Vakuová obrazovka

Vakuová obrazovka (anglicky cathode ray tube, zkratka CRT) je v češtině označení pro speciální elektronku (katodovou trubici), která na přední části (tj. na stínítku) vytváří obraz pomocí proudu elektronů. Uvnitř skleněné obrazovky je vakuum a na stínítku je uvnitř nanesena vrstva luminoforu, která po dopadu elektronů vytváří viditelné světlo (zářící body). Od začátku 21. století byla klasická obrazovka CRT vytlačována plochými monitory používajících LCD, OLED a plazmové obrazovky.

Charakteristika

Obrazovka (katodová trubice) je z fyzikálního hlediska urychlovač elektronů, který vynalezl v roce 1897 německý fyzik Karl Ferdinand Braun. Sloužila dlouhou dobu jako zobrazovací zařízení pro domácí televizory, počítačové monitory a osciloskopy. Pro televizory se používá obrazovka s elektromagnetickým vychylováním paprsku a pro osciloskopy s elektrostatickým vychylováním paprsku. Jako luminofory se nejčastěji používají sloučeniny přechodných kovů a vzácných zemin.^[1]

Zásadní slabinou klasických (CRT) obrazovek je velká hloubka (zobrazovací zařízení je velmi rozměrné) a zastarávání. Výhodou je velice příjemné podání barev a velký sledovací úhel.

Obrazovky podle použití

televizní obrazovky
obrazovky určené pro počítačové monitory
osciloskopické obrazovky
radarové obrazovky
speciální obrazovky (např. pro lékařské a měřicí přístroje)

Barevná obrazovka

Zatímco černobílé obrazovky používají jediný paprsek elektronů, barevné obrazovky používají tři paprsky, které pomocí sčítáním barev v RGB modelu vytvoří na stínítku prakticky jakoukoliv barvu. Uspořádání masky na stínítku může být:

delta
in-line (štěrbinová)
trinitron

Konstrukce obrazovky

Obrazovka je speciální velmi rozměrná elektronka, uvnitř které je vakuum. Ve štíhlé části zvané hrdlo, je uložen systém elektrod obrazovky, na konci hrdla je patice k napojení na elektroniku přístroje. Čelní stěna obrazovky, kulatá nebo obdélná, je zevnitř pokryta luminiscenční vrstvou, která tvoří stínítko. Na luminofor je směrován elektronový paprsek, jehož zdrojem je elektronová tryska. Vnitřní strana kuželovité části baňky je pokryta vodivým povlakem, dříve výhradně grafitovým, nověji oxidem železa, spojeným elektricky s poslední urychlovací anodou elektronové trysky. Principiální uspořádání CRT obrazovky je na obrázku.

Podobně jako u všech vakuových elektronek, uzavírá se obrazovkou tok elektronů, který vystupuje ze žhavé katody. Mřížka a soustava anod zajišťuje usměrnění elektronů do úzkého svazku. Tato soustava se nazývá elektronovou tryskou. Po výstupu z trysky prochází proud elektronů vychylovacím zařízením, které usměrní proud elektronů do požadovaného místa na stínítku. Elektrony jsou po opuštění trysky urychlovány vysokým kladným napětím řádu k V, a vysokou rychlostí dopadají na stínítko, kde způsobí sekundární emisi, jež se projeví rozsvícením bodu. Elektrony sekundární emise jsou přitahovány sběrnou grafitovou anodou. Kdyby nebyly tyto elektrony odsávány, dopadly by zpět na stínítko, nabily by ho záporně a znemožnily by dopad elektronového svazku na luminofor a tím i vzniku stopy. Odsáváním sekundárně emitovaných elektronů se po krátké době nabije povrch stínítka na plné anodové napětí, a na něm se sekundární emisí automaticky stabilizuje.

V elektronové trysce jsou elektrony, emitované žhavou katodou, odpuzovány Wehneltovým válcem se záporným potenciálem, který působí jako řídicí mřížka. Tak se elektrony soustředí do úzkého osového svazku, jenž prochází dalšími válci s kladným potenciálem, které urychlují elektrony a dále zdokonalují fokusaci od mřížky. Řídicí mřížka má ještě jednu funkci. Změnou napětí na této elektrodě, které bývá mezi -10 až +10 V (proti žhavé katodě), lze měnit množství elektronů ve svazku dopadajícím na stínítko a tím nastavovat jas fluorescence.

Podle účelu obrazovky je volena i doba dosvitu a barva luminoforu. Nejkratší dobu dosvitu, řádově v desítkách mikro sekund s bílou barvu luminoforu, mají černobílé televizní obrazovky. Osciloskopické obrazovky mají zpravidla barvu stopy zelenožlutou, s dobou dosvitu 25 až 50 mili sekund. Velmi dlouhou dobu dosvitu mají obrazovky radiolokátorů, od několika sekund až do 190 sekund (oranžové).

Obrazovky se rozlišují dle soustavy, která zajišťuje nasměrování paprsku elektronů do požadovaného místa na stínítku:

Vychylováním paprsku elektrostatickým polem

Tento druh vychylování se používá v osciloskopech, úhel vychýlení elektronu je pouze 30° (u elektromagnetického nejčastěji kolem 110°). Tyto obrazovky jsou tvořeny dvěma páry vychylovacích desek (jedna pro horizontální a jedna pro vertikální vychylování). Při průletu elektronu mezi deskami určí elektrostatické pole zrychlení elektronu, a tím změní jeho přímočarý pohyb na parabolický. Po opuštění prostoru mezi deskami je pohyb opět přímočarý a míří ke stínítku obrazovky.

Vychylováním paprsku elektromagnetickým polem

K vychylování elektronového paprsku jsou využívány čtyři cívky navinuty na obrazovce (2 vertikální, 2 horizontální). Průchodem proudu cívkou se vytváří elektromagnetické pole, které způsobí vychýlení paprsku v horizontálním nebo vertikálním směru. Tato technika vychylování umožňuje (díky většímu úhlu vychylování) menší hloubkový rozměr obrazovky, avšak není možné ji využít pro vysoké frekvence zobrazování. To, spolu s vyšší citlivostí na elektromagnetické rušení, snižuje možnosti jejich použití v osciloskopech.

Související články

Iontová trubice
Obrazovka
Displej z tekutých krystalů (Liquid crystal display)
OLED
Digital Light Processing
Osciloskop – princip klasického osciloskopu je podobný CRT
Plazmový displej
Aditivní míchání barev
Monitor

Odkazy

Reference

[1]
(anglicky)About CRT Phosphors

Externí odkazy

Slovníkové heslo obrazovka ve Wikislovníku
Obrázky, zvuky či videa k tématu vakuová obrazovka na Wikimedia Commons

[1] [1]
(anglicky)About CRT Phosphors

[1]