Википедија

Katodna cijev

Katodna cev (eng. Cathode Ray Tube ili CRT) posebna je vrsta elektronske cevi u kojoj se elektroni fokusiraju i udaraju u fluorescentni zastor, proizvodeći vidljivu tačku na ekranu.[1] Pomeranjem tačke fokusiranja na površini ekrana, moguće je proizvesti sliku sačinjenu od individualnih tačaka (piksela). Pomeranje mlaza (snopa) elektrona se vrši elektrostatičkim (otklonske ploče) ili elektromagnetskim poljem (zavojnice, kalemi). Snop se usmerava na fluorescentni zaslon, na kojem stvara svetleću tačku. Sistem za usmeravanje (kondenzatorska polja dva para pločica ili magnetska polja dva para električnih zavojnica) otklanja elektronski snop u dva međusobno normalna smera, oba normalna na smer snopa. Položaj i kretanje tačke na zaslonu zavisi od napona između pločica, to jest od struja u zavojnicama.[2] Katodna cev je osnova osciloskopa, uređaja za vizualizaciju i analizu električnog signala. Prvi je takvu cev i uređaj konstruisao Karl Ferdinand Braun 1897.

Katodna cijev.
Šematski presjek katodne cijevi sa označenim dijelovima. 1) Kontrolna rešetka 2) Anode za fokusiranje i ubrzavanje i akvadag 3) Otklonske zavojnice (kalemovi) 4) Grijač (grejač) katode 5) Katoda 6) Snop elektrona 7) Kalem za fokusiranje 8) Fluorescentni sloj.
Šematski prikaz katodne cijevi sa elektromagnetskim otklonom elektrona. Kod prikazane cijevi postoje 3 elektronska topa, za crvenu, plavu, i zelenu boju.

Primena katodnih cevi je različita, pa postoje i različite konstrukcije. Koriste se uglavnom za pokazivače (ekrane) u televizorima — gde se naziva kineskop — računarskim monitorima, osciloskopima, optičko-elektronskim pretvaračima i drugde. U katodnoj cevi, koja služi za stvaranje slike u televizijskim prijemnicima te radarskim i računarskim zaslonima, može se upravljati jačinom snopa, a time i svetloću tačke na zaslonu.[3] U cevima za stvaranje slike u boji stvaraju se tri snopa, radi postizanja svetloće tačke u trima osnovnim bojama. U tim se primenama katodne cevi sve više potiskuju zasloni s tečnim kristalima.[4]

Katodna cev je stakleno okruženj koje je duboko (tj. dugo od prednjeg ekrana do zadnjeg kraja), teško i krhko. Unutrašnjost se evakuiše na 1,00 Pa (1×10−5 atm)[5] do 133,0 µPa (1×10−9 atm) ili manje,[6] da bi se olakšao slobodan let elektrona od topa do lica cevi bez rasejanja usled sudara sa molekulima vazduha. Kao takvom, rukovanje katodno cevi nosi rizik od nasilne implozije koja može da baci staklo velikom brzinom. Lice je obično napravljeno od debelog olovnog stakla ili specijalnog barijum-stroncijumskog stakla da bi bilo otporno na lomljenje i da bi blokiralo većinu rendgenskih zraka. Katodne cevi čine većinu težine televizora i kompjuterskih monitora baziranih na njima.[7][8]

Perzistencija slike uredi

Vidljivost čitave slike a ne samo jedne tačke gdje se u tom trenutku nalazi snop je omogućena perzistencijom ekrana — osobinom da tačke koje je snop prešao ostaju da svijetle još izvjesno vrijeme. Vrijeme perzistencije se znatno razlikuje zavisno o tipu cijevi, i može iznositi od nekoliko milisekundi do nekoliko desetina sekundi. Cijevi kratke perzistencije su tipično korištene za televizore, duže za osciloskope, a najduže za radarske pokazivače.

Osnovni dijelovi i rad uredi

 
Prva televizijska elektronska cev - Ikonoskop

Za „ubacivanje“ elektrona u cijev, koristi se katoda, kao i kod običnih elektronskih cijevi. Zatim dolazi rešetka za regulaciju jačine elektronskog mlaza (Veneltov valjak) i dvije cilindrične šuplje anode za fokusiranje mlaza.

