أنبوب أشعة الكاثود

الأصل البارد الكاثود CRT من براون ، 1897

تم اكتشاف أشعة الكاثود بواسطة Julius Plücker و Johann Wilhelm Hittorf . ^[15] لاحظ هيتورف أن بعض الأشعة غير المعروفة تنبعث من القطب السالب (القطب السالب) والذي يمكن أن يلقي بظلاله على الجدار المتوهج للأنبوب ، مما يشير إلى أن الأشعة تسير في خطوط مستقيمة. في عام 1890 ، أظهر آرثر شوستر أن أشعة الكاثود يمكن أن تنحرف عن طريق الحقول الكهربائية ، وأظهر ويليام كروكس أن الحقول المغناطيسية يمكن أن تنحرف عن مسارها. في عام 1897 ، نجح جيه جيه طومسون في قياس نسبة كتلة الشحنة لأشعة الكاثود ، موضحًا أنها تتكون من جسيمات سالبة الشحنة أصغر من الذرات ، وهي أول " جسيمات دون ذرية " ، والتي تم تسميتها بالفعل بالإلكترونات من قبل الفيزيائي الأيرلندي جورج جونستون ستوني في عام 1891. عُرفت النسخة الأولى من CRT باسم "أنبوب براون" ، التي اخترعها الفيزيائي الألماني فرديناند براون في عام 1897. ^[16] كان الصمام الثنائي الكاثود البارد ، وهو تعديل لأنبوب كروكس مع طلاء بالفوسفور شاشة. كان براون أول من تصور استخدام CRT كجهاز عرض. ^[17]

في عام 1908 نشر ألان أرشيبالد كامبل سوينتون ، زميل الجمعية الملكية (المملكة المتحدة) ، رسالة في المجلة العلمية نيتشر وصف فيها كيف يمكن تحقيق "الرؤية الكهربائية البعيدة" باستخدام أنبوب أشعة الكاثود (أو أنبوب "براون". ) كجهاز إرسال واستقبال. ^{[18] [19]} ووسع على رؤيته في خطاب ألقاه في لندن في عام 1911 والتي أعلن عنها في الصحيفة ^[20] و مجلة المجتمع رونتغن . ^{[21] [22]}

تم تطوير أول أنبوب أشعة كاثود يستخدم الكاثود الساخن بواسطة جون برتراند جونسون (الذي أطلق اسمه على مصطلح ضوضاء جونسون ) وهاري وينر من ويسترن إلكتريك ، وأصبح منتجًا تجاريًا في عام 1922. ^{[ بحاجة لمصدر ]} المقدمة من الكاثودات الساخنة تسمح بجهد أنود تسريع منخفض وتيارات شعاع إلكترونية أعلى ، حيث أن الأنود الآن يسرع فقط الإلكترونات المنبعثة من الكاثود الساخن ، ولم يعد من الضروري أن يكون لديه جهد عالي جدًا للحث على انبعاث الإلكترون من الكاثود البارد. ^[23]

في عام 1926 ، عرض Kenjiro Takayanagi تلفزيون CRT الذي تلقى صورًا بدقة 40 سطرًا. ^[24] بحلول عام 1927 ، قام بتحسين الدقة إلى 100 سطر ، والتي كانت منقطعة النظير حتى عام 1931. ^[25] بحلول عام 1928 ، كان أول من نقل الوجوه البشرية بنصف نغمات على شاشة CRT. ^[26] بحلول عام 1935 ، اخترع في وقت مبكر تلفزيون CRT إلكتروني بالكامل. ^[27]

تم تسميته في عام 1929 من قبل المخترع فلاديمير ك. زوريكين ، ^[28] الذي تأثر بأعمال تاكاياناغي السابقة. ^[26] مُنحت RCA علامة تجارية للمصطلح (لأنبوب أشعة الكاثود الخاص بها) في عام 1932 ؛ أطلقت طواعية المصطلح للملك العام في عام 1950. ^[29]

في الثلاثينيات من القرن الماضي ، صنع Allen B. DuMont أول CRTs تدوم 1000 ساعة من الاستخدام ، والذي كان أحد العوامل التي أدت إلى انتشار استخدام التلفزيون. ^[30]

تم تصنيع أول أجهزة تلفاز إلكترونية تجارية مع أنابيب أشعة الكاثود بواسطة Telefunken في ألمانيا في عام 1934. ^{[31] [32]}

من عام 1949 إلى أوائل الستينيات ، كان هناك تحول من CRTs الدائرية إلى CRTs المستطيلة ، على الرغم من أن أول CRTs المستطيلة تم تصنيعها في عام 1938 بواسطة Telefunken. ^{[33] [23] [34] [35] [36] [37]} بينما كانت شاشات CRT الدائرية هي القاعدة ، غالبًا ما حجبت أجهزة التلفزيون الأوروبية أجزاء من الشاشة لجعلها تبدو مستطيلة إلى حد ما بينما كانت المجموعات الأمريكية غالبًا ما تترك الجزء الأمامي بالكامل من الشاشة كشف CRT أو سد فقط الأجزاء العلوية والسفلية من CRT. ^{[38] [39]}

