при отображении ЭЛТ. умеренно яркие изображения, так как при отображении темных или ярких изображений более высокое анодное напряжение противодействует более низкому току электронного луча и наоборот соответственно. Лампы регулятора высокого напряжения и выпрямителя в некоторых старых ЭЛТ-телевизорах также могут излучать рентгеновское излучение.

Электронная пушка

Электронная пушка испускает электроны, которые в конечном итоге поражают люминофоры на экране ЭЛТ. Электронная пушка содержит нагреватель, который нагревает катод, генерирующий электроны, которые с помощью сеток фокусируются и в конечном итоге ускоряются на экране ЭЛТ. Ускорение происходит в сочетании с внутренним алюминиевым или аквадаговым покрытием ЭЛТ. Электронная пушка расположена так, что она направлена ​​в центр экрана. Он находится внутри горлышка ЭЛТ, удерживается вместе и крепится к горлышку с помощью стеклянных бусин или стеклянных опорных стержней, которые представляют собой стеклянные полоски на электронной пушке. Электронная пушка изготавливается отдельно, а затем помещается внутрь горловины с помощью процесса, называемого «намоткой» или герметизацией. Электронная пушка представляет собой стеклянную пластину, приваренную к горлышку ЭЛТ. Соединения с электронной пушкой проходят через стеклянную пластину. Как только электронная пушка оказывается внутри горловины, ее металлические части (сетки) образуют дугу между собой с помощью высокого напряжения, чтобы сгладить любые шероховатости в процессе, называемом точечной детонацией, чтобы предотвратить генерацию вторичных электронов шероховатыми краями решеток.

Конструкция и принцип действия

Он имеет горячий катод , который нагревается нагревательным элементом с вольфрамовой нитью; нагреватель может потреблять от 0,5 до 2 А тока в зависимости от ЭЛТ. Напряжение, подаваемое на нагреватель, может повлиять на срок службы ЭЛТ. Нагрев катода возбуждает находящиеся в нем электроны, способствуя эмиссии электронов, и в то же время на катод подается ток; обычно от 140 мА при 1,5 В до 600 мА при 6,3 В. Катод создает электронное облако (испускает электроны), электроны которого извлекаются, ускоряются и фокусируются в электронный пучок. Цветные ЭЛТ имеют три катода: по одному для красного, зеленого и синего. Нагреватель находится внутри катода, но не касается его; катод имеет собственное отдельное электрическое соединение. Катод нанесен на кусок никеля, который обеспечивает электрическое соединение и структурную поддержку; нагреватель сидит внутри этого куска, не касаясь его.

В электронной пушке ЭЛТ может произойти несколько коротких замыканий. Одним из них является короткое замыкание между нагревателем и катодом, из-за которого катод постоянно испускает электроны, что может привести к появлению изображения с ярко-красным, зеленым или синим оттенком с линиями обратного хода, в зависимости от затронутого катода (катодов). В качестве альтернативы, катод может замкнуться на контрольную сетку, что может вызвать аналогичные эффекты, или контрольная сетка и экранная сетка (G2) могут закоротить, что приведет к очень темному изображению или отсутствию изображения вообще. Катод может быть окружен экраном для предотвращения распыления .

Катод сделан из оксида бария, который необходимо активировать нагреванием, чтобы он мог высвобождать электроны. Активация необходима, поскольку оксид бария нестабилен на воздухе, поэтому его наносят на катод в виде карбоната бария, который не может испускать электроны. Активация нагревает карбонат бария, чтобы разложить его на оксид бария и углекислый газ, при этом на катоде образуется тонкий слой металлического бария. Активация происходит при вакуумировании (при этом в нем образуется вакуум) ЭЛТ. После активации оксид может быть поврежден несколькими распространенными газами, такими как водяной пар, углекислый газ и кислород. Альтернативно, вместо карбоната бария можно использовать карбонат бария-стронция-кальция, что дает после активации оксиды бария, стронция и кальция. Во время работы оксид бария нагревается до 800-1000°С, после чего начинает терять электроны.

Поскольку это горячий катод, он склонен к отравлению катода, то есть к образованию слоя положительных ионов, который предотвращает испускание катодом электронов, значительно или полностью уменьшая яркость изображения и вызывая влияние частоты фокусировки и интенсивности на изображение. видеосигнал, препятствующий отображению детальных изображений на ЭЛТ. Положительные ионы поступают из оставшихся молекул воздуха внутри ЭЛТ или из самого катода, которые со временем реагируют с поверхностью горячего катода. Металлы-восстановители, такие как марганец, цирконий, магний, алюминий или титан, могут быть добавлены к куску никеля, чтобы продлить срок службы катода, так как во время активации металлы-восстановители диффундируют в оксид бария, увеличивая срок его службы, особенно при высоких электронах. лучевые токи. В цветных ЭЛТ с красными, зелеными и синими катодами один или несколько катодов могут быть затронуты независимо от других, что приведет к полной или частичной потере одного или нескольких цветов. ЭЛТ могут изнашиваться или перегорать из-за отравления катода. Отравление катода ускоряется увеличением катодного тока (перегрузка). В цветных ЭЛТ, поскольку имеется три катода, по одному для красного, зеленого и синего, один или несколько отравленных катодов могут вызвать частичную или полную потерю одного или нескольких цветов, окрашивая изображение. Слой может также действовать как конденсатор последовательно с катодом, вызывая тепловую задержку. Вместо этого катод может быть изготовлен из оксида скандия или включать его в качестве легирующей примеси, чтобы замедлить отравление катода и продлить срок службы катода до 15%.

Количество электронов, генерируемых катодами, зависит от площади их поверхности. Катод с большей площадью поверхности создает больше электронов в большем электронном облаке, что затрудняет фокусировку электронного облака в электронный пучок. Обычно только часть катода испускает электроны, если только ЭЛТ не отображает изображения с частями, имеющими полную яркость изображения; только части с полной яркостью заставляют весь катод испускать электроны. Площадь катода, испускающего электроны, увеличивается от центра к краям по мере увеличения яркости, поэтому износ катода может быть неравномерным. Когда изношен только центр катода, ЭЛТ может ярко освещать те части изображения, которые имеют полную яркость изображения, но вообще не показывать более темные части изображения, в таком случае ЭЛТ показывает плохую гамма-характеристику.

Вторая (экранная) сетка пушки (G2) ускоряет электроны по направлению к экрану, используя несколько сотен вольт постоянного тока. На первую (управляющую) сетку (G1) подается отрицательный ток для схождения электронного луча. G1 на практике представляет собой цилиндр Венельта . Яркость экрана не регулируется изменением анодного напряжения или тока электронного луча (они никогда не меняются), несмотря на то, что они влияют на яркость изображения, а яркость изображения регулируется изменением разности напряжений между катодом и G1. контрольная сетка. Третья сетка (G3) электростатически фокусирует электронный пучок до того, как он отклоняется и ускоряется анодным напряжением на экране. Электростатическая фокусировка электронного луча может быть достигнута с помощью линзы Эйнзеля, находящейся под напряжением до 600 вольт. До электростатической фокусировки для фокусировки электронного луча требовалась большая, тяжелая и сложная механическая система фокусировки, размещенная вне электронной пушки.

Однако электростатическая фокусировка не может быть выполнена вблизи конечного анода ЭЛТ из-за его высокого напряжения в десятки киловольт, поэтому электрод высокого напряжения (от 600 до 8000 вольт) вместе с электродом при конечном анодном напряжении ЭЛТ , может использоваться вместо этого для фокусировки. Такое устройство называется бипотенциальной линзой, которая также обеспечивает более высокие характеристики, чем линза Эйнцеля, или фокусировка может быть выполнена с использованием магнитной фокусирующей катушки вместе с высоким анодным напряжением в десятки киловольт. Однако магнитная фокусировка дорога в реализации, поэтому на практике применяется редко. Некоторые ЭЛТ могут использовать две сетки и линзы для фокусировки электронного луча. Фокусное напряжение генерируется в обратноходовом преобразователе с использованием части высоковольтной обмотки обратноходового преобразователя в сочетании с резистивным делителем напряжения. Фокусирующий электрод подключается вместе с другими соединениями, которые находятся в горловине ЭЛТ.

Существует напряжение, называемое напряжением отсечки, которое представляет собой напряжение, которое создает черный цвет на экране, поскольку оно вызывает исчезновение изображения на экране, созданного электронным лучом, напряжение подается на G1. В цветном ЭЛТ с тремя пушками пушки имеют разные напряжения отсечки. Многие ЭЛТ делят сетку G1 и G2 на все три пистолета, увеличивая яркость изображения и упрощая настройку, поскольку в таких ЭЛТ существует единое напряжение отсечки для всех трех пистолетов (поскольку G1 является общим для всех пистолетов). но создает дополнительную нагрузку на видеоусилитель, используемый для подачи видео на катоды электронной пушки, поскольку напряжение отсечки становится выше. Монохромные ЭЛТ не страдают от этой проблемы. В монохромных ЭЛТ видео подается на пушку путем изменения напряжения на первой управляющей сетке.

Во время обратного хода электронного луча предусилитель, питающий видеоусилитель, отключается, и видеоусилитель смещается на напряжение, превышающее напряжение отсечки, чтобы предотвратить отображение линий обратного хода, или к G1 может быть приложено большое отрицательное напряжение, чтобы предотвратить электроны от выхода из катода. Это известно как гашение. (см. Интервал гашения по вертикали и Интервал гашения по горизонтали .) Неправильное смещение может привести к тому, что линии ретрассирования будут видны для одного или нескольких цветов, что приведет к созданию окрашенных или белых линий ретрасс (например, окрашенных в красный цвет, если затронут красный цвет, окрашенных в пурпурный цвет, если затрагиваются красный и синий цвета и белый, если затрагиваются все цвета). В качестве альтернативы усилитель может управляться видеопроцессором, который также вводит OSD (экранное меню) в видеопоток, подаваемый на усилитель, с использованием быстрого сигнала гашения. Телевизоры и компьютерные мониторы, в состав которых входят ЭЛТ, нуждаются в схеме восстановления постоянного тока для подачи видеосигнала на ЭЛТ с компонентом постоянного тока, восстанавливая первоначальную яркость различных частей изображения.

На электронный луч может влиять магнитное поле Земли, в результате чего он обычно попадает в фокусирующую линзу не по центру; это можно исправить с помощью элементов управления астигматизацией. Средства управления астигматизацией бывают как магнитными, так и электронными (динамическими); магнитный делает большую часть работы, в то время как электронный используется для точной настройки. Один из концов электронной пушки имеет стеклянный диск, края которого сплавлены с краем горловины ЭЛТ, возможно, с помощью фритты; металлические выводы, соединяющие электронную пушку с внешней средой, проходят через диск.

Некоторые электронные пушки имеют квадрупольную линзу с динамической фокусировкой для изменения формы и регулировки фокусировки электронного луча, изменяя напряжение фокусировки в зависимости от положения электронного луча для поддержания резкости изображения по всему экрану, особенно по углам. Они также могут иметь стабилизирующий резистор для получения напряжения для сеток из конечного анодного напряжения.

После изготовления ЭЛТ их подвергали старению, чтобы катодная эмиссия стабилизировалась.