Ako je mlaz kontrolisan elektrostatski, imamo četiri pločaste elektrode koje vrše pomjeranje mlaza gore-dole i lijevo-desno pomoću napona dovedenog na njih. Ako je otklon elektromagnetski (većina katodnih cijevi), skretni kalemovi (zavojnice) se nalaze van cijevi. Promjenom struje kroz njih mijenja se jačina elektromagnetskog polja, i elektroni mijenjaju pravac u skladu s tim.

Prednost elektrostatskog skretanja mlaza je mala snaga potrebna za upravljanje mlazom, a mane veća potrebna dužina cijevi, slabije fokusiranje elektrona, i osjetljivost na potrese. Česte su u osciloskopima gdje je veličina ekrana mala. Prednost elektromagnetskog skretanja su manja dužina cijevi, bolji fokus i veća izdržljivost na vibracije.

Kod katodnih cijevi sa elektromagnetskim upravljanjem snopa elektrona postoji i akvadag. Akvadag je grafitni premaz na unutrašnjosti cijevi spojen sa izvorom pozitivnog napona, koji služi za dodatno ubrzavanje elektrona.

Stvaranje slike uredi

 
Individualni subpikseli na katodnim cijevima sa prikazom u boji.

Kod monohromatskih (crno-bijeli, crno-zeleni prikaz) katodnih cijevi, postoji jedan sistem za ubrzavanje elektrona (elektronski top). Ubrzani elektroni pri udaru u unutrašnju površinu ekrana uzrokuju svjetlucanje fluorescentnog sloja. Pomjeranjem snopa elektrona posebnim redoslijedom skeniranja, moguće je više osvjetliti neke tačke, a neke ostaviti tamnima. Regulacija jačine osvjetljenja se može izvoditi na razne načine, uglavnom promjenom napona na kontrolnoj rešetki ili katodi.

Kod katodnih cijevi sa prikazom u boji, postoje tri elektronska topa, svaki za posebnu boju (crvenu, plavu i žutu). Svaki od topova gađa posebne tačke na ekranu (subpiksele), u međusobnoj neposrednoj blizini. Ovako je moguće ostvarenje bilo koje boje, miješanjem intenziteta individualnih osnovnih boja.

Put elektronskog mlaza uredi

Za primjer možemo uzeti VGA računarski monitor pri rezoluciji ekrana 640*480 tačaka i osvježavanjem ekrana 60 puta u sekundi.

Mlaz se pomiče na sljedeći način. Počinje u gornjem lijevom uglu ekrana i ide horizontalno nadesno. Kad je kraj ekrana dostignut, mlaz se isključuje i vraća na lijevu stranu ekrana, ali jedan red niže. Novi red se ispisuje istim načinom, pa novi i novi, dok se ne ispiše svih 480 horizontalnih linija. Tu se mlaz isključuje, i vraća u gornji lijevi ugao. Ispis 480 linija je trajao 1/60=16.6 milisekundi.

Promjenom jačine mlaza postiže se prikaz ili sakrivanje određenih tačaka, ili njihovo nijansirano prikazivanje. Time je dakle prikazana slika sastavljena od tačaka (piksela) raznih nivoa osvijetljenosti.

Električno izbijanje u razređenim gasovima uredi

Gasovi i pare su loši provodnici elektriciteta kod običnog pritiskaa i niskog električnog napona. Tek onda kad se približe dva tela, između kojih postoji visoki napon od nekoliko hiljada volti, preskočiće električna iskra. Tako je na primer vazduh pri običnom pritisku vrlo loš provodnik elektriciteta, pa je za preskok iskre potreban vrlo veliki napon, oko 30 000 V po centimetru dužine iskre.