في عام 1954 ، أنتجت RCA بعضًا من أول CRTs الملونة ، 15GP22 CRTs المستخدمة في CT-100 ، ^[40] أول جهاز تلفزيون ملون يتم إنتاجه بكميات كبيرة. ^[41] تم تصنيع أول CRTs ذات اللون المستطيل أيضًا في عام 1954. ^{[42] [43]} ومع ذلك ، تم تقديم أول CRTs ملونة مستطيلة الشكل تم طرحها للجمهور في عام 1963. أحد التحديات التي كان لابد من حلها لإنتاج كان CRT ذو اللون المستطيل تقاربًا عند زوايا CRT. ^{[36] [35]} في عام 1965 ، بدأ الفوسفور الأرضي النادر الأكثر إشراقًا في استبدال الفوسفور الباهت والكادميوم المحتوي على الأحمر والأخضر. في النهاية تم استبدال الفوسفور الأزرق أيضًا. ^{[44] [45] [46] [47] [48] [49]}

زاد حجم CRTs بمرور الوقت ، من 19 بوصة في عام 1938 ، ^[50] إلى 21 بوصة في عام 1955 ، ^{[51] [52]} 35 بوصة بحلول عام 1985 ، ^[53] و 43 بوصة بحلول عام 1989. ^[54] ومع ذلك ، التجريبية 31 تم تصنيع بوصة CRTs منذ عام 1938. ^[55]

في عام 1960 تم اختراع أنبوب أيكن . لقد كان CRT في شكل شاشة مسطحة مع مسدس إلكتروني واحد. ^{[56] [57]} كان الانحراف إلكتروستاتيكيًا ومغناطيسيًا ولكن بسبب مشاكل براءات الاختراع لم يتم إدخاله في الإنتاج. تم تصورها أيضًا على أنها شاشة عرض رأسية في الطائرة. ^[58] بحلول الوقت الذي تم فيه حل مشكلات البراءات ، كانت شركة RCA قد استثمرت بالفعل بكثافة في CRTs التقليدية. ^[59]

في عام 1987 ، تم تطوير شاشات CRT ذات الشاشة المسطحة بواسطة Zenith لشاشات الكمبيوتر ، مما يقلل الانعكاسات ويساعد على زيادة تباين الصورة وسطوعها. ^{[60] [61]} كانت أجهزة CRT باهظة الثمن مما حد من استخدامها لشاشات الكمبيوتر. ^[62] جرت محاولات لإنتاج شاشات CRT ذات الشاشة المسطحة باستخدام زجاج عائم رخيص الثمن ومتوفر على نطاق واسع . ^[63]

في عام 1990 ، تم طرح أول CRTs بدقة HD في السوق من قبل شركة Sony. ^[64]

في منتصف التسعينيات ، تم تصنيع حوالي 160 مليون CRTs سنويًا. ^[65]

انخفضت أسعار شاشات العرض المسطحة وبدأت في إزاحة أنابيب أشعة الكاثود بشكل كبير في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. بعد عدة تنبؤات ، ^{[66] [67]} بدأت مبيعات شاشات الكريستال السائل تتجاوز مبيعات شاشات CRT في 2003-2004 ^{[68] [69] [70]} وبدأت مبيعات أجهزة تلفزيون LCD تتجاوز مبيعات شاشات CRT في الولايات المتحدة في عام 2005 ، ^[71] في اليابان في 2005-2006 ، ^{[72] [73] [74]} في أوروبا في 2006 ، ^[75] عالميًا في 2007-2008 ، ^{[76] [77]} وفي الهند في 2013. ^[78]

في 2000s منتصف، قدم كانون وسوني السطحية و الاسلاكية عرض الإلكترون باعث و الميدان الانبعاثات يعرض على التوالي. كان كلاهما عبارة عن شاشات مسطحة تحتوي على بواعث إلكتروني واحد (SED) أو عدة بواعث إلكترونية (FED) لكل بكسل فرعي بدلاً من مدافع الإلكترون ؛ تم وضع بواعث الإلكترون على لوح من الزجاج وتم تسريع الإلكترونات إلى صفيحة زجاجية قريبة بها فوسفور باستخدام جهد الأنود ؛ لم تكن الإلكترونات مركزة ، مما جعل كل بكسل فرعي في الأساس عبارة عن بندقية CRT. لم يتم وضعهم في الإنتاج الضخم لأن تقنية LCD كانت أرخص بكثير ، مما أدى إلى القضاء على السوق لمثل هذه الشاشات. ^[79]