Электронные пушки в цветных ЭЛТ приводятся в действие видеоусилителем, который принимает сигнал на цветовой канал и усиливает его до 40–170 В на канал для подачи на катоды электронной пушки; каждая электронная пушка имеет свой собственный канал (по одному на каждый цвет), и все каналы могут управляться одним и тем же усилителем, который внутри имеет три отдельных канала. Возможности усилителя ограничивают разрешение, частоту обновления и коэффициент контрастности ЭЛТ, поскольку усилитель должен одновременно обеспечивать высокую полосу пропускания и колебания напряжения; для более высоких разрешений и частот обновления требуется более высокая пропускная способность (скорость, с которой можно изменять напряжение и, таким образом, переключаться между черным и белым), а более высокие коэффициенты контрастности требуют более высоких изменений напряжения или амплитуды для более низких уровней черного и более высоких уровней белого. Полоса пропускания 30 МГц обычно обеспечивает разрешение 720p или 1080i, а полоса пропускания 20 МГц обычно обеспечивает разрешение, например, около 600 (по горизонтали, сверху вниз) строк. Разница в напряжении между катодом и управляющей сеткой модулирует электронный пучок, модулируя его ток и, таким образом, яркость изображения. Люминофоры, используемые в цветных ЭЛТ, производят разное количество света при заданном количестве энергии, поэтому для получения белого цвета на цветном ЭЛТ все три пушки должны выдавать разное количество энергии. Пистолет, излучающий наибольшую энергию, - это красный пистолет, поскольку красный люминофор излучает наименьшее количество света.

Гамма

ЭЛТ имеют ярко выраженную триодную характеристику, что приводит к значительной гамме (нелинейная зависимость в электронной пушке между приложенным видеонапряжением и интенсивностью луча).

Отклонение

Различают два типа отклонения: магнитное и электростатическое. Магнитный обычно используется в телевизорах и мониторах, поскольку он обеспечивает более высокие углы отклонения (и, следовательно, более мелкие ЭЛТ) и мощность отклонения (что обеспечивает более высокий ток электронного пучка и, следовательно, более яркие изображения), при этом устраняя необходимость в высоких напряжениях для отклонения до 2000. вольт, в то время как осциллографы часто используют электростатическое отклонение, поскольку необработанные формы сигналов, захваченные осциллографом, могут быть применены непосредственно (после усиления) к вертикальным электростатическим отклоняющим пластинам внутри ЭЛТ.

Магнитное отклонение

Те, кто использует магнитное отклонение, могут использовать ярмо с двумя парами отклоняющих катушек; одна пара для вертикального, а другая для горизонтального отклонения. Кокетка может быть приклеенной (быть цельной) или съемной. Те, которые были приклеены, использовали клей или пластик для приклеивания хомута к области между шейкой и воронкой ЭЛТ, а те, у которых были съемные хомуты, были зажаты. Ярмо выделяет тепло, удаление которого имеет важное значение, поскольку проводимость стекла увеличивается с повышением температуры, стекло должно быть изолирующим, чтобы ЭЛТ можно было использовать в качестве конденсатора. Таким образом, температура стекла под ярма проверяется во время проектирования нового ярма. Ярмо содержит катушки отклонения и конвергенции с ферритовым сердечником для уменьшения потерь магнитной силы, а также намагниченные кольца, используемые для выравнивания или регулировки электронных лучей в цветных ЭЛТ (например, кольца чистоты цвета и конвергенции) и монохромные ЭЛТ. Ярмо может быть подключено с помощью разъема, порядок, в котором подключаются отклоняющие катушки ярма, определяет ориентацию изображения, отображаемого ЭЛТ. Отклоняющие катушки можно зафиксировать с помощью полиуретанового клея.

Отклоняющие катушки управляются пилообразными сигналами, которые могут передаваться через VGA в виде сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации. Для ЭЛТ требуется две схемы отклонения: горизонтальная и вертикальная, которые похожи, за исключением того, что горизонтальная схема работает на гораздо более высокой частоте (частота горизонтальной развертки ) от 15 до 240 кГц в зависимости от частоты обновления ЭЛТ и числа горизонтальных линий, которые необходимо нарисовать (вертикальное разрешение ЭЛТ). Более высокая частота делает его более восприимчивым к помехам, поэтому схема автоматической регулировки частоты (AFC) может использоваться для привязки фазы сигнала горизонтального отклонения к фазе сигнала синхронизации, чтобы предотвратить искажение изображения по диагонали. Частота вертикальной развертки зависит от частоты обновления ЭЛТ. Таким образом, ЭЛТ с частотой обновления 60 Гц имеет схему вертикального отклонения, работающую с частотой 60 Гц. Сигналы горизонтального и вертикального отклонения могут генерироваться с использованием двух схем, которые работают по-разному; сигнал горизонтального отклонения может генерироваться с использованием генератора, управляемого напряжением (VCO), в то время как вертикальный сигнал может генерироваться с использованием запускаемого генератора релаксации. Во многих телевизорах частоты, на которых работают отклоняющие катушки, частично определяются значением индуктивности катушек. ЭЛТ имели разные углы отклонения; чем выше угол отклонения, тем мельче ЭЛТ для данного размера экрана, но за счет большей силы отклонения и более низких оптических характеристик.

Более высокая мощность отклонения означает, что на отклоняющие катушки подается больший ток для изгиба электронного луча под большим углом, что, в свою очередь, может генерировать больше тепла или требовать электроники, способной справиться с повышенной мощностью. Тепло выделяется из-за резистивных потерь и потерь в сердечнике. Сила отклонения измеряется в мА на дюйм. Для катушек вертикального отклонения может потребоваться около 24 вольт, а для катушек горизонтального отклонения — прибл. 120 вольт для работы.

Катушки отклонения приводятся в действие усилителями отклонения. Катушки горизонтального отклонения также могут частично приводиться в действие выходным каскадом горизонтальной развертки телевизора. Каскад содержит конденсатор, включенный последовательно с катушками горизонтального отклонения, который выполняет несколько функций, среди которых: формирование пилообразного сигнала отклонения для соответствия кривизне ЭЛТ и центрирование изображения за счет предотвращения развития смещения постоянного тока на катушке. В начале обратного хода магнитное поле катушки схлопывается, заставляя электронный пучок возвращаться к центру экрана, в то же время катушка возвращает энергию в конденсаторы, энергия которых затем используется для принудительного перемещения электронов. луч, чтобы перейти в левую часть экрана.

Из-за высокой частоты, на которой работают катушки горизонтального отклонения, энергия в катушках отклонения должна быть повторно использована для уменьшения рассеивания тепла. Рециркуляция осуществляется путем передачи энергии магнитного поля отклоняющих катушек на набор конденсаторов. Напряжение на катушках горизонтального отклонения отрицательно, когда электронный пучок находится на левой стороне экрана, и положительно, когда электронный пучок находится на правой стороне экрана. Энергия, необходимая для отклонения, зависит от энергии электронов. Электронные лучи с более высокой энергией (напряжение и / или ток) требуют большей энергии для отклонения и используются для достижения более высокой яркости изображения.

Электростатическое отклонение

В основном используется в осциллографах. Отклонение осуществляется приложением напряжения к двум парам пластин, одной для горизонтального, а другой для вертикального отклонения. Электронный пучок управляется путем изменения разности потенциалов на пластинах в паре; Например, подача напряжения 200 вольт на верхнюю пластину пары вертикального отклонения при поддержании напряжения на нижней пластине на уровне 0 вольт вызовет отклонение электронного луча в сторону верхней части экрана; увеличение напряжения в верхней пластине при сохранении нижней пластины в 0 приведет к отклонению электронного луча в более высокую точку на экране (заставит луч отклониться на больший угол отклонения). То же самое относится и к горизонтальным отклоняющим пластинам. Увеличение длины и расстояния между пластинами в паре также может увеличить угол отклонения.

Записать в

Выжигание - это когда изображения физически «вжигаются» в экран ЭЛТ; это происходит из-за деградации люминофоров из-за продолжительной электронной бомбардировки люминофоров и происходит, когда фиксированное изображение или логотип слишком долго остаются на экране, в результате чего они появляются как «фантомное» изображение или, в тяжелых случаях, также при выключенном ЭЛТ. Чтобы противостоять этому, на компьютерах использовались заставки , чтобы минимизировать выгорание. Выгорание характерно не только для ЭЛТ, но и для плазменных и OLED-дисплеев.

Эвакуация

ЭЛТ вакуумируются или выпускаются (образуется вакуум) внутри печи при температуре прибл. 375–475 ° C в процессе, называемом выпеканием или выпеканием. Процесс вакуумирования также выделяет газы из любых материалов внутри ЭЛТ и разлагает другие материалы, такие как поливиниловый спирт, используемый для нанесения люминофоров. Нагрев и охлаждение осуществляются постепенно, чтобы избежать напряжения, затвердевания и возможного растрескивания стекла; печь нагревает газы внутри ЭЛТ, увеличивая скорость молекул газа, что увеличивает вероятность их вытягивания вакуумным насосом. Температуру ЭЛТ поддерживают ниже температуры печи, и печь начинает охлаждаться сразу после того, как ЭЛТ достигает 400 °C, или ЭЛТ выдерживали при температуре выше 400 °C в течение 15–55 минут. . ЭЛТ нагревалась во время или после вакуумирования, и тепло могло использоваться одновременно для расплавления фритты в ЭЛТ, соединяющей экран и воронку. Используемый насос представляет собой турбомолекулярный насос или диффузионный насос . Ранее также использовались ртутные вакуумные насосы. После запекания ЭЛТ отсоединяют («запечатывают или отключают») от вакуумного насоса. Затем геттер зажигается с помощью РЧ (индукционной) катушки. Геттер обычно находится в воронке или в горловине ЭЛТ. Геттерный материал, который часто основан на барии, улавливает любые оставшиеся частицы газа по мере его испарения из-за нагрева, вызванного ВЧ-катушкой (который может сочетаться с экзотермическим нагревом внутри материала); пар заполняет ЭЛТ, улавливая любые молекулы газа, с которыми он сталкивается, и конденсируется внутри ЭЛТ, образуя слой, содержащий захваченные молекулы газа. В материале может присутствовать водород, помогающий распределять пары бария. Материал нагревают до температуры выше 1000 °C, что приводит к его испарению. Частичная потеря вакуума в ЭЛТ может привести к нечеткому изображению, голубому свечению в горловине ЭЛТ, проблескам, потере катодной эмиссии или проблемам с фокусировкой. Вакуум внутри ЭЛТ заставляет атмосферное давление оказывать (в 27-дюймовом ЭЛТ) давление в сумме 5800 фунтов (2600 кг).

Восстановление

Раньше ЭЛТ перестраивали; отремонтированы или отремонтированы. Процесс восстановления включал разборку ЭЛТ, разборку и ремонт или замену электронных пушек, удаление и повторное нанесение люминофора и аквадага и т. д . Восстановление было популярно до 1960-х годов, потому что ЭЛТ были дорогими и быстро изнашивались. сделать ремонт достойным. Последний завод по восстановлению ЭЛТ в США закрылся в 2010 году, а последний в Европе, RACS, который находился во Франции, закрылся в 2013 году.

Реактивация

Также известное как омоложение, цель состоит в том, чтобы временно восстановить яркость изношенного ЭЛТ. Часто это делается путем осторожного увеличения напряжения на нагревателе катода, а также тока и напряжения на управляющих сетках электронной пушки либо вручную, либо с помощью специального устройства, называемого омолаживающим устройством на ЭЛТ. Некоторые омолаживающие устройства также могут фиксировать короткое замыкание между нагревателем и катодом, пропуская через короткое замыкание емкостной разряд.

Люминофоры

Люминофоры в ЭЛТ испускают вторичные электроны из-за того, что они находятся внутри вакуума ЭЛТ. Вторичные электроны собираются анодом ЭЛТ. Вторичные электроны, генерируемые люминофором, необходимо собирать, чтобы предотвратить образование зарядов на экране, что привело бы к снижению яркости изображения, поскольку заряд будет отталкивать электронный луч.