U razređenim gasovima pojave električnog pražnjenja su savim drugačije. Uzme se staklena cev koja je cevčicom spojena sa vazdušnom sisaljkom. Staklena cev duga je oko 400 mm, prečnika 40 mm i ispunjena vazduhom. Cev se postepeno isisava vazdušnom sisaljkom. Na krajevima cevi nalaze se polarne elektrode. Pozitivna elektroda ili anoda sastoji se od tanke aluminijumske niti, a negativna elektroda ili katoda je okrugla aluminijumska pločica. Elektrode se mogu spojiti s izvorom struje visokog napona. Dok je vazduh još pod atmosferskim pritiskom od oko 1 bar, u cevi ne postoji nikakvo izbijanje. Kod razređenja od 0,05 bara pojavi se između polova tanka vijugava, plavkasta svetla nit. Pri dodatnom snižavanju pritiska, nit postaje sve šira, pa se kod pritiska od 0,001 bara ispuniti gotovo celu staklenu cev, tako da ispred anode bude ljubičasta svetlost koja se zove pozitivni stub svetlosti. Na katodi se javlja tanki sloj plave svetlosti koja se zove tinjava svetlost. Između tinjave svjetlosti na katodi i pozitivnog stuba na anodi nalazi se tamno područje, takozvani Faradajov tamni prostor. Kod razređenja od 0,000 5 bara nestaje pozitivni stub svetlosti, a negativna tinjava svetlost dolazi gotovo do anode, dok se Krukesov tamni prostor proširuje. Kad pritisak padne na 0,000 03 bara, nestaje i negativne tinjave svetlosti, pa se izbijanje više ne vidi. Kod ovog razređenja u cevi iz katode izlaze zraci koji na staklenoj cevi prouzrokuju svetlucanje (fluorescencija). Ti se zraci zovu katodni zraci. Kod razređenja od 0,000 001 bar prestaje fluorescencija i svaki prolaz električne struje kroz razređeni gas.

Sve ove pojave su posledica jonizacije razređenog vazduha koju proizvode elektroni. U svakom se naime gasu, pa i u vazduhu, nalaze uz neutralne atome i atomi s električnim nabojem, takozvani joni. Na jone deluje električno polje privlačnom silom i nastaje kretanje pozitivnih jona prema katodi, a negativnih jona prema anodi. U dugačkim cevima joni dobijaju velike brzine, a time i veliku kinetičku energiju, pa dolazi do sudara sa drugim molekulima iz kojih izbijaju elektroni i tako se stvaraju nove električne naboje. Svetlosne pojave koje se javljaju u razređenim gasovima iskorišćavaju se kod različitih svetiljki. Pozitivnu svetlost iskorišćavaju takozvane fluorescentne cevi koje se sve više upotrebljavaju za električnu rasvetu, jer daju jaču svetlost nego električne sijalice, a osim toga troše mnogo manje električne energije.

To su ravne staklene cevi koje se izrađuju u dužinama od 230 do 1 500 mm sa prečnikom od 16 do 54 mm. Na svakom kraju cevi nalazi se elektroda, načinjena od volframove žice u obliku spirale. Cev je ispunjena argonom pod malim pritiskom, i u njoj se nalazi mala kapljica žive. Cevi su fluoroscentne jer su s unutrašnje strane premazane specijalnom masom koja se zove luminofor. Kako se u cevi razvijaju ultraljubičasti zraci, to luminofor fluorescira pod njihovim uticajem. Boja svetla koju daje cev zavisi od materijala koji je upotrebljen kao luminofor. Mogu se postići različite boje svetla, pa i potpuno belo svjetlo i svetlo slično dnevnom. Za paljenje takve svetiljke potreban je poseban upaljač ili starter i prigušnica. Kad se priključi na električni napon, strujno kolo je zatvoreno preko upaljača (startera) fluoroscentne cevi. Usled toka struje ugreju se elektrode. Nakon kratkog vremena upaljač prekida strujni krug. Kad se struja prekine, nastaje usled samoindukcije prigušnice relativno veliki napon između elektroda. Zbog toga se cev upali, pa je strujno kolo zatvoreno kroz cev mimo upaljača, koji je otvoren.

Među svetiljke sa udarnom jonizacijom spadaju takođe tinjalice koje iskorištavaju negativnu tinjavu svetlost.[9]

Katodni zraci uredi

Ako se u cevi s razređenim vazduhom pritisak smanji ispod 0,000 025 bara, pojaviće se takozvani katodni zraci. Usled toga pozitivni joni izbijaju svojim udarcima o katodu elektrone koji lete na suprotni kraj cevi, i to normalno na površinu katode.