توقف آخر مصنع معروف (في هذه الحالة ، معاد تدويره) ^[80] CRTs ، Videocon ، في عام 2015. ^{[81] [82]} توقف تصنيع أجهزة تلفزيون CRT في نفس الوقت تقريبًا. ^[83]

في عام 2015 ، أدين العديد من مصنعي CRT في الولايات المتحدة بتهمة تحديد الأسعار . حدث الشيء نفسه في كندا عام 2018. ^{[84] [85]}

زوال

بلغت المبيعات العالمية لشاشات CRT ذروتها في عام 2000 ، عند 90 مليون وحدة ، بينما بلغت مبيعات أجهزة تلفزيون CRT ذروتها في عام 2005 عند 130 مليون وحدة. ^[86]

بدءًا من أواخر التسعينيات وحتى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، بدأ استبدال شاشات CRT بشاشات LCD ، بدءًا من شاشات الكمبيوتر الأصغر حجمًا من 15 بوصة ^[87] ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى حجمها المنخفض. ^{[88] من} بين أول ^[89] مصنع أوقفوا إنتاج CRT كانت شركة هيتاشي ، في عام 2001 ، ^{[90] [91]} تليها سوني في اليابان في عام 2004 ، ^[92] طومسون في الولايات المتحدة في عام 2004 ، ^{[93] [94]} عرض صور ماتسوشيتا توشيبا في عام 2005 في الولايات المتحدة ، ^[95] 2006 في ماليزيا ^[96] و 2007 في الصين ، ^[97] سوني في الولايات المتحدة في عام 2006 ، ^[98] سوني في سنغافورة وماليزيا لأسواق أمريكا اللاتينية وآسيا في 2008 ، ^{[92] [99]} Samsung SDI في 2007 ^{[100] [101]} و 2012 ^{[102] [103]} و Cathode Ray Technology (Philips سابقًا) في 2012 ^{[104] [105]} و Videocon في 2015-16. ^{[106] [107] [108] [81]} إكراناس في ليتوانيا ^[109] و LG.Philips Displays ^[110] أفلست في 2005 و 2006 على التوالي. توقفت شركة ماتسوشيتا توشيبا في الولايات المتحدة في عام 2004 بسبب خسائر بلغت 109 مليون دولار ، ^[111] وفي ماليزيا في عام 2006 بسبب الخسائر التي تعادل مبيعاتها تقريبًا. ^[96] عرضت سامسونج آخر تلفزيونات CRT في معرض CES في عام 2007 ^[112] وآخر طراز تم إنتاجه بكميات كبيرة تم تقديمه بواسطة LG في عام 2008 للأسواق النامية نظرًا لسعره المنخفض. ^{[113] [114]} تم تقديم آخر تلفزيون CRT من قبل شركة تصنيع كبرى بواسطة إل جي في عام 2010. ^{[115] [116]}

تم استبدال شاشات CRT لأول مرة بشاشات الكريستال السائل في الأسواق المتقدمة مثل اليابان وأوروبا في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين واستمرت في الانتشار في الأسواق النامية مثل أمريكا اللاتينية ، ^{[١١٧] [٨٦]} الصين وآسيا والشرق الأوسط نظرًا لسعرها المنخفض مقارنةً بـ أجهزة التلفاز المسطحة المعاصرة ، ^[118] ولاحقًا في أسواق مثل المناطق الريفية في الهند ، ولكن في حوالي عام 2014 بدأت حتى الأسواق الريفية في تفضيل شاشات الكريستال السائل على CRT ، مما أدى إلى زوال التكنولوجيا. ^[119]

على الرغم من كونها الدعامة الأساسية لتكنولوجيا العرض لعقود من الزمن ، فإن شاشات الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون التي تعمل بتقنية CRT أصبحت الآن تقنية ميتة تقريبًا. انخفض الطلب على شاشات CRT في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. إن التطورات السريعة وانخفاض أسعار تكنولوجيا شاشات الكريستال السائل المسطحة - أولاً لشاشات الكمبيوتر ، ثم لأجهزة التلفزيون - حسمت الهلاك لتقنيات العرض المنافسة مثل CRT ، والإسقاط الخلفي ، وشاشة البلازما . ^[120] جهود Samsung و LG لجعل شاشات CRT قادرة على المنافسة مع نظيراتها من شاشات الكريستال السائل والبلازما ، حيث تقدم نماذج أقل حجمًا وأرخص للتنافس مع شاشات LCD ذات الحجم المماثل والأكثر تكلفة ^{[121] [122] [123] [124] [125]} CRTs في النهاية أصبحت قديمة ونزلت إلى الأسواق النامية بمجرد انخفاض أسعار شاشات الكريستال السائل ، مع انخفاض حجمها ووزنها وقدرتها على التثبيت على الحائط كإيجابيات.