Люминофоры, используемые в ЭЛТ, часто содержат редкоземельные металлы, заменяя ранее тусклые люминофоры. Ранние красные и зеленые люминофоры содержали кадмий, а некоторые черные и белые люминофоры ЭЛТ также содержали порошок бериллия, хотя также использовались белые люминофоры, содержащие кадмий, цинк и магний с серебром, медью или марганцем в качестве примесей. Редкоземельные люминофоры, используемые в ЭЛТ, более эффективны (излучают больше света), чем более ранние люминофоры. Люминофоры прилипают к экрану из-за Ван-дер-Ваальса и электростатических сил. Люминофоры, состоящие из более мелких частиц, сильнее прилипают к экрану. Люминофор вместе с углеродом, используемым для предотвращения световых бликов (в цветных ЭЛТ), можно легко удалить, поцарапав.

Для ЭЛТ было доступно несколько десятков типов люминофоров. Люминофоры были классифицированы по цвету, стойкости, кривым подъема и спада яркости, цвету в зависимости от анодного напряжения (для люминофоров, используемых в проникающих ЭЛТ), предполагаемому использованию, химическому составу, безопасности, чувствительности к выгоранию и свойствам вторичной эмиссии. Примерами редкоземельных люминофоров являются оксид иттрия для красного и силицид иттрия для синего, в то время как примерами более ранних люминофоров являются сульфид меди-кадмия для красного,

Люминофоры SMPTE-C обладают свойствами, определенными стандартом SMPTE-C, который определяет одноименное цветовое пространство. Стандарт отдает приоритет точной цветопередаче, что было затруднено из-за различных люминофоров и цветовых пространств, используемых в цветовых системах NTSC и PAL. Телевизоры PAL субъективно имеют лучшую цветопередачу из-за использования насыщенных зеленых люминофоров, которые имеют относительно длительное время затухания, допустимое в PAL, поскольку в PAL больше времени для затухания люминофоров из-за его более низкой частоты кадров. Люминофоры SMPTE-C использовались в профессиональных видеомониторах.

Люминофорное покрытие на монохромных и цветных ЭЛТ может иметь алюминиевое покрытие на задней стороне, используемое для отражения света вперед, обеспечения защиты от ионов для предотвращения выгорания ионов отрицательными ионами на люминофоре, управления теплом, выделяемым электронами, сталкивающимися с люминофором, предотвращения статического электричества. наросты, которые могут отталкивать электроны от экрана, формировать часть анода и собирать вторичные электроны, генерируемые люминофорами в экране после попадания электронного луча, обеспечивая электронам обратный путь. Электронный луч проходит через алюминиевое покрытие, прежде чем попасть на люминофоры на экране; алюминий ослабляет напряжение электронного луча примерно на 1 кВ. На люминофоры может быть нанесена пленка или лак для уменьшения шероховатости поверхности, образованной люминофорами, чтобы позволить алюминиевому покрытию иметь однородную поверхность и предотвратить его касание стекла экрана. Это известно как киносъемка. Лак содержит растворители, которые позже испаряются; лак может быть химически придан шероховатости, чтобы создать алюминиевое покрытие с отверстиями, позволяющими выходить растворителям.

Стойкость фосфора

Доступны различные люминофоры в зависимости от потребностей приложения измерения или отображения. Яркость, цвет и постоянство освещения зависят от типа люминофора, используемого на экране ЭЛТ. Имеются люминофоры с стойкостью от менее одной микросекунды до нескольких секунд. Для визуального наблюдения за кратковременными переходными процессами может потребоваться люминофор с длительным послесвечением. Для событий, которые являются быстрыми и повторяющимися или высокочастотными, обычно предпочтительнее использовать люминофор с коротким послесвечением. Стойкость люминофора должна быть достаточно низкой, чтобы избежать артефактов размытия или ореолов при высоких частотах обновления.

Ограничения и обходные пути

Цветущий

Изменения анодного напряжения могут привести к изменениям яркости отдельных частей или всего изображения, а также к расплывчатости, усадке или увеличению или уменьшению изображения. Более низкие напряжения приводят к цветению и увеличению масштаба, в то время как более высокие напряжения делают обратное. Некоторое расплывание неизбежно, которое можно увидеть как яркие области изображения, которые расширяются, искажают или отодвигают в сторону окружающие более темные области того же изображения. Блюминг возникает из-за того, что светлые области имеют более высокий ток электронного луча из электронной пушки, что делает пучок шире и его труднее сфокусировать. Плохая регулировка напряжения приводит к снижению фокусного и анодного напряжения с увеличением тока электронного пучка.

Доминг

Купол - это явление, наблюдаемое в некоторых телевизорах с ЭЛТ, при котором части теневой маски нагреваются. В телевизорах, которые демонстрируют такое поведение, это, как правило, происходит в высококонтрастных сценах, в которых есть в основном темная сцена с одним или несколькими локализованными яркими пятнами. При попадании электронного луча на теневую маску в этих областях она нагревается неравномерно. Теневая маска деформируется из-за разницы температур, что приводит к тому, что электронная пушка поражает люминофоры неправильного цвета, и в пораженной области отображаются неправильные цвета. Тепловое расширение заставляет теневую маску расширяться примерно на 100 микрон.

При нормальной работе теневая маска нагревается примерно до 80–90 °C. Яркие области изображений нагревают теневую маску больше, чем темные области, что приводит к неравномерному нагреву теневой маски и короблению (выцветанию) из-за теплового расширения, вызванного нагревом повышенным током электронного луча. Теневая маска обычно изготавливается из стали, но она может быть изготовлена ​​из инвара (никель-железный сплав с низким тепловым расширением), поскольку он выдерживает в два-три раза больший ток, чем обычные маски, без заметной деформации, в то же время облегчая получение ЭЛТ с более высоким разрешением. . Покрытия, рассеивающие тепло, могут быть нанесены на теневую маску, чтобы ограничить расплывание в процессе, называемом чернением.

Биметаллические пружины могут использоваться в ЭЛТ, используемых в телевизорах, для компенсации деформации, возникающей, когда электронный луч нагревает теневую маску, вызывая тепловое расширение. Теневая маска устанавливается на экран с помощью металлических деталей, направляющей или рамы, которые вплавляются в воронку или стекло экрана соответственно, удерживая теневую маску в натяжении, чтобы свести к минимуму деформацию (если маска плоская, используется в ЭЛТ с плоским экраном). компьютерных мониторов) и позволяет повысить яркость и контрастность изображения.

Экраны апертурной решетки ярче, поскольку пропускают больше электронов, но для них требуются поддерживающие провода. Они также более устойчивы к деформации. Цветным ЭЛТ требуется более высокое анодное напряжение, чем монохромным ЭЛТ, для достижения той же яркости, поскольку теневая маска блокирует большую часть электронного луча. Щелевые маски и особенно апертурные решетки не блокируют столько электронов, что приводит к более яркому изображению для данного анодного напряжения, но ЭЛТ с апертурной решеткой тяжелее. Теневые маски блокируют 80–85% электронного луча, в то время как апертурные решетки пропускают больше электронов.

Высокое напряжение

Яркость изображения связана с анодным напряжением и размером ЭЛТ, поэтому более высокие напряжения необходимы как для больших экранов, так и для более высокой яркости изображения. Яркость изображения также регулируется током электронного луча. Более высокие анодные напряжения и токи электронного луча также означают большее количество рентгеновского излучения и выделение тепла, поскольку электроны имеют более высокую скорость и энергию. Свинцовое стекло и специальное бариево-стронциевое стекло используются для блокирования большей части рентгеновского излучения.

Размер

Размер ограничен анодным напряжением, так как потребуется более высокая диэлектрическая прочность для предотвращения дугового разряда (коронный разряд), электрических потерь и образования озона, которые он вызывает, без ущерба для яркости изображения. Вес ЭЛТ, обусловленный толстым стеклом, необходимым для безопасного поддержания вакуума, накладывает практическое ограничение на размер ЭЛТ. ЭЛТ-монитор Sony PVM-4300 с диагональю 43 дюйма весит 440 фунтов (200 кг). Меньшие ЭЛТ весят значительно меньше, например, 32-дюймовые ЭЛТ весят до 163 фунтов (74 кг), а 19-дюймовые ЭЛТ весят до 60 фунтов (27 кг). Для сравнения, 32-дюймовый телевизор с плоским экраном весит всего ок. 18 фунтов (8,2 кг), а 19-дюймовый телевизор с плоским экраном весит 6,5 фунтов (2,9 кг).

Теневые маски становится все труднее делать с увеличением разрешения и размера.

Ограничения, налагаемые отклонением

При высоких углах отклонения, разрешении и частоте обновления (поскольку более высокое разрешение и частота обновления требуют значительно более высоких частот для применения к горизонтальным отклоняющим катушкам) отклоняющее ярмо начинает выделять большое количество тепла из-за необходимости перемещения электронного луча. под большим углом, что, в свою очередь, требует экспоненциально большего количества энергии. Например, для увеличения угла отклонения с 90 до 120° потребляемая мощность ярма также должна возрасти с 40 Вт до 80 Вт, а для дальнейшего увеличения со 120 до 150° мощность отклонения снова должна возрасти с 80 Вт. Вт до 160 Вт. Это обычно делает ЭЛТ, выходящие за пределы определенных углов отклонения, разрешения и частоты обновления, непрактичными, поскольку катушки будут генерировать слишком много тепла из-за сопротивления, вызванного скин-эффектом , поверхностными потерями и потерями на вихревые токи и / или, возможно, вызывая стекло под катушкой. стать проводящими (поскольку электропроводность стекла уменьшается с повышением температуры). Некоторые отклоняющие хомуты предназначены для рассеивания тепла, выделяемого при их работе. Более высокие углы отклонения в цветных ЭЛТ напрямую влияют на сходимость в углах экрана, что требует дополнительных схем компенсации для управления мощностью и формой электронного луча, что приводит к более высоким затратам и энергопотреблению. Более высокие углы отклонения позволяют сделать ЭЛТ заданного размера тоньше, однако они также создают большую нагрузку на оболочку ЭЛТ, особенно на панель, уплотнение между панелью и воронкой и на воронку. Воронка должна быть достаточно длинной, чтобы свести к минимуму напряжение, поскольку более длинная воронка может иметь лучшую форму, чтобы иметь меньшее напряжение.

Типы

ЭЛТ производились в двух основных категориях: кинескопы и кинескопы. Кинескопы использовались в телевизорах, а дисплеи — в компьютерных мониторах. Трубки дисплея не имели оверскана и имели более высокое разрешение. ЭЛТ с кинескопом имеют закрытие, то есть фактические края изображения не отображаются; это сделано намеренно, чтобы учесть различия в регулировке между телевизорами с ЭЛТ, предотвращая отображение на экране рваных краев (из-за расплывания) изображения. Теневая маска может иметь канавки, отражающие электроны, не попавшие на экран из-за переразвертки. Цветные кинескопы, используемые в телевизорах, также назывались CPT. ЭЛТ также иногда называют трубками Брауна.

Монохромные ЭЛТ

Монохромный ЭЛТ с алюминиевым покрытием. Черное матовое покрытие аквадаг.

Отклоняющая скоба над горловиной монохромного ЭЛТ. Он имеет две пары отклоняющих катушек.

Если ЭЛТ является черно-белым (черно-белым или монохромным) ЭЛТ, в горловине имеется единственная электронная пушка, а воронка покрыта изнутри алюминием , нанесенным методом напыления; алюминий испаряется в вакууме и конденсируется внутри ЭЛТ. Алюминий устраняет необходимость в ионных ловушках , необходимых для предотвращения выгорания ионов на люминофоре, а также отражает свет, генерируемый люминофором, к экрану, управляя теплом и поглощая электроны, обеспечивая им обратный путь; ранее воронки покрывались изнутри аквадагом, поскольку его можно наносить как краску; люминофоры остались непокрытыми. Алюминий начал применяться в ЭЛТ в 1950-х годах, покрывая внутреннюю часть ЭЛТ, включая люминофоры, что также увеличивало яркость изображения, поскольку алюминий отражал свет (который в противном случае был бы потерян внутри ЭЛТ) по направлению к внешней стороне ЭЛТ. В монохромных ЭЛТ с алюминиевым покрытием Aquadag используется снаружи. Воронка и экран покрыты единым алюминиевым покрытием.