Katodni zraci su dakle rojevi elektrona u kretanju. Oni su nevidljivi, ali svojim udarcima o neke materije izazivaju svetlucanje (fluorescenciju). Da se katodni zraci šire pravolinijski, može se pokazati pomoću takozvane Krukesove cevi. U cevi se nalazi metalni krst koji služi kao zapreka širenju katodnih zraka. Zbog toga će se videti na staklu nasuprot katode usred zelene fluorescencije svetlosti oštra senka krsta. Ako katoda ima konkavan oblik, katodni zraci se mogu skoncentrisati u jednoj tački. Kad se u tu tačku stavi platinski lim, on će se užariti do belog usijanja. Budući da katodni zraci predstavljaju struju brzih elektrona, to jest električnu struju, na te zrake deluje električno i magnetno polje, tako što ih otklanjaju iz pravca njihova kretanja.

Za ispitivanja otklona katodnih zraka služi Braunova ili katodna cev. U dugačkom staklenom cilindru nalazi se anoda, katoda i zaslon s malim otvorom kroz koji prolaze elektroni stvarajući tanak snop katodnih zraka. Taj snop zraka stvara na fluorescentnom zastoru svetlu tačku. Ti se zraci prolazom kroz električni kondenzator otklanjaju prema pozitivnoj ploči kondenzatora, jer su katodni zraci naboji negativnog elektriciteta, a svetla se tačka pomakne u drugi položaj. Katodni zraci se mogu takođe otkloniti i pomoću magnetnog polja koje stvara potkovasti magnet. Braunova cev ima važnu ulogu u televiziji.

Vrste uredi

  • Kineskop — pokazivačka katodna cijev u televizorima, računarskim monitorima i slično.
  • Karaktron — kombinovana k. cijev u vojnim komandnim računarima. Prikazuje znakove i slova.
  • Brojačka elektronska cijev — pokazivač sa znakovima 0-9. Znak se mijenja pri svakom novom pulsu.
  • Ikonoskop — pretvarač vidljive slike u elektronski oblik. Korišten za TV kamere.
  • Disektor — optičko-elektronski pretvarač, drugačije konstrukcije od ikonoskopa.
  • Superikonoskop — kombinacija ikonoskopa i disektora.
  • Ortikon — optičko-elektronski pretvarač, osjetljiviji od ikonoskopa.
  • Superortikon — poboljšani ortikon, izuzetne svjetlosne osjetljivosti.
  • Vidikon — optičko-elektronski pretvarač.
  • Potencijaloskop — cijev sa nagomilavanjem električnih naboja. Korišten za pokazivače radara.
  • Tajpotron — kombinacija karaktrona i potencijaloskopa.

Proizvodnja uredi

U SFRJ su se proizvodile kolor katodne cevi za televizore, počevši od 1983. godine, u fabrici EI Kolor katodne cevi u Nišu.

Vidi još uredi

Reference uredi

  1. ^ „History of the Cathode Ray Tube”. thoughtco.com. Pristupljeno 2023-10-08. 
  2. ^ Topic 7 |The Cathode-Ray Tube Arhivirano 2017-12-15 na sajtu Wayback Machine. aw.com. 2003-08-01
  3. ^ „'How Computer Monitors Work'”. Приступљено 4. 10. 2009. 
  4. ^ Katodna cev, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.
  5. ^ Topic 7 |The Cathode-Ray Tube Архивирано 15 децембар 2017 на сајту Wayback Machine. aw.com. 2003-08-01
  6. ^ repairfaq.org – Sam's Laser FAQ – Vacuum Technology for Home-Built Gas Lasers Arhivirano 9 oktobar 2012 na sajtu Wayback Machine. repairfaq.org. 2012-08-02
  7. ^ Dhir, Ravindra K.; Limbachiya, Mukesh C.; Dyer, Thomas D. (2001). Recycling and Reuse of Glass Cullet: Proceedings of the International Symposium Organised by the Concrete Technology Unit and Held at the University of Dundee, Scotland, UK on 19-20 March 2001. Thomas Telford. ISBN 978-0-7277-2994-1. 
  8. ^ Musgraves, J. David; Hu, Juejun; Calvez, Laurent (8. 11. 2019). „Cathod Ray-Tube Design”. Springer Handbook of Glass. Springer Nature. str. 1367. ISBN 978-3-319-93728-1. 
  9. ^ Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Katodna cijev na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Катодна_цијев&oldid=27555335”