توقف معظم إنتاج CRT المتطور بحلول عام 2010 ، ^[126] بما في ذلك خطوط إنتاج Sony و Panasonic المتطورة. ^{[127] [128]} في كندا والولايات المتحدة ، انتهى بيع وإنتاج أجهزة تلفزيون CRT المتطورة (شاشات 30 بوصة (76 سم)) في هذه الأسواق بحلول عام 2007. بعد عامين فقط ، اختفت أجهزة تلفزيون CRT غير المكلفة "كومبو" (شاشات 20 بوصة (51 سم) مع مشغل VHS مدمج) من متاجر الخصم.

تجار التجزئة للإلكترونيات مثل Best Buy يقللون بشكل مطرد من مساحات المتاجر لأجهزة CRTs. في عام 2005 ، أعلنت شركة Sony أنها ستتوقف عن إنتاج شاشات الكمبيوتر CRT. لم تقدم Samsung أي طرازات CRT لعام 2008 في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية لعام 2008 ؛ في 4 فبراير 2008، أزالوا من 30 "المركز الملكي شاشة واسعة من موقعه على الانترنت في أمريكا الشمالية ولم استبدالها مع نماذج جديدة. ^[129]

في المملكة المتحدة ، ذكرت شركة DSG (Dixons) ، أكبر بائع تجزئة للمعدات الإلكترونية المحلية ، أن طرازات CRT شكلت 80-90 ٪ من حجم أجهزة التلفزيون المباعة في عيد الميلاد 2004 و 15-20 ٪ بعد عام ، وأنها كانت كذلك من المتوقع أن يكون أقل من 5٪ في نهاية عام 2006. توقفت Dixons عن بيع أجهزة تلفزيون CRT في عام 2006. ^[130]

أدى زوال CRTs إلى صعوبة صيانة آلات الأركيد التي تم إجراؤها قبل الاعتماد الواسع لشاشات العرض المسطحة ، نظرًا لعدم وجود بديل CRTs. (قد تحتاج CRTs إلى الاستبدال بسبب التآكل كما هو موضح أدناه) إصلاح CRTs ، على الرغم من أنه ممكن ، يتطلب مستوى عال من المهارة. ^[131]

الاستخدامات الحالية

في حين أن CRTs قد انخفضت بشكل كبير في أواخر 2000s ، إلا أنها لا تزال تستخدم على نطاق واسع من قبل المستهلكين وبعض الصناعات. تتمتع CRTs ببعض المزايا المميزة مقارنة بالتقنيات الأحدث الأخرى.

نظرًا لأن CRT لا يحتاج إلى رسم صورة كاملة وبدلاً من ذلك يستخدم خطوطًا متشابكة ، فإن CRT يكون أسرع من شاشة LCD التي ترسم الصورة بأكملها. يمكن أيضًا أن تعرض CRTs دقة معينة بشكل صحيح ، مثل دقة 256x224 لنظام Nintendo Entertainment System (NES). ^[132] هذا أيضًا مثال على الاستخدام الأكثر شيوعًا لأنبوب أشعة الكاثود من قبل المستهلكين ، ألعاب الفيديو الرجعية. تتضمن بعض أسباب ذلك ما يلي:

• CRTs قادرة على عرض قرارات "الكرة الغريبة" التي تستخدمها العديد من وحدات التحكم القديمة بشكل صحيح.
• تتمتع CRTs بأفضل جودة عند مشاهدة البرامج التناظرية مثل VHS أو من خلال إشارة RF.

لا تزال بعض الصناعات تستخدم CRTs لأنها إما تتطلب الكثير من الجهد و / أو التوقف عن العمل و / أو تكلفة استبدالها ، أو لا يوجد بديل متاح ؛ ومن الأمثلة البارزة صناعة الطيران. استخدمت طائرات مثل Boeing 747-400 و Airbus A320 أدوات CRT في قمرة القيادة الزجاجية بدلاً من الأدوات الميكانيكية. ^[133] الخطوط الجوية مثل لوفتهانزا الاستمرار في استخدام التكنولوجيا CRT، والذي يستخدم أيضا الأقراص المرنة لل تحديثات الملاحة . ^[134]

تميل شاشات CRT أيضًا إلى أن تكون أكثر صلابة من نظيراتها في اللوحة المسطحة ، ^[11] على الرغم من وجود شاشات LCD الوعرة أيضًا.