Экран, воронку и горловину сплавляют в единую оболочку, возможно, с помощью свинцово-эмалевых пломб, в воронке делают отверстие, на которое устанавливают анодный колпачок, после чего наносят люминофор, аквадаг и алюминий. Раньше в монохромных ЭЛТ использовались ионные ловушки, для которых требовались магниты; магнит использовался для отклонения электронов от ионов, которые труднее отклонить, пропуская электроны, позволяя ионам сталкиваться с металлическим листом внутри электронной пушки. Ионный ожог приводит к преждевременному износу люминофора. Поскольку ионы труднее отклонить, чем электроны, горение ионов оставляет черную точку в центре экрана.

Внутреннее аквадаг или алюминиевое покрытие было анодом и служило для ускорения электронов по направлению к экрану, собирая их после удара об экран, одновременно выступая в качестве конденсатора вместе с внешним покрытием из аквадага. Экран имеет одинарное равномерное люминофорное покрытие и не имеет теневой маски, технически не имея предела разрешения.

В монохромных ЭЛТ могут использоваться кольцевые магниты для регулировки центрирования электронного луча и магниты вокруг отклоняющего хомута для регулировки геометрии изображения.

• 

  Старый монохромный ЭЛТ без алюминия, только аквадаг

• 

  Электронная пушка монохромного ЭЛТ

Цветные ЭЛТ

Увеличенный вид цветной ЭЛТ теневой маски дельта-пушки

Слева: увеличенный вид триад линейных люминофоров (щелевая маска) ЭЛТ. Справа: увеличенный вид люминофорных триад Delta-gun.

Увеличенный вид цветного ЭЛТ Trinitron (решетка апертуры). Видна тонкая горизонтальная опорная проволока.

Триада ЭЛТ и типы масок

Спектры составляющих синего, зеленого и красного люминофоров в обычном ЭЛТ

Встроенные электронные пушки цветного ЭЛТ-телевизора

В цветных ЭЛТ используются три разных люминофора, которые излучают красный, зеленый и синий свет соответственно. Они упакованы вместе полосами (как в конструкции апертурной решетки ) или группами, называемыми «триадами» (как в ЭЛТ с теневой маской ).

Цветные ЭЛТ имеют три электронные пушки, по одной для каждого основного цвета (красного, зеленого и синего), расположенных либо по прямой линии (в линию), либо в виде равностороннего треугольника (пушки обычно конструируются как единое целое). (Треугольную конфигурацию часто называют «дельта-пушка» из-за ее связи с формой греческой буквы дельта Δ.) Расположение люминофоров такое же, как и в электронных пушках. Решетка или маска поглощают электроны, которые в противном случае попали бы на неправильный люминофор.

В трубке с теневой маской используется металлическая пластина с крошечными отверстиями, обычно в форме треугольника, расположенная так, что электронный луч освещает только правильные люминофоры на лицевой стороне трубки; блокирует все остальные электроны. Теневые маски, в которых вместо отверстий используются прорези, называются масками прорезей. Отверстия или щели сужены, так что электроны, которые ударяются о внутреннюю часть любого отверстия, будут отражаться обратно, если они не поглощаются (например, из-за локального накопления заряда), вместо того, чтобы отскакивать через отверстие, попадая в случайное (неправильное) место. на экране. Другой тип цветного ЭЛТ (Trinitron) использует апертурную решетку из натянутых вертикальных проводов для достижения того же результата. Теневая маска имеет по одному отверстию для каждой триады. Теневая маска обычно находится на 1/2 дюйма позади экрана.

ЭЛТ Trinitron отличались от других цветных ЭЛТ тем, что у них была одна электронная пушка с тремя катодами, апертурная решетка, которая пропускает больше электронов, увеличивая яркость изображения (поскольку апертурная решетка не блокирует столько электронов), и вертикально цилиндрический экран. , а не изогнутый экран.

Три электронные пушки находятся в горловине (кроме тринитронов), а красный, зеленый и синий люминофоры на экране могут быть разделены черной сеткой или матрицей (называемой Toshiba черной полосой).

Воронка покрыта аквадагом с обеих сторон, а сетка имеет отдельное алюминиевое покрытие, нанесенное в вакууме. Алюминиевое покрытие защищает люминофор от ионов, поглощает вторичные электроны, обеспечивая им обратный путь, предотвращая электростатический заряд экрана, который затем отталкивает электроны и снижает яркость изображения, отражает свет от люминофоров вперед и помогает управлять теплом. Он также служит анодом ЭЛТ вместе с внутренним покрытием из аквадага. Внутреннее покрытие электрически соединено с электродом электронной пушки с помощью пружин, образующих конечный анод. Внешнее покрытие аквадага соединено с землей, возможно, с помощью ряда пружин или жгута, который контактирует с аквадагом.

Теневая маска

Теневая маска поглощает или отражает электроны, которые в противном случае попали бы не в те точки люминофора, вызывая проблемы с чистотой цвета (обесцвечивание изображений); другими словами, при правильной настройке теневая маска помогает обеспечить чистоту цвета. Когда электроны сталкиваются с теневой маской, они выделяют свою энергию в виде тепла и рентгеновских лучей. Если электроны имеют слишком много энергии, например, из-за слишком высокого анодного напряжения, теневая маска может деформироваться из-за тепла, что также может произойти во время выпекания в лере при температуре прибл. 435 °C фриттового уплотнения между лицевой панелью и воронкой ЭЛТ.

Теневые маски были заменены в телевизорах щелевыми масками в 1970-х годах, поскольку щелевые маски пропускают больше электронов, увеличивая яркость изображения. Теневые маски могут быть электрически соединены с анодом ЭЛТ. Trinitron использовал одну электронную пушку с тремя катодами вместо трех полных пушек. ЭЛТ-мониторы для ПК обычно используют теневые маски, за исключением Trinitron от Sony, Diamondtron от Mitsubishi и Cromaclear от NEC ; Trinitron и Diamondtron используют апертурные решетки, а Cromaclear использует щелевую маску. Некоторые ЭЛТ с теневой маской имеют цветные люминофоры меньшего диаметра, чем электронные лучи, используемые для их освещения, с намерением покрыть весь люминофор, увеличивая яркость изображения. Теневые маски могут быть сжаты в изогнутую форму.

Производство экрана

Ранние цветные ЭЛТ не имели черной матрицы, которую представили Zenith в 1969 году и Panasonic в 1970 году. электронный луч касается черной матрицы. Это также необходимо из-за деформации теневой маски. Легкие утечки все еще могут возникать из-за того, что блуждающие электроны поражают неправильные точки люминофора. При высоких разрешениях и частотах обновления люминофоры получают очень небольшое количество энергии, что ограничивает яркость изображения.

Для создания черной матрицы использовалось несколько методов. Один метод покрывал экран фоторезистом, таким как фоторезист на основе поливинилового спирта, сенсибилизированного дихроматом, который затем сушили и экспонировали; неэкспонированные области были удалены, и весь экран был покрыт коллоидным графитом для создания углеродной пленки, а затем с помощью перекиси водорода был удален оставшийся фоторезист вместе с углеродом, который был поверх него, создавая отверстия, которые, в свою очередь, создавали черную матрицу. . Фоторезист должен был иметь правильную толщину, чтобы обеспечить достаточную адгезию к экрану, в то время как шаг экспонирования должен был контролироваться, чтобы избежать отверстий, которые были слишком маленькими или большими с неровными краями, вызванными дифракцией света, что в конечном итоге ограничивало максимальное разрешение больших цветов. ЭЛТ. Затем отверстия заполняли люминофором, используя метод, описанный выше. В другом методе использовались люминофоры, взвешенные в ароматической соли диазония, которые прилипали к экрану под воздействием света; люминофоры применялись, а затем подвергались воздействию, чтобы заставить их прилипнуть к экрану, повторяя процесс один раз для каждого цвета. Затем на оставшиеся участки экрана был нанесен углерод, при этом весь экран подвергался воздействию света, чтобы создать черную матрицу, и к экрану был применен процесс фиксации с использованием водного раствора полимера, чтобы сделать люминофоры и черную матрицу устойчивыми к воде. Вместо углерода в черной матрице можно использовать черный хром. Использовались и другие методы.

Люминофоры наносятся методом фотолитографии . Внутренняя сторона экрана покрыта частицами люминофора, взвешенными в суспензии фоторезиста ПВС, которая затем высушивается с помощью инфракрасного света, экспонируется и проявляется. Экспозиция осуществляется с помощью «маяка», в котором используется источник ультрафиолетового света с линзой-корректором, позволяющей ЭЛТ добиться чистоты цвета. В качестве фотошаблонов используются съемные теневые маски с подпружиненными зажимами. Процесс повторяется со всеми цветами. Обычно первым наносится зеленый люминофор. После нанесения люминофора экран запекается для удаления любых органических химикатов (таких как ПВА, который использовался для нанесения люминофора), которые могут остаться на экране. В качестве альтернативы люминофоры можно наносить в вакуумной камере путем их испарения и конденсации на экране, создавая очень однородное покрытие. На ранних цветных ЭЛТ люминофоры наносились с помощью шелкографии. Люминофоры могут иметь цветные фильтры поверх них (лицом к зрителю), содержать пигмент цвета, излучаемого люминофором, или быть инкапсулированы в цветные фильтры для улучшения чистоты и воспроизведения цвета при одновременном уменьшении бликов. Плохая экспозиция из-за недостаточного освещения приводит к плохой адгезии люминофора к экрану, что ограничивает максимальное разрешение ЭЛТ, поскольку меньшие точки люминофора, необходимые для более высоких разрешений, не могут получать столько света из-за их меньшего размера.

После покрытия экрана люминофором и алюминием и установки на него теневой маски экран приклеивается к воронке с помощью стеклянной фритты, которая может содержать от 65 до 88% оксида свинца по массе. Оксид свинца необходим для того, чтобы стеклянная фритта имела низкую температуру плавления. Оксид бора (III) также может присутствовать для стабилизации фритты с порошком оксида алюминия в качестве порошка наполнителя для контроля теплового расширения фритты. Фритта может применяться в виде пасты, состоящей из частиц фритты, суспендированных в амилацетате или в полимере с мономером алкилметакрилата вместе с органическим растворителем для растворения полимера и мономера. Затем ЭЛТ запекают в печи в так называемой выпечке лера, чтобы вылечить фритту, герметизируя воронку и экран вместе. Фритта содержит большое количество свинца, поэтому цветные ЭЛТ содержат больше свинца, чем их монохромные аналоги. С другой стороны, монохромные ЭЛТ не требуют фритты; воронку можно приварить непосредственно к стеклу, расплавив и соединив края воронки и экрана с помощью газового пламени. Фритта используется в цветных ЭЛТ для предотвращения деформации теневой маски и экрана во время процесса сплавления. Края экрана и воронка ЭЛТ никогда не оплавляются. Перед нанесением фриттовой пасты на края воронки и сетки можно нанести грунтовку для улучшения адгезии. Прогрев в лере состоит из нескольких последовательных этапов, при которых ЭЛТ нагревается, а затем постепенно охлаждается до тех пор, пока он не достигнет температуры от 435 до 475 °C (в других источниках могут указываться другие температуры, например, 440 °C). После запекания в лере ЭЛТ промывается воздухом или азотом для удаления загрязнений электронная пушка вставляется и герметизируется в горловину ЭЛТ, а на ЭЛТ создается вакуум.

