Конструкция элт

ЭЛТ - это электронно-вакуумный прибор, предназначенный для преобразования электрического сигнала, формируемого видеоадаптером, в изображение. Это изображение создается за счет возвратно-поступательного движения электронного луча, создаваемого специальным устройством - электронной пушкой, или электронным прожектором. Экран ЭЛТ изнутри покрыт специальным веществом - люминофором, - которое обладает способностью светиться при попадании на него электронов. Чем интенсивнее поток электронов, тем ярче светится люминофор. В свою очередь, интенсивность электронного луча пропорциональна напряжению, поступающему от видеоадаптера на специальный управляющий электрод электронной пушки - модулятор.

 

Электронная пушка (рис. 2) предназначена для формирования узкого электронного пучка. Принцип ее работы основан на явлении термоэлектронной эмиссии.

 

 

Рисунок 2 – Конструкция электронной пушки ЭЛТ

 

Подогреватель разогревает термокатод, с поверхности которого вылетают электроны, называемые термоэлектронами. Для формирования электронного пучка предназначен ускоряющий электрод, потенциал которого превышает потенциал катода на 700 - 900 В. Высокое напряжение между этими электродами (ускоряющее напряжение) создает ускоряющее электрическое поле, под действием которого термоэлектроны быстро разгоняются и вылетают из электронной пушки, образуя электронный пучок. В плоскости ускоряющего электрода электронный пучок имеет минимальное сечение. Затем он начинает расходиться. Для фокусировки пучка в плоскости экрана ЭЛТ, покрытого люминофором, предназначен фокусирующий электрод, называемый также первым анодом. На фокусирующий электрод подается высокое напряжение - около 5000 В. Такой способ фокусировки электронного пучка называется электростатическим. Система фокусировки формирует электронный пучок, диаметр которого в плоскости экрана ЭЛТ составляет 0,3 - 0,5 мм.

 

Для управления интенсивностью электронного пучка (т. е. величиной тока электронного луча) между катодом и ускоряющим электродом размещен модулятор, потенциал которого ниже потенциала катода на 80 - 200 В. Отрицательное напряжение на модуляторе создает на пути термоэлектронов потенциальный барьер, препятствующий их свободному пролету к аноду. Поэтому напряжение на модуляторе называют запирающим. Путем изменения запирающего напряжения можно регулировать количество электронов, преодолевающих потенциальный барьер. Другими словами, напряжение, подаваемое на модулятор, управляет силой тока электронного луча и, соответственно, яркостью свечения люминофора. Зависимость между напряжением модулятор - катод и силой тока электронного луча (яркостью свечения люминофора) называется модуляционной характеристикой ЭЛТ.

 

Описанный принцип действия электронной пушки поясняет смысл английского названия ЭЛТ — СRТ (Cathode Ray Тиbе - лампа с катодными лучами). Применяемые в телевизорах ЭЛТ называются кинескопами (от греч, Кinesis - движение, Skopeo - смотрю, наблюдаю).

 

ЭЛТ цветного и монохромного монитора отличаются друг от друга конструкцией. В монохромных мониторах используется ЭЛТ с одной-единственной электронной пушкой и сплошным люминофорным покрытием экрана. ЭЛТ цветного монитора создавалась с учетом психофизических свойств человеческого зрения. Как известно, на глазном дне, куда фокусируется изображение, имеется множество специальных микроскопических рецепторов - палочек и колбочек. Палочки реагируют на интенсивность света, а колбочки - на его цвет. Колбочки объединены в триады, причем каждая из них реагирует только на один из трех основных цветов: красный (Red), зеленый (Сrееn) или синий (Вlue). Размер триады колбочек определяет минимальный видимый размер точки, цвет которой человек еще может различить, т. е. цветовую разрешающую способность глаза. В зависимости от степени раздражения каждой из колбочек триады создается ощущение цвета точки.

 

 

Рисунок 3 – Расположение зерен люминофора на экране ЭЛТ цветного монитора.

 

В ЭЛТ цветных мониторов имеются три электронные пушки, а экран покрыт триадами зерен люминофора (рис. 3), каждое из которых при бомбардировке электронами светится своим цветом. В качестве цветов выбраны основные цвета видимого спектра. Луч каждой из электронных пушек попадает только на свои зерна триады.

 

Поскольку размер зерна люминофора весьма мал и соответствует разрешающей способности глаза, близко расположенные зерна триады воспринимаются как одна точка, цвет которой определяется законом пространственного смешения основных цветов. Изменяя яркость свечения каждого из трех зерен люминофора, можно получить любой цвет. Механизм пространственного смешения цветов показан на рис. 4.

 

 

Рисунок 4 – Пространственное смешение цветов.

 

Конструкция и электрическая схема ЭЛТ изображены на рис. 5.

На модуляторы ЭЛТ подаются три сигнала цветности: R, G и В. Каждый из трех ускоряющих электродов может иметь индивидуальную настройку ускоряющего напряжения. Фокусирующий электрод часто является общим для всех трех пушек. В этом случае его называют главной фокусирующей линзой или просто главной линзой. Цветоделительная маска, люминофорное покрытие и внутреннее графитовое покрытие колбы ЭЛТ соединены между собой и образуют второй анод, или просто анод.

 

 

Рисунок 5 – Конструкция (а) и электрическая схема (б) ЭЛТ цветного монитора

 

Перемещение электронных лучей осуществляется отклоняющей системой. Эта система является магнитной, т. е. представляет собой систему катушек, размешенных на горловине колбы ЭЛТ. Управляя силой тока, протекающего через катушки отклоняющей системы, можно изменять индукцию создаваемого ими магнитного поля и тем самым - силу, действующую в поперечном направлении на пучок электронов. Управляющие сигналы для отклоняющей системы формируются генераторами строчной и кадровой разверток.

 

Важным элементом ЭЛТ является цветоделительная маска. Как следует из ее названия, маска обеспечивает попадание каждого из трех электронных лучей на зерна люминофора своего цвета. Цветоделительная маска должна с высокой точностью сохранять свою форму при нагреве, возникающем при ее бомбардировке электронами. Поэтому маску изготавливают из специального сплава - инвара - с очень низким коэффициентом температурного расширения. В зависимости от конструкции цветоделительной маски различают два типа ЭЛТ: ЭЛТ с теневой маской и ЭЛТ со щелевой маской.