مقارنة مع التقنيات الأخرى

• مزايا LCD على CRT: حجم أقل ، استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة ، معدلات تحديث أعلى (حتى 360 هرتز) ، ^[135] نسب تباين أعلى
• مزايا CRT على شاشة LCD: إعادة إنتاج أفضل للألوان ، وعدم وجود ضبابية الحركة ، ومزامنة متعددة متوفرة في العديد من الشاشات ، وعدم وجود تأخر في الإدخال ^[136]
• مزايا OLED على CRT: حجم أقل ، استنساخ ألوان مشابه ، ^[136] نسب تباين أعلى ، معدلات تحديث مماثلة (أكثر من 60 هرتز ، حتى 120 هرتز) ^{[137] [138] [139]} ولكن ليس على شاشات الكمبيوتر ، ^[140] يعاني أيضًا من ضبابية الحركة ^[141]

في CRTs ، يعتمد معدل التحديث على الدقة ، وكلاهما مقيد في النهاية بالحد الأقصى لتردد المسح الأفقي لـ CRT ؛ يعتمد ضبابية الحركة أيضًا على وقت اضمحلال الفوسفور ؛ قد تتسبب الفوسفورات التي تتحلل ببطء شديد بالنسبة لمعدل تحديث معين في تلطيخ الصورة أو تشويشها. من الناحية العملية ، تقتصر أجهزة CRT على معدل تحديث يبلغ 160 هرتز. ^[142] شاشات الكريستال السائل التي يمكنها التنافس مع OLED (طبقة مزدوجة وشاشات LED صغيرة الحجم) غير متوفرة بمعدلات تحديث عالية ، على الرغم من أن شاشات LCD ذات النقاط الكمية (QLED) متوفرة بمعدلات تحديث عالية (تصل إلى 144 هرتز) ^[143] وهي قادرة على المنافسة في إعادة إنتاج الألوان مع OLEDs. ^[144]

لا يزال بإمكان شاشات CRT أن تتفوق على شاشات LCD و OLED في تأخر الإدخال ، حيث لا توجد معالجة إشارة بين CRT وموصل العرض للشاشة ، نظرًا لأن شاشات CRT غالبًا ما تستخدم VGA التي توفر إشارة تناظرية يمكن تغذيتها إلى CRT مباشرة. قد تحتوي بطاقات الفيديو المصممة للاستخدام مع CRTs على RAMDAC لتوليد الإشارات التناظرية التي يحتاجها CRT. ^{[145] [11]} أيضًا ، غالبًا ما تكون شاشات CRT قادرة على عرض صور حادة بدرجات دقة متعددة ، وهي قدرة تُعرف باسم التزامن المتعدد . ^[146] بسبب هذه الأسباب ، يفضل لاعبو الكمبيوتر الشخصي أحيانًا أجهزة CRT على الرغم من حجمها ووزنها وتوليدها للحرارة. ^{[147] [136]}

الجسم

CRTs دائرية صغيرة أثناء التصنيع عام 1947 (الشاشات مغطاة بالفوسفور)

تلفزيون CRT محمول أحادي اللون

A ترينيترون CRT شاشة الكمبيوتر

شاشة CRT أحادية اللون كما تظهر داخل جهاز تلفزيون. CRT هو أكبر مكون في تلفزيون CRT.

A CRT أحادية اللون كما رأينا داخل ماكنتوش زائد الكمبيوتر

يتكون جسم CRT عادة من ثلاثة أجزاء: شاشة / واجهة / لوحة ، مخروط / قمع ، وعنق. ^{[148] [149] [150] [151] [152]} يُعرف الغربال المتصل والقمع والرقبة بالبصلة أو الظرف. ^[35]