Конвергенция и чистота цвета ЭЛТ

Из-за ограничений точности размеров, с которыми ЭЛТ могут быть изготовлены экономично, было практически невозможно построить цветные ЭЛТ, в которых три электронных луча могли бы быть выровнены для попадания на люминофоры соответствующего цвета в приемлемой координации, исключительно на основе геометрической формы. конфигурация осей электронной пушки и положения апертуры пушки, апертуры теневой маски и т. д. Теневая маска гарантирует, что один луч попадет только в пятна определенных цветов люминофора, но незначительные изменения физического выравнивания внутренних частей среди отдельных ЭЛТ вызовут различия в точном выравнивании лучей через теневую маску, позволяя некоторым электронам, например, красного луча попадать, скажем, в синие люминофоры, если только не будет сделана какая-то индивидуальная компенсация для дисперсии между отдельными трубками.

Конвергенция цвета и чистота цвета — два аспекта этой единственной проблемы. Во-первых, для правильной цветопередачи необходимо, чтобы независимо от того, куда отклоняются лучи на экране, все три попадали в одно и то же место (и номинально проходили через одно и то же отверстие или щель) на теневой маске. Это называется конвергенцией. В частности, конвергенция в центре экрана (без поля отклонения, создаваемого ярмом) называется статической конвергенцией, а конвергенция по остальной части экрана (особенно по краям и углам) называется динамической конвергенцией. Лучи могут сходиться в центре экрана и все же отклоняться друг от друга, поскольку они отклоняются к краям; можно сказать, что такая ЭЛТ имеет хорошую статическую сходимость, но плохую динамическую сходимость. Во-вторых, каждый луч должен падать только на люминофоры того цвета, на который он предназначен, и никакие другие. Это называется чистотой. Подобно конвергенции, существует статическая чистота и динамическая чистота с теми же значениями «статического» и «динамического», что и для конвергенции. Сходимость и чистота — разные параметры; ЭЛТ может иметь хорошую чистоту, но плохую сходимость, или наоборот. Плохая конвергенция вызывает цветовые «тени» или «призраки» вдоль отображаемых краев и контуров, как если бы изображение на экране было напечатано методом глубокой печати с плохой приводкой. Плохая чистота приводит к тому, что объекты на экране выглядят бесцветными, а их края остаются четкими. Проблемы с чистотой и конвергенцией могут возникать одновременно, в одних и тех же или в разных областях экрана, или в обоих случаях по всему экрану, и либо равномерно, либо в большей или меньшей степени по разным частям экрана.

Решением проблем статической сходимости и чистоты является набор кольцевых магнитов для выравнивания цвета, установленных вокруг горловины ЭЛТ. Эти подвижные слабые постоянные магниты обычно устанавливаются на задней части узла отклоняющего хомута и настраиваются на заводе, чтобы компенсировать любые ошибки статической чистоты и конвергенции, присущие неотрегулированной трубе. Обычно это две или три пары двух магнитов в виде колец из пластмассы, пропитанной магнитным материалом, магнитные поля которых параллельны плоскостям магнитов, перпендикулярным осям электронной пушки. Часто одно кольцо имеет два полюса, другое — 4, а оставшееся кольцо — 6 полюсов. Каждая пара магнитных колец образует единый эффективный магнит, вектор поля которого можно полностью и свободно регулировать (как по направлению, так и по величине). Вращая пару магнитов друг относительно друга, можно изменять их относительное выравнивание поля, регулируя эффективную напряженность поля пары. (Поскольку они вращаются относительно друг друга, можно считать, что поле каждого магнита имеет две противоположные составляющие под прямым углом, и эти четыре составляющие [по две на два магнита] образуют две пары, одна пара усиливает друг друга, а другая пара противодействует и Вращаясь от выравнивания, взаимно усиливающие компоненты поля магнитов уменьшаются, поскольку они обмениваются на увеличение противоположных, взаимно компенсирующих компонентов.) При вращении пары магнитов вместе, сохраняя относительный угол между ними, направление их коллективного магнитное поле можно менять. В целом, регулировка всех магнитов конвергенции/чистоты позволяет точно настроить небольшое отклонение электронного луча или боковое смещение, что компенсирует незначительные статические ошибки конвергенции и чистоты, характерные для некалиброванной трубки. После установки эти магниты обычно приклеиваются на место, но обычно их можно освободить и при необходимости отрегулировать в полевых условиях (например, в мастерской по ремонту телевизоров).

На некоторых ЭЛТ добавляются дополнительные фиксированные регулируемые магниты для динамической конвергенции или динамической чистоты в определенных точках экрана, обычно вблизи углов или краев. Дальнейшая регулировка динамической сходимости и чистоты, как правило, не может быть выполнена пассивно, а требует активных схем компенсации, одна для коррекции сходимости по горизонтали, а другая для коррекции по вертикали. Отклоняющее ярмо содержит катушки конвергенции, по две на каждый цвет, намотанные на одном сердечнике, на которые подаются сигналы конвергенции. Это означает 6 катушек конвергенции в группах по 3, по 2 катушки в группе, с одной катушкой для коррекции горизонтальной конвергенции и другой для коррекции вертикальной конвергенции, при этом каждая группа имеет общий сердечник. Группы отстоят друг от друга на 120°. Динамическая конвергенция необходима, поскольку передняя часть ЭЛТ и теневая маска не имеют сферической формы, что компенсирует расфокусировку электронного луча и астигматизм. Тот факт, что экран ЭЛТ не является сферическим, приводит к проблемам с геометрией, которые можно исправить с помощью схемы. Сигналы, используемые для сходимости, представляют собой сигналы параболической формы, полученные из трех сигналов, поступающих из вертикальной выходной цепи. Параболический сигнал подается на катушки конвергенции, а два других являются пилообразными сигналами, которые при смешивании с параболическими сигналами создают необходимый сигнал для конвергенции. Резистор и диод используются для привязки сигнала конвергенции к центру экрана, чтобы предотвратить влияние на него статической конвергенции. Схемы горизонтальной и вертикальной конвергенции аналогичны. Каждый контур имеет два резонатора, один обычно настроен на 15 625 Гц, а другой на 31 250 Гц, которые задают частоту сигнала, подаваемого на катушки конвергенции. Динамическая конвергенция может быть достигнута с помощью электростатических квадрупольных полей в электронной пушке. Динамическая конвергенция означает, что электронный луч не движется по идеально прямой линии между отклоняющими катушками и экраном, поскольку катушки конвергенции заставляют его искривляться, чтобы соответствовать экрану.

Вместо этого сигнал конвергенции может быть пилообразным сигналом с небольшим видом синусоидальной волны, часть синусоидальной волны создается с помощью конденсатора, включенного последовательно с каждой отклоняющей катушкой. В этом случае сигнал сведения используется для управления отклоняющими катушками. Синусоидальная часть сигнала заставляет электронный луч двигаться медленнее вблизи краев экрана. Конденсаторы, используемые для создания сигнала сходимости, известны как s-конденсаторы. Этот тип сведения необходим из-за больших углов отклонения и плоских экранов многих ЭЛТ-мониторов. Значение s-конденсаторов необходимо выбирать на основе частоты сканирования ЭЛТ, поэтому мониторы с мультисинхронизацией должны иметь разные наборы s-конденсаторов, по одному для каждой частоты обновления.

Вместо этого в некоторых ЭЛТ динамическая конвергенция может быть достигнута с использованием только кольцевых магнитов, магнитов, приклеенных к ЭЛТ, и путем изменения положения отклоняющего хомута, положение которого можно поддерживать с помощью установочных винтов, зажима и резиновых клиньев. ЭЛТ с углом отклонения 90 ° могут использовать «самоконвергенцию» без динамической конвергенции, что вместе с линейным расположением триад устраняет необходимость в отдельных катушках конвергенции и связанных с ними схемах, снижая затраты. сложности и глубины ЭЛТ на 10 миллиметров. Самосхождение работает за счет «неоднородных» магнитных полей. Динамическая конвергенция необходима в ЭЛТ с углом отклонения 110 °, и квадрупольные обмотки на отклоняющем ярме на определенной частоте также могут использоваться для динамической конвергенции.

Динамическая конвергенция и чистота цвета - одна из основных причин, по которой до позднего периода своей истории ЭЛТ имели длинную шейку (глубокую) и двуосно изогнутые поверхности; эти характеристики геометрического дизайна необходимы для внутренней пассивной динамической конвергенции и чистоты цвета. Только начиная примерно с 1990-х годов стали доступны сложные схемы компенсации активной динамической конвергенции, которые сделали ЭЛТ с короткой шейкой и плоской поверхностью работоспособными. Эти активные компенсационные схемы используют отклоняющий хомут для точной регулировки отклонения луча в соответствии с целевым расположением луча. Те же методы (и основные компоненты схемы) также позволяют регулировать вращение отображаемого изображения, наклон и другие параметры сложной геометрии растра с помощью электроники под контролем пользователя.

Пистолеты выровнены друг с другом (сведены) с помощью конвергентных колец, расположенных сразу за горловиной; на каждый пистолет приходится одно кольцо. Кольца имеют северный и южный полюса. Имеется 4 набора колец: одно для настройки сходимости RGB, второе для настройки сходимости красного и синего, третье для настройки вертикального сдвига растра и четвертое для настройки чистоты. Сдвиг растра по вертикали регулирует прямолинейность линии сканирования. ЭЛТ также могут использовать схемы динамической конвергенции, которые обеспечивают правильную конвергенцию на краях ЭЛТ. Магниты из пермаллоя также можно использовать для исправления схождения на краях. Схождение осуществляется с помощью штриховки (сетки). В других ЭЛТ вместо колец могут использоваться магниты, которые вставляются и выдвигаются. В ранних цветных ЭЛТ отверстия в теневой маске становились все меньше по мере того, как они расширялись наружу от центра экрана, чтобы способствовать конвергенции.

Магнитное экранирование и размагничивание

Идет размагничивание

Магнитные экраны из мю -металла для ЭЛТ осциллографов

Если теневая маска или апертурная решетка намагничиваются, их магнитное поле изменяет пути электронных лучей. Это вызывает ошибки «чистоты цвета», поскольку электроны больше не следуют только своим намеченным путям, и некоторые из них попадут на некоторые люминофоры другого цвета, чем предполагаемый. Например, некоторые электроны красного луча могут попадать на синий или зеленый люминофор, придавая пурпурный или желтый оттенок частям изображения, которые должны быть чисто красными. (Этот эффект локализован в определенной области экрана, если намагниченность локализована.) Поэтому важно, чтобы теневая маска или апертурная решетка не были намагничены. Магнитное поле Земли может влиять на чистоту цвета ЭЛТ. Из-за этого некоторые ЭЛТ имеют внешние магнитные экраны над воронками. Магнитный экран может быть изготовлен из мягкого железа или мягкой стали и содержать катушку размагничивания. Магнитный экран и теневая маска могут постоянно намагничиваться магнитным полем Земли, что негативно влияет на чистоту цвета при перемещении ЭЛТ. Эта проблема решается встроенной катушкой размагничивания, которая есть во многих телевизорах и компьютерных мониторах. Размагничивание может быть автоматическим при каждом включении ЭЛТ. Магнитный экран может быть и внутренним, располагаясь внутри воронки ЭЛТ.

Большинство цветных ЭЛТ-дисплеев (используемых в телевизорах и компьютерных мониторах) имеют встроенную схему размагничивания (размагничивания), основным компонентом которой является катушка размагничивания, установленная по периметру лицевой панели ЭЛТ внутри лицевой панели . При включении ЭЛТ-дисплея схема размагничивания создает кратковременный переменный ток через катушку размагничивания, сила которого плавно снижается (затухает) до нуля в течение нескольких секунд, создавая затухающее переменное магнитное поле от катушки. . Это поле размагничивания достаточно сильное, чтобы в большинстве случаев устранить намагничивание теневой маски, сохраняя чистоту цвета. В необычных случаях сильного намагничивания, когда внутреннего поля размагничивания недостаточно, теневую маску можно размагничивать снаружи с помощью более сильного портативного размагничивателя или размагничивателя. Однако чрезмерно сильное магнитное поле, переменное или постоянное, может механически деформировать (согнуть) теневую маску, вызывая необратимое искажение цвета на дисплее, которое очень похоже на эффект намагничивания.

Схема размагничивания часто состоит из термоэлектрического (не электронного) устройства, содержащего небольшой керамический нагревательный элемент и резистор с положительным тепловым коэффициентом (PTC) , подключенного непосредственно к коммутируемой линии питания переменного тока с резистором последовательно с катушкой размагничивания. При включении питания нагревательный элемент нагревает резистор PTC, увеличивая его сопротивление до точки, в которой ток размагничивания минимален, но не равен нулю. В старых ЭЛТ-дисплеях этот ток низкого уровня (который не создает значительного поля размагничивания) поддерживается вместе с действием нагревательного элемента, пока дисплей остается включенным. Чтобы повторить цикл размагничивания, ЭЛТ-дисплей должен быть выключен и оставлен выключенным как минимум на несколько секунд, чтобы сбросить цепь размагничивания, позволив резистору PTC остыть до температуры окружающей среды ; выключение дисплея и немедленное его повторное включение приведет к слабому циклу размагничивания или, по сути, к отсутствию цикла размагничивания.

Эта простая конструкция эффективна и дешева в изготовлении, но она постоянно тратит некоторое количество энергии. Более поздние модели, особенно модели с рейтингом Energy Star , используют реле для включения и выключения всей схемы размагничивания, так что схема размагничивания использует энергию только тогда, когда она функционально активна и необходима. Конструкция реле также позволяет производить размагничивание по запросу пользователя с помощью элементов управления на передней панели устройства без выключения и повторного включения устройства. Часто можно услышать щелчок этого реле в конце цикла размагничивания через несколько секунд после включения монитора, а также его включение и выключение во время запуска цикла размагничивания вручную.

Разрешение

Шаг точек определяет максимальное разрешение дисплея для ЭЛТ с дельта-пушкой. В них, когда разрешение сканирования приближается к разрешению шага точки, появляется муар , поскольку отображаемые детали мельче, чем то, что может отобразить теневая маска. Однако мониторы с апертурной решеткой не страдают вертикальным муаром, потому что их люминофорные полосы не имеют вертикальных деталей. В меньших ЭЛТ эти полосы сохраняют положение сами по себе, но для больших ЭЛТ с апертурной решеткой требуется одна или две поперечные (горизонтальные) опорные полосы; один для меньших ЭЛТ и два для больших. Опорные провода блокируют электроны, из-за чего провода становятся видимыми. В ЭЛТ с апертурной решеткой шаг точек заменен шагом полос. Hitachi разработала теневую маску Enhanced Dot Pitch (EDP), в которой вместо круглых отверстий используются овальные отверстия с соответствующими овальными люминофорными точками. Муар уменьшается в ЭЛТ с теневой маской за счет расположения отверстий в теневой маске в виде сот.

Проекционные ЭЛТ

Проекционные ЭЛТ использовались в ЭЛТ-проекторах и ЭЛТ -телевизорах с обратной проекцией и обычно были небольшими (от 7 до 9 дюймов в поперечнике); имеют люминофор, излучающий красный, зеленый или синий свет, что делает их монохромными ЭЛТ; и по конструкции аналогичны другим монохромным ЭЛТ. Проекционные ЭЛТ большего размера в целом работали дольше и могли обеспечивать более высокие уровни яркости и разрешения, но были и более дорогими. Проекционные ЭЛТ имеют необычно высокое анодное напряжение для своего размера (например, 27 или 25 кВ для 5- или 7-дюймовых проекционных ЭЛТ соответственно) и специально изготовленный вольфрамово-бариевый катод (вместо обычно используемого чистого оксида бария), который состоит из атомов бария, внедренных в 20%-ный пористый вольфрам или алюминаты бария и кальция, или оксидов бария, кальция и алюминия, нанесенных на пористый вольфрам; барий диффундирует через вольфрам, испуская электроны. Специальный катод может подавать ток 2 мА вместо 0,3 мА обычных катодов, что делает их достаточно яркими, чтобы их можно было использовать в качестве источников света для проецирования. Высокое анодное напряжение и специально изготовленный катод увеличивают соответственно напряжение и ток электронного пучка, что увеличивает свет, излучаемый люминофорами, а также количество выделяемого при работе тепла; это означает, что ЭЛТ-проекторы нуждаются в охлаждении. Экран обычно охлаждается с помощью контейнера (экран является частью контейнера) с гликолем; сам гликоль может быть окрашен, или бесцветный гликоль может быть использован внутри контейнера, который может быть окрашен (образуя линзу, известную как c-элемент). Цветные линзы или гликоль используются для улучшения цветопередачи за счет снижения яркости и используются только на красных и зеленых ЭЛТ. Каждый ЭЛТ имеет свой собственный гликоль, который имеет доступ к воздушному пузырю, позволяющему гликолю сжиматься и расширяться при охлаждении и нагревании. ЭЛТ-проекторы могут иметь регулировочные кольца, как и цветные ЭЛТ, для регулировки астигматизма, который представляет собой блики электронного луча (рассеянный свет, похожий на тени). Имеют три регулировочных кольца; один с двумя полюсами, один с четырьмя полюсами и еще один с 6 полюсами. При правильной настройке проектор может отображать идеально круглые точки без бликов. Экраны, используемые в проекционных ЭЛТ, были более прозрачными, чем обычно, с коэффициентом пропускания 90%. Первые проекционные ЭЛТ были изготовлены в 1933 году.

ЭЛТ-проекторы были доступны с электростатической и электромагнитной фокусировкой, причем последняя была дороже. Электростатическая фокусировка использовала электронику для фокусировки электронного луча вместе с фокусирующими магнитами вокруг горловины ЭЛТ для точной настройки фокусировки. Этот тип фокусировки со временем ухудшился. Электромагнитная фокусировка была введена в начале 1990-х годов и включала электромагнитную катушку фокусировки в дополнение к уже существующим фокусирующим магнитам. Электромагнитная фокусировка была намного более стабильной в течение всего срока службы ЭЛТ, сохраняя 95% резкости к концу срока службы ЭЛТ.

Лучевая трубка

Трубки с индексом луча , также известные как Uniray, Apple CRT или Indextron, были попыткой Philco в 1950-х годах создать цветной ЭЛТ без теневой маски, устраняя проблемы сходимости и чистоты и позволяя использовать более мелкие ЭЛТ с более высокими углами отклонения. Также требовался источник питания с более низким напряжением для конечного анода, поскольку в нем не использовалась теневая маска, которая обычно блокирует около 80% электронов, генерируемых электронной пушкой. Отсутствие теневой маски также сделало его невосприимчивым к магнитному полю Земли, а также сделало ненужным размагничивание и увеличило яркость изображения. Он был сконструирован аналогично монохромному ЭЛТ, с внешним покрытием из аквадага, внутренним алюминиевым покрытием и единственной электронной пушкой, но с экраном с чередующимся рисунком красных, зеленых, синих и УФ (индексных) полос люминофора (аналогично Тринитрон) с установленным сбоку фотоумножителем или фотодиодом, направленным к задней части экрана и установленным на воронке ЭЛТ, для отслеживания электронного луча для активации люминофоров отдельно друг от друга с использованием одного и того же электронного луча. Для отслеживания использовалась только полоска индексного люминофора, и это был единственный люминофор, который не был покрыт слоем алюминия. Он был отложен из-за точности, необходимой для его производства. Он был возрожден Sony в 1980-х годах как Indextron, но его распространение было ограниченным, по крайней мере, частично из-за разработки ЖК-дисплеев. ЭЛТ с показателем луча также страдали плохим коэффициентом контрастности, составляющим всего около 50: 1, поскольку фотодиодам постоянно требовалось некоторое излучение света люминофорами для отслеживания электронного луча. Это позволило использовать одноцветные ЭЛТ-проекторы из-за отсутствия теневой маски; обычно ЭЛТ-проекторы используют три ЭЛТ, по одному для каждого цвета, поскольку из-за высокого анодного напряжения и тока луча выделяется много тепла, что делает теневую маску непрактичной и неэффективной, поскольку она деформируется под действием выделяемого тепла (теневые маски поглощают большую часть тепла). электронный пучок и, следовательно, большая часть энергии, переносимая релятивистскими электронами); три ЭЛТ означали, что во время установки проектора необходимо было выполнить сложную процедуру калибровки и настройки, а перемещение проектора потребовало бы его повторной калибровки. Один ЭЛТ означал, что необходимость в калибровке отпала, но яркость уменьшилась, поскольку экран ЭЛТ должен был использоваться для трех цветов вместо того, чтобы каждый цвет имел свой собственный ЭЛТ-экран. Полосатый рисунок также накладывает ограничение на разрешение по горизонтали; Напротив, проекторы с ЭЛТ с тремя экранами не имеют теоретического предела разрешения из-за того, что они имеют одинарное однородное люминофорное покрытие.

Плоские ЭЛТ

Передняя часть монохромного ЭЛТ Sony Watchman

Плоская монохромная ЭЛТ-сборка внутри портативного телевизора Sinclair TV80 1984 года выпуска.

Плоские ЭЛТ - это те, у которых плоский экран. Несмотря на плоский экран, они могут быть не совсем плоскими, особенно внутри, а иметь значительно увеличенную кривизну. Заметным исключением является LG Flatron (произведенный LG.Philips Displays , позже дисплеи LP), который действительно плоский снаружи и внутри, но имеет вклеенное стекло на экране с натянутой кромкой для обеспечения защиты от взрыва. Такие полностью плоские ЭЛТ были впервые представлены компанией Zenith в 1986 году, и в них используются плоские натянутые теневые маски, где теневая маска удерживается под натяжением, обеспечивая повышенную устойчивость к расплыванию изображения. Плоские ЭЛТ имеют ряд проблем, таких как отклонение. Усилители вертикального отклонения необходимы для увеличения количества тока, подаваемого на катушки вертикального отклонения, чтобы компенсировать уменьшенную кривизну. ЭЛТ, используемые в Sinclair TV80 и во многих Sony Watchmans , были плоскими в том смысле, что они не были глубокими, а их передние экраны были плоскими, но их электронные пушки располагались сбоку от экрана. В TV80 использовалось электростатическое отклонение, в то время как в Watchman использовалось магнитное отклонение с люминофорным экраном, изогнутым внутрь. Подобные ЭЛТ использовались в дверных видеозвонках.

• 

  Монохромный ЭЛТ Sony Watchman сбоку. Одна из пар отклоняющих катушек хорошо заметна.

Радарные ЭЛТ

Радарные ЭЛТ , такие как 7JP4 , имели круглый экран и сканировали луч от центра наружу. Экран часто имел два цвета, часто яркий цвет с коротким послесвечением, который появлялся только тогда, когда луч сканировал дисплей, и послесвечение люминофора с длительным послесвечением. Когда луч падает на люминофор, люминофор ярко светится, а когда луч уходит, более тусклый длительный послесвечение будет гореть там, где луч падает на люминофор, рядом с радиолокационными целями, которые были «записаны» лучом, до тех пор, пока луч не перестанет светиться. - ударил люминофор. Отклоняющее ярмо вращалось, заставляя балку вращаться по кругу.

Осциллографы ЭЛТ

Осциллограф, показывающий кривую Лиссажу

Электронная пушка осциллографа. Слева видна пара отклоняющих пластин.