الرقبة مصنوعة من أنبوب زجاجي ^[153] بينما يتم تصنيع القمع والغربال بصب الزجاج ثم ضغطه في قالب. ^{[154] [155] [156] [157] [158]} الزجاج ، المعروف باسم زجاج CRT ^{[159] [160]} أو زجاج التلفزيون ، ^[161] يحتاج إلى خصائص خاصة للحماية من الأشعة السينية مع توفير نقل الضوء الكافي في الشاشة أو كونها عازلة للكهرباء في القمع والرقبة. تُعرف الصيغة التي تعطي الزجاج خواصه أيضًا بالذوبان. الزجاج ذو جودة عالية للغاية ، فهو يكاد يكون خاليًا من العيوب والشوائب. تأتي معظم التكاليف المرتبطة بإنتاج الزجاج من الطاقة المستخدمة لإذابة المواد الخام وتحويلها إلى زجاج. تحتوي أفران الزجاج لإنتاج زجاج CRT على عدة حنفيات للسماح باستبدال القوالب دون إيقاف الفرن ، للسماح بإنتاج CRTs بأحجام متعددة. فقط الزجاج المستخدم على الشاشة يحتاج إلى خصائص بصرية دقيقة. تؤثر الخصائص البصرية للزجاج المستخدم على الشاشة على إعادة إنتاج اللون ونقاوته في ألوان CRT. يمكن تعديل النفاذية ، أو مدى شفافية الزجاج ، ليكون أكثر شفافية بالنسبة إلى ألوان معينة (أطوال موجية) من الضوء. يتم قياس النفاذية في وسط الشاشة بإضاءة بطول موجي يبلغ 546 نانومتر وشاشة بسماكة 10.16 مم. تنخفض النفاذية مع زيادة السماكة. النواقل القياسية لشاشات Color CRT هي 86٪ و 73٪ و 57٪ و 46٪ و 42٪ و 30٪. تُستخدم النواقل المنخفضة لتحسين تباين الصورة ولكنها تضع مزيدًا من الضغط على مسدس الإلكترون ، مما يتطلب مزيدًا من الطاقة على مسدس الإلكترون للحصول على قوة شعاع إلكتروني أعلى لإضاءة الفوسفور بشكل أكثر سطوعًا للتعويض عن النفاذية المنخفضة. ^{[62] [162]} يجب أن تكون النفاذية موحدة عبر الشاشة لضمان نقاء اللون. زاد نصف قطر (انحناء) الشاشات (أصبح أقل انحناءًا) بمرور الوقت ، من 30 إلى 68 بوصة ، وتطور في النهاية إلى شاشات مسطحة تمامًا ، مما قلل من الانعكاسات. يزداد سمك كل من الشاشات المنحنية ^[163] والمسطحة بشكل تدريجي من المركز إلى الخارج ، ومعها تنخفض النفاذية تدريجياً. هذا يعني أن شاشات CRT ذات الشاشة المسطحة قد لا تكون مسطحة تمامًا من الداخل. ^{[163] [164]} يصل الزجاج المستخدم في CRTs من مصنع الزجاج إلى مصنع CRT إما كشاشات منفصلة وقمع مع أعناق مدمجة ، أو لمصابيح مكونة من شاشة مدمجة ، وقمع وعنق. كان هناك العديد من التركيبات الزجاجية لأنواع مختلفة من CRTs ، والتي تم تصنيفها باستخدام أكواد خاصة بكل مصنع للزجاج. كانت تركيبات المصهور خاصة بكل مصنع. ^[165] تلك التي تم تحسينها للحصول على درجة نقاء عالية للون والتباين تم إخمادها باستخدام النيوديميوم ، في حين تم تلوين تلك الخاصة بأجهزة CRT أحادية اللون بمستويات مختلفة ، اعتمادًا على الصيغة المستخدمة وكان لها نفاذية بنسبة 42٪ أو 30٪. ^[166] يضمن النقاء تنشيط الألوان الصحيحة (على سبيل المثال ، ضمان عرض اللون الأحمر بشكل موحد عبر الشاشة) بينما يضمن التقارب عدم تشويه الصور. يمكن تعديل التقارب باستخدام نمط الفتحة المتقاطعة. ^{[167] [168] [169]}

اعتاد تصنيع زجاج CRT بواسطة شركات متخصصة ^[170] مثل AGC Inc. ، ^{[171] [172] [173]} OI Glass ، ^[174] Samsung Corning Precision Materials ، ^[175] Corning Inc. ، ^{[176] [177] ]} وشركة Nippon Electric Glass ؛ ^[178] آخرون مثل Videocon و Sony للسوق الأمريكية و Thomson صنعوا زجاجهم الخاص. ^{[108] [179] [180] [181] [182]}