В ЭЛТ осциллографов используется электростатическое отклонение , а не магнитное отклонение, обычно используемое в телевизорах и других больших ЭЛТ. Луч отклоняется по горизонтали за счет приложения электрического поля между парой пластин слева и справа от него и по вертикали за счет приложения электрического поля к пластинам сверху и снизу. В телевизорах используется магнитное, а не электростатическое отклонение, потому что отклоняющие пластины препятствуют лучу, когда угол отклонения настолько велик, насколько это требуется для относительно коротких трубок для их размера. Некоторые ЭЛТ-осциллографы включают аноды после отклонения (PDA), которые имеют спиралевидную форму для обеспечения равномерного анодного потенциала на ЭЛТ и работают при напряжении до 15 000 вольт. В ЭЛТ КПК электронный луч отклоняется перед ускорением, что повышает чувствительность и разборчивость, особенно при анализе импульсов напряжения с короткими рабочими циклами.

Микроканальная пластина

При отображении быстрых однократных событий электронный луч должен очень быстро отклоняться, при этом на экран попадает небольшое количество электронов, что приводит к бледному или невидимому изображению на дисплее. ЭЛТ-осциллографы, предназначенные для очень быстрых сигналов, могут давать более яркое изображение, пропуская электронный луч через микроканальную пластину непосредственно перед тем, как он достигнет экрана. Благодаря явлению вторичной эмиссии эта пластина увеличивает количество электронов, достигающих люминофорного экрана, что значительно увеличивает скорость записи (яркость), а также улучшает чувствительность и размер пятна.

Сетка

Большинство осциллографов имеют масштабную сетку как часть визуального дисплея для облегчения измерений. Масштабная сетка может быть постоянно нанесена на лицевую сторону ЭЛТ или может представлять собой прозрачную внешнюю пластину из стекла или акрилового пластика. Внутренняя шкала устраняет ошибку параллакса , но ее нельзя изменить для соответствия другим типам измерений. Осциллографы обычно позволяют освещать масштабную сетку сбоку, что улучшает ее видимость.

Трубки для хранения изображений

Tektronix Type 564: первый серийный аналоговый запоминающий осциллограф с люминофором

Они встречаются в аналоговых запоминающих осциллографах с люминофором . Они отличаются от цифровых запоминающих осциллографов , в которых для хранения изображения используется твердотельная цифровая память.

Если с помощью осциллографа отслеживается одно кратковременное событие, такое событие будет отображаться на обычной трубке только тогда, когда оно действительно происходит. Использование люминофора с длительным послесвечением может позволить наблюдать изображение после события, но в лучшем случае только в течение нескольких секунд. Это ограничение можно преодолеть, используя накопительную электронно-лучевую трубку прямого обзора (накопительную трубку). Трубка хранения будет продолжать отображать событие после того, как оно произошло, до тех пор, пока оно не будет стерто. Накопительная трубка аналогична обычной трубке, за исключением того, что она снабжена металлической сеткой, покрытой диэлектрическим слоем, расположенной сразу за люминофорным экраном. Внешнее напряжение, приложенное к сетке, первоначально гарантирует, что вся сетка находится под постоянным потенциалом. Эта сетка постоянно подвергается воздействию низкоскоростного электронного луча от «заливной пушки», которая работает независимо от основной пушки. Это орудие залива не отклоняется, как основное орудие, а постоянно «освещает» всю сетку хранилища. Начальный заряд на накопительной сетке таков, что отталкивает электроны от заливной пушки, которые не могут ударить по люминофорному экрану.

Когда основная электронная пушка записывает изображение на экран, энергии основного луча достаточно, чтобы создать «потенциальный рельеф» на накопительной сетке. Области, где создается этот рельеф, больше не отталкивают электроны от заливной пушки, которые теперь проходят через сетку и освещают люминофорный экран. Следовательно, изображение, которое на короткое время было прочерчено основным орудием, продолжает отображаться после того, как оно произошло. Изображение может быть «стерто» повторной подачей внешнего напряжения на сетку, восстанавливающей ее постоянный потенциал. Время, в течение которого может отображаться изображение, было ограничено, поскольку на практике заливной пистолет медленно нейтрализует заряд на сетке-накопителе. Один из способов сохранить изображение на более длительный срок — временно отключить пистолет для заливки. После этого изображение может сохраняться в течение нескольких дней. Большинство накопительных трубок позволяют подавать на сетку хранения более низкое напряжение, которое медленно восстанавливает исходное состояние заряда. Изменяя это напряжение, можно получить переменное послесвечение. Отключение заливного пистолета и подача напряжения на накопительную сетку позволяет такой трубке работать как обычная трубка осциллографа.

Векторные мониторы

Векторные мониторы использовались в ранних системах автоматизированного проектирования и в некоторых аркадных играх конца 1970-х - середины 1980-х годов, таких как Asteroids . Они рисуют графику точка-точка, а не сканируют растр. В векторных дисплеях можно использовать как монохромные, так и цветные ЭЛТ, и основные принципы проектирования и работы ЭЛТ одинаковы для любого типа дисплея; основное отличие заключается в схемах и схемах отклонения луча.

Трубки для хранения данных

Трубка Вильямса или трубка Вильямса-Килберна представляла собой электронно-лучевую трубку, используемую для электронного хранения двоичных данных. Он использовался в компьютерах 1940-х годов в качестве цифрового запоминающего устройства с произвольным доступом. В отличие от других ЭЛТ в этой статье, трубка Вильямса не была устройством отображения, и фактически ее нельзя было увидеть, поскольку ее экран закрывала металлическая пластина.

Кошачий глаз

В некоторых ламповых радиоприемниках для помощи в настройке приемника была предусмотрена лампа «Magic Eye» или «Tuning Eye» . Настройка будет регулироваться до тех пор, пока ширина радиальной тени не будет минимизирована. Он использовался вместо более дорогого электромеханического измерителя, который позже стал использоваться в тюнерах более высокого класса, когда транзисторным наборам не хватало высокого напряжения, необходимого для управления устройством. Устройство того же типа использовалось с магнитофонами в качестве измерителя уровня записи и для различных других приложений, включая электрическое испытательное оборудование.

Персонажи

В некоторых дисплеях для первых компьютеров (тех, которые должны были отображать больше текста, чем было практично, с использованием векторов, или которым требовалась высокая скорость для вывода фотографий) использовались ЭЛТ Charactron. Они включают в себя перфорированную металлическую маску ( трафарет ), которая формирует широкий электронный луч для формирования символа на экране. Система выбирает символ на маске, используя один набор схем отклонения, но это приводит к тому, что выдавленный луч отклоняется от оси, поэтому второй набор отклоняющих пластин должен перенаправить луч, чтобы он направился к центру изображения. экран. Третий набор пластин помещает персонажа туда, где это необходимо. Луч ненадолго отключается (включается), чтобы нарисовать символ в этой позиции. Графику можно было рисовать, выбирая на маске положение, соответствующее коду пробела (на практике они просто не рисовались), в центре которого было небольшое круглое отверстие; это фактически отключило маску символов, и система вернулась к обычному векторному поведению. У чаратронов были исключительно длинные шеи из-за необходимости трех систем отклонения.

Нимо

Нимо трубка BA0000-P31

Nimo был товарным знаком семейства небольших специализированных ЭЛТ, производимых Industrial Electronic Engineers . У них было 10 электронных пушек, которые производили электронные лучи в виде цифр, подобно харатрону. Трубки представляли собой либо простые одноразрядные дисплеи, либо более сложные четырех- или шестиразрядные дисплеи, созданные с помощью подходящей системы магнитного отклонения. Имея мало сложностей стандартного ЭЛТ, трубка требовала относительно простой схемы возбуждения, а поскольку изображение проецировалось на стеклянную поверхность, она обеспечивала гораздо более широкий угол обзора, чем конкурирующие типы (например, газоразрядные трубки ). Однако их требования к нескольким напряжениям и их высокое напряжение сделали их необычными.

ЭЛТ с заливающим лучом

ЭЛТ с заливающим лучом представляют собой небольшие трубки, которые расположены в виде пикселей для больших видеостен , таких как Jumbotrons . Первый экран, использующий эту технологию (названный Mitsubishi Electric под названием Diamond Vision ), был представлен Mitsubishi Electric для Матча всех звезд Высшей бейсбольной лиги 1980 года . Он отличается от обычного ЭЛТ тем, что электронная пушка внутри не создает сфокусированного управляемого луча. Вместо этого электроны распыляются широким конусом по всей передней части люминофорного экрана, в результате чего каждая единица действует как единая лампочка. Каждый из них покрыт красным, зеленым или синим люминофором, чтобы составить цветные субпиксели. Эта технология в значительной степени была заменена светодиодными дисплеями. Несфокусированные и неотклоняемые ЭЛТ использовались в качестве стробоскопических ламп с сеточным управлением с 1958 года. В 2011 году были выпущены лампы с электронно-стимулированной люминесценцией (ESL), в которых используется тот же принцип работы.

ЭЛТ печатающей головки

ЭЛТ с нефосфорированным передним стеклом, но с встроенными в него тонкими проводами, использовались в качестве электростатических печатающих головок в 1960-х годах. Провода пропускали ток электронного луча через стекло на лист бумаги, где желаемое содержимое осаждалось в виде рисунка электрического заряда. Затем бумагу пропускали рядом с лужей жидких чернил с противоположным зарядом. Заряженные участки бумаги притягивают чернила и формируют изображение.

Zeus — тонкий ЭЛТ-дисплей

В конце 1990-х и начале 2000-х годов исследовательские лаборатории Philips экспериментировали с типом тонкого ЭЛТ, известного как дисплей Zeus , который обладал функциями, подобными ЭЛТ, в плоском дисплее . Устройства были продемонстрированы, но так и не поступили в продажу.

Более тонкий ЭЛТ

Сравнение 21-дюймового Superslim и Ultraslim CRT

Некоторые производители ЭЛТ, как LG.Philips Displays (позже LP Displays), так и Samsung SDI, усовершенствовали технологию ЭЛТ, создав более тонкую трубку. Slimmer CRT имел торговые названия Superslim, Ultraslim, Vixlim (от Samsung) и Cybertube и Cybertube+ (оба от дисплеев LG Philips). Плоский ЭЛТ с диагональю 21 дюйм (53 см) имеет глубину 447,2 миллиметра (17,61 дюйма). Глубина Superslim составляла 352 миллиметра (13,86 дюйма), а Ultraslim - 295,7 миллиметра (11,64 дюйма).

Проблемы со здоровьем

Ионизирующее излучение

ЭЛТ могут излучать небольшое количество рентгеновского излучения; это результат бомбардировки электронным лучом теневой маски / апертурной решетки и люминофоров, что создает тормозное излучение (тормозное излучение) при торможении высокоэнергетических электронов. Считается, что количество излучения, выходящего из передней части монитора, не является вредным. Правила Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в 21 CFR 1020.10 используются для строгого ограничения, например, телевизионных приемников до 0,5 миллирентген в час на расстоянии 5 см (2 дюйма) от любой внешней поверхности; с 2007 г. выбросы большинства ЭЛТ значительно ниже этого предела. Обратите внимание, что рентген является устаревшей единицей измерения и не учитывает поглощение дозы. Коэффициент преобразования составляет около 0,877 рентген на бэр . Если предположить, что зритель поглотил всю дозу (что маловероятно) и что он смотрел телевизор по 2 часа в день, часовая доза в 0,5 миллирентген увеличила бы годовую дозу зрителя на 320 миллибэр . Для сравнения, средний радиационный фон в США составляет 310 миллибэр в год. Отрицательные эффекты хронического облучения обычно незаметны до доз более 20 000 миллибэр.

Плотность рентгеновских лучей, генерируемых ЭЛТ, низкая, потому что растровое сканирование типичного ЭЛТ распределяет энергию электронного луча по всему экрану. Напряжения выше 15 000 вольт достаточно, чтобы генерировать «мягкое» рентгеновское излучение. Однако, поскольку ЭЛТ могут оставаться включенными в течение нескольких часов, количество рентгеновских лучей, генерируемых ЭЛТ, может стать значительным, поэтому важно использовать материалы для защиты от рентгеновских лучей, такие как толстое свинцовое стекло и бариевый сплав. стронциевое стекло, используемое в ЭЛТ.

Опасения по поводу рентгеновских лучей, излучаемых ЭЛТ, возникли в 1967 году, когда было обнаружено, что телевизоры производства General Electric излучают «рентгеновское излучение, превышающее желаемый уровень». Позже выяснилось, что телевизоры всех производителей также излучали радиацию. Это привело к тому, что представители телеиндустрии предстали перед комитетом Конгресса США, который позже предложил законопроект о федеральном регулировании радиации, который стал Законом о радиационном контроле для здоровья и безопасности 1968 года. Владельцам телевизоров было рекомендовано всегда находиться на расстоянии не менее 6 футов от экрана телевизора и избегать «длительного воздействия» сбоку, сзади или под телевизором. Было обнаружено, что большая часть излучения была направлена ​​вниз. Владельцам также было сказано не модифицировать внутренности своего телевизора, чтобы избежать воздействия радиации. Заголовки о «радиоактивных» телевизорах продолжались до конца 1960-х годов. Однажды два нью-йоркских конгрессмена выступили с предложением, которое заставило бы производителей телевизоров «идти в дома, чтобы протестировать все 15 миллионов цветных телевизоров страны и установить в них радиационные устройства». В конце концов FDA начало регулировать излучение всех электронных продуктов в США.

Токсичность

Старые цветные и монохромные ЭЛТ могли изготавливаться с использованием токсичных веществ, таких как кадмий , в люминофорах. Задняя стеклянная трубка современных ЭЛТ может быть изготовлена ​​из свинцового стекла , которое представляет опасность для окружающей среды при неправильной утилизации. С 1970 года в стекле передней панели (видимая часть ЭЛТ) использовался оксид стронция, а не свинец, хотя задняя часть ЭЛТ по-прежнему производилась из свинцового стекла. Монохромные ЭЛТ обычно не содержат достаточного количества свинцового стекла, чтобы не пройти тесты EPA TCLP. В то время как процесс TCLP измельчает стекло на мелкие частицы, чтобы подвергнуть их воздействию слабых кислот для проверки на выщелачивание, неповрежденное стекло ЭЛТ не выщелачивается (свинец витрифицируется , содержится внутри самого стекла, аналогично хрусталю из свинцового стекла ).

Мерцание

При низкой частоте обновления (60  Гц и ниже) периодическое сканирование дисплея может вызывать мерцание, которое некоторые люди воспринимают легче, чем другие, особенно при просмотре периферийным зрением . Мерцание обычно ассоциируется с ЭЛТ, поскольку большинство телевизоров работают с частотой 50 Гц (PAL) или 60 Гц (NTSC), хотя есть некоторые телевизоры PAL с частотой 100 Гц, которые не мерцают . Обычно только недорогие мониторы работают на таких низких частотах, при этом большинство компьютерных мониторов поддерживают частоту не менее 75 Гц, а высокопроизводительные мониторы - 100 Гц и более, чтобы исключить любое восприятие мерцания. Хотя PAL 100 Гц часто достигался с использованием чередующегося сканирования, разделения цепи и сканирования на два луча по 50 Гц. Некомпьютерные ЭЛТ или ЭЛТ для сонара или радара могут иметь люминофор с длительным послесвечением и, таким образом, не мерцают. Если постоянство на видеодисплее слишком долгое, движущиеся изображения будут размытыми.

Высокочастотный звуковой шум

ЭЛТ 50 Гц / 60 Гц, используемые для телевидения, работают с частотами горизонтальной развертки 15 750 и 15 734,25 Гц (для систем NTSC ) или 15 625 Гц (для систем PAL ). Эти частоты находятся в верхнем диапазоне человеческого слуха и неслышимы для многих людей; однако некоторые люди (особенно дети) будут воспринимать высокий тон рядом с работающим ЭЛТ-телевизором. Звук возникает из-за магнитострикции в магнитопроводе и периодического движения обмоток обратноходового трансформатора , но звук также может создаваться движением отклоняющих катушек, ярма или ферритовых колец.

Эта проблема не возникает на телевизорах с частотой 100/120 Гц и на компьютерных дисплеях без CGA (цветной графический адаптер), поскольку они используют гораздо более высокие частоты горизонтальной развертки, которые производят звук, неслышимый для человека (от 22 кГц до более 100 кГц).

Имплозия

ЭЛТ во время взрыва

Высокий вакуум внутри электронно-лучевых трубок со стеклянными стенками позволяет электронным пучкам свободно летать, не сталкиваясь с молекулами воздуха или другого газа. Если стекло повреждено, атмосферное давление может разрушить вакуумную трубку на опасные осколки, которые разлетятся внутрь и затем разлетятся с высокой скоростью во всех направлениях. Хотя современные электронно-лучевые трубки, используемые в телевизорах и компьютерных дисплеях, имеют лицевые панели , приклеенные эпоксидной смолой, или другие меры для предотвращения разрушения оболочки, с ЭЛТ необходимо обращаться осторожно, чтобы избежать травм.

Защита от взрыва

Терминал Datapoint 1500 с открытым корпусом, ЭЛТ с «катарактой» из-за старения PVA.

Ранние ЭЛТ имели стеклянную пластину поверх экрана, которая была прикреплена к ней с помощью клея, создавая экран из многослойного стекла: первоначально клеем был поливинилацетат (ПВА), а в более поздних версиях, таких как LG Flatron, использовалась смола, возможно, УФ-отверждаемая. смола. ПВС со временем разлагается, создавая «катаракту», кольцо разложившегося клея по краям ЭЛТ, которое не пропускает свет с экрана. В более поздних ЭЛТ вместо этого используется натянутый металлический ободок, установленный по периметру, который также обеспечивает точки крепления ЭЛТ для установки на корпус. В 19-дюймовом ЭЛТ растягивающее напряжение в ободе составляет 70 кг/см2. Старые ЭЛТ крепились к телевизору с помощью рамы. Лента натягивается путем ее нагревания, затем установки на ЭЛТ, после чего лента остывает, сжимаясь в размерах, что приводит к сжатию стекла, укрепляя стекло, уменьшая необходимую толщину (и, следовательно, вес) стекла. Это делает полосу неотъемлемым компонентом, который никогда не следует снимать с неповрежденной ЭЛТ, в которой все еще есть вакуум; попытка удалить его может привести к взрыву ЭЛТ. Ободок предотвращает взрыв ЭЛТ в случае разбития экрана. Ободок можно приклеить по периметру ЭЛТ с помощью эпоксидной смолы, чтобы предотвратить распространение трещин за пределы экрана в воронку.

Поражение электрическим током

Для ускорения электронов от катода к экрану с энергией, достаточной для достижения достаточной яркости изображения, требуется очень высокое напряжение (ЭНТ или сверхвысокое напряжение), от нескольких тысяч вольт для небольшого ЭЛТ осциллографа до десятков тысяч для цветной телевизор с большим экраном. Это во много раз превышает напряжение бытовой электросети. Даже после отключения питания некоторые связанные конденсаторы и сам ЭЛТ могут сохранять заряд в течение некоторого времени и, следовательно, внезапно рассеивать этот заряд через землю, например, когда невнимательный человек заземляет вывод разряда конденсатора. Средний монохромный ЭЛТ может использовать анодное напряжение от 1 до 1,5 кВ на дюйм.

Вопросы безопасности

При некоторых обстоятельствах сигнал, излучаемый электронными пушками , схемами сканирования и соответствующей проводкой ЭЛТ, может быть перехвачен удаленно и использован для восстановления того, что показано на ЭЛТ, с помощью процесса, называемого фрикингом Ван Экка . Специальный экран TEMPEST может смягчить этот эффект. Однако такое излучение потенциально пригодного для использования сигнала происходит и с другими технологиями отображения и с электроникой в ​​целом.

Переработка

Из-за токсинов, содержащихся в ЭЛТ-мониторах, Агентство по охране окружающей среды США разработало правила (в октябре 2001 г.), согласно которым ЭЛТ должны быть доставлены на специальные предприятия по переработке электронных отходов . В ноябре 2002 года EPA начало штрафовать компании, утилизировавшие ЭЛТ на свалках или сжигая их . Регулирующие органы, местные и в масштабах штата, контролируют утилизацию ЭЛТ и другого компьютерного оборудования.

Как электронные отходы , ЭЛТ считаются одним из самых трудных для переработки типов. ЭЛТ имеют относительно высокую концентрацию свинца и люминофора , которые необходимы для отображения. В Соединенных Штатах есть несколько компаний, которые взимают небольшую плату за сбор ЭЛТ, а затем субсидируют свой труд, продавая добытую медь, провода и печатные платы . Агентство по охране окружающей среды США (EPA) включает выброшенные ЭЛТ-мониторы в свою категорию «опасных бытовых отходов», но считает ЭЛТ-мониторы, отложенные для испытаний, товаром, если они не выбрасываются, не накапливаются или не оставляются незащищенными от погодных условий и другие повреждения.

В утилизации ЭЛТ участвуют различные штаты, каждый из которых предъявляет свои требования к отчетности для сборщиков и предприятий по переработке. Например, в Калифорнии утилизация ЭЛТ регулируется CALRecycle, Департаментом утилизации и восстановления ресурсов Калифорнии через их платежную систему. Предприятия по переработке, которые принимают ЭЛТ-устройства от предприятий и жилого сектора, должны получить контактную информацию, такую ​​как адрес и номер телефона, чтобы убедиться, что ЭЛТ поступают из источника в Калифорнии, чтобы участвовать в Платежной системе утилизации ЭЛТ.

В Европе утилизация телевизоров и мониторов с ЭЛТ регулируется Директивой WEEE .

Было предложено несколько методов переработки стекла ЭЛТ. Методы включают термические, механические и химические процессы. Все предлагаемые методы удаляют из стекла содержание оксида свинца. Некоторые компании использовали печи для отделения свинца от стекла. Коалиция под названием Recytube Project была когда-то сформирована несколькими европейскими компаниями для разработки метода утилизации ЭЛТ. Люминофоры, используемые в ЭЛТ, часто содержат редкоземельные металлы. ЭЛТ содержит около 7 г люминофора.

Воронка может быть отделена от экрана ЭЛТ с помощью лазерной резки, алмазных пил или проволоки или с помощью нихромовой проволоки с резистивным нагревом.

Свинцовое ЭЛТ-стекло продавалось для переплавки в другие ЭЛТ или даже разбивалось и использовалось в дорожном строительстве или использовалось в плитке, бетоне, бетоне и цементных кирпичах, изоляции из стекловолокна или использовалось в качестве флюса при выплавке металлов.

Значительная часть ЭЛТ-стекла вывозится на свалки, где оно может загрязнять окружающую среду. Стекло ЭЛТ чаще выбрасывается, чем перерабатывается.

Смотрите также

использованная литература

Избранные патенты

• Патент США 1 691 324 : Телевизионная система Зворыкина.

внешние ссылки

• «Мониторы с электронно-лучевой трубкой» . ПКТехГид .
• "ЭЛТ" . Виртуальный музей клапанов . Архивировано из оригинала 10 октября 2011 года . Проверено 31 декабря 2006 г.
• Гольдвассер, Сэмюэл М. (28 февраля 2006 г.). «Информация о телевизоре и мониторе с ЭЛТ (кинотрубкой)» . www.reparfaq.org . Архивировано из оригинала 26 сентября 2006 г.
• «Сайт электронно-лучевой трубки» . crtsite.com .