يتكون القمع والرقبة من زجاج صودا البوتاس المحتوي على الرصاص أو زجاج سيليكات الرصاص ^[7] للحماية من الأشعة السينية التي تولدها إلكترونات الجهد العالي لأنها تتباطأ بعد إصابة هدف ، مثل شاشة الفوسفور أو قناع الظل من لون CRT. تعتمد سرعة الإلكترونات على جهد الأنود في CRT ؛ كلما زاد الجهد ، زادت السرعة. ^[183] كمية الأشعة السينية المنبعثة من CRT يمكن أيضًا تقليلها عن طريق تقليل سطوع الصورة. ^{[184] [185] [186] [151]} يُستخدم الزجاج المحتوي على الرصاص لأنه غير مكلف ، بينما يحمي أيضًا بشدة من الأشعة السينية ، على الرغم من أن بعض مسارات التحويل قد تحتوي أيضًا على الباريوم. ^{[187] [188] [189] [166]} عادة ما تكون الشاشة مصنوعة من سيليكات خاصة خالية من الرصاص ^[7] بتركيبة زجاجية تحتوي على الباريوم والسترونتيوم للحماية من الأشعة السينية. تستخدم تركيبة زجاجية أخرى 2-3٪ من الرصاص على الشاشة. ^[151] قد تحتوي CRTs أحادية اللون على تركيبة زجاجية ملونة من الباريوم والرصاص في كل من الشاشة والقمع ، مع زجاج من الرصاص البوتاس والصودا في الرقبة ؛ تحتوي تركيبات البوتاس والصودا والباريوم والرصاص على معاملات تمدد حراري مختلفة. يجب أن يكون الزجاج المستخدم في العنق عازلًا كهربائيًا ممتازًا لاحتواء الفولتية المستخدمة في البصريات الإلكترونية لمسدس الإلكترون ، مثل عدسات التركيز. يؤدي الرصاص الموجود في الزجاج إلى اللون البني (الداكن) مع الاستخدام بسبب الأشعة السينية ، وعادة ما يبلى كاثود CRT بسبب تسمم الكاثود قبل أن يصبح اللون البني واضحًا. تحدد الصيغة الزجاجية أعلى جهد ممكن للأنود وبالتالي أقصى حجم ممكن لشاشة CRT. بالنسبة للألوان ، غالبًا ما تكون الفولتية القصوى من 24 إلى 32 كيلو فولت ، بينما تكون عادةً 21 أو 24.5 كيلو فولت في أحادي اللون ، ^[190] مما يحد من حجم CRTs أحادية اللون إلى 21 بوصة ، أو تقريبًا. 1 كيلو فولت في البوصة. يعتمد الجهد المطلوب على حجم ونوع CRT. ^[191] نظرًا لاختلاف الصيغ ، يجب أن تكون متوافقة مع بعضها البعض ، ولها معاملات تمدد حراري متشابهة. ^[166] قد تحتوي الشاشة أيضًا على طلاء مضاد للوهج أو مضاد للانعكاس ، ^{[192] [162] [193]} أو تكون أرضية لمنع الانعكاسات. ^[194] قد تحتوي CRTs أيضًا على طلاء مضاد للكهرباء الساكنة. ^{[162] [195] [62]}

قد يحتوي الزجاج المحتوي على الرصاص في قمع CRTs على 21 إلى 25٪ من أكسيد الرصاص (PbO) ، ^{[196] [197] [165]} قد تحتوي الرقبة على 30 إلى 40٪ من أكسيد الرصاص ، ^{[198] [199]} و قد يحتوي الغربال على 12٪ من أكسيد الباريوم ، و 12٪ من أكسيد السترونشيوم . ^[7] يحتوي أنبوب CRT النموذجي على عدة كيلوغرامات من الرصاص كأكسيد الرصاص في الزجاج ^[152] اعتمادًا على حجمه ؛ تحتوي CRTs مقاس 12 بوصة على 0.5 كجم من الرصاص إجمالاً بينما تحتوي 32 بوصة CRTs على ما يصل إلى 3 كجم. ^[7] بدأ استخدام أكسيد السترونتيوم في CRTs ، وهو تطبيقه الرئيسي ، في السبعينيات. ^{[200] [201] [202]}

استخدمت بعض CRTs المبكرة قمعًا معدنيًا معزولًا بالبولي إيثيلين بدلاً من الزجاج مع مادة موصلة. ^[51] كان لدى البعض الآخر سيراميك أو بيركس منفوخ بدلاً من قمع الزجاج المضغوط. ^{[203] [204] [37] [205] [206]} لم يكن لدى CRTs المبكرة وصلة مخصصة لغطاء الأنود. كان القُمع عبارة عن وصلة الأنود ، لذا فقد كان حيًا أثناء العملية. ^[207]

يتم تغليف القمع من الداخل والخارج بطبقة موصلة ، ^{[208] [209]} مما يجعل القمع مكثفًا ، مما يساعد على استقرار وترشيح جهد الأنود في CRT ، ويقلل بشكل كبير مقدار الوقت اللازم لتشغيل CRT . أدى الاستقرار الذي يوفره الطلاء إلى حل المشكلات المتأصلة في التصميمات المبكرة لإمدادات الطاقة ، حيث استخدموا الأنابيب المفرغة. نظرًا لاستخدام القمع كمكثف ، يجب أن يكون الزجاج المستخدم في القمع عازلًا كهربائيًا ممتازًا (عازل). يحتوي الطلاء الداخلي على جهد موجب (جهد الأنود يمكن أن يكون عدة كيلو فولت) بينما يتم توصيل الطلاء الخارجي بالأرض. لا تحتاج أجهزة CRT التي تعمل بمصادر طاقة أكثر حداثة إلى التوصيل بالأرض ، نظرًا للتصميم الأكثر قوة لمصادر الطاقة الحديثة. تبلغ قيمة المكثف المكون من القمع .005 -01 فائق التوهج ، على الرغم من أن القطب الموجب عادةً ما يتم تزويده بالجهد. يمكن أن يعاني المكثف الذي يتكون من القمع أيضًا من امتصاص عازل ، على غرار الأنواع الأخرى من المكثفات. ^{[210] [190] [211] [212] [208] [166]} بسبب هذا يجب تفريغ CRTs ^[213] قبل المناولة لمنع الإصابة.

يرتبط عمق CRT بحجم شاشته. ^[214] زوايا الانحراف المعتادة كانت 90 درجة لشاشات CRT لشاشات الكمبيوتر و CRTs الصغيرة و 110 درجة وهو المعيار في شاشات التلفزيون الكبيرة CRT ، مع 120 أو 125 درجة المستخدمة في CRTs النحيفة المصنوعة منذ 2001-2005 في محاولة للتنافس مع شاشات الكريستال السائل التلفزيونات. ^{[215] [162] [124] [150] [216]} مع مرور الوقت ، زادت زوايا الانحراف لتصبح عملية ، من 50 درجة في عام 1938 إلى 110 درجات في عام 1959 ، ^[23] و 125 درجة في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. تم البحث عن 140 ° انحراف CRTs ولكن لم يتم تسويقها مطلقًا ، حيث لم يتم حل مشاكل التقارب أبدًا. ^[217]

• 

  CRT أحادي اللون مع انحراف 110 درجة

• 

  CRT أحادي اللون مع انحراف 90 درجة

حجم والوزن

يتم قياس حجم شاشة CRT بطريقتين: حجم الشاشة أو الوجه القطري ، وحجم / مساحة الصورة القابلة للعرض أو قطري الشاشة القابل للعرض ، وهو جزء من الشاشة يحتوي على الفوسفور. حجم الشاشة هو حجم الصورة القابل للعرض بالإضافة إلى حوافها السوداء غير المطلية بالفسفور. ^{[218] [209] [219]} قد تكون الصورة القابلة للعرض مربعة أو مستطيلة تمامًا بينما تكون حواف CRT سوداء ولها انحناء (كما هو الحال في CRTs المخططة باللون الأسود) أو قد تكون الحواف سوداء ومسطحة حقًا (مثل في Flatron CRTs) ، ^{[163] [182] [220]} أو قد تتبع حواف الصورة انحناء حواف CRT ، وهو ما قد يحدث في CRTs بدون وحواف سوداء وحواف منحنية. ^{[221] [222] [223]} صنعت توشيبا لأول مرة شاشات CRT ذات الشريط الأسود في عام 1972. ^[182]

تم تصنيع CRTs الصغيرة التي تقل عن 3 بوصات لأجهزة التلفزيون المحمولة مثل MTV-1 ومحددات الرؤية في كاميرات الفيديو. قد لا يكون هناك حواف سوداء في هذه ، لكنها مسطحة حقًا. ^{[224] [211] [225] [226] [227]}

يأتي معظم وزن CRT من الشاشة الزجاجية السميكة ، والتي تشكل 65٪ من الوزن الإجمالي لشاشة CRT. يتكون القمع وزجاج العنق المتبقيين 30٪ و 5٪ على التوالي. الزجاج الموجود في القُمع أرق من الزجاج الموجود على الشاشة. ^{[7] [6]} يمكن استخدام الزجاج المقسى كيميائيًا أو حراريًا لتقليل وزن زجاج CRT. ^{[228] [229] [230] [231]}

الأنود

يتم توصيل الطلاء الخارجي الموصّل بالأرض بينما يتم توصيل الطبقة الداخلية الموصلة باستخدام زر / غطاء الأنود من خلال سلسلة من المكثفات والصمامات الثنائية ( مولد Cockcroft – Walton ) إلى محول flyback عالي الجهد ؛ الغلاف الداخلي هو أنود CRT ، ^[232] والذي يُعرف أيضًا بالقطب الموجب في مسدس الإلكترون بالقطب الموجب النهائي. ^{[233] [234]} الطلاء الداخلي متصل بالإلكترود باستخدام زنبركات. يشكل القطب جزءًا من عدسة ثنائية الجهد. ^{[234] [235]} تعمل المكثفات والصمامات الثنائية كمضاعف للجهد للتيار الذي يتم توصيله بواسطة flyback.

بالنسبة لطلاء القمع الداخلي ، تستخدم CRTs أحادية اللون الألومنيوم بينما تستخدم CRTs الملونة aquadag ؛ ^[166] قد تستخدم بعض CRTs أكسيد الحديد في الداخل. ^[7] في الخارج ، تستخدم معظم CRTs (ولكن ليس كلها) ^[236] aquadag. ^[237] Aquadag هو دهان موصل للكهرباء يعتمد على الجرافيت. في CRTs الملونة ، يتم رش aquadag على الجزء الداخلي من القمع ^{[238] [166]} بينما تم رسم aquadag تاريخيًا في الداخل من CRTs أحادية اللون. ^[23]

يستخدم الأنود لتسريع الإلكترونات نحو الشاشة ، كما يجمع الإلكترونات الثانوية التي تنبعث من جزيئات الفوسفور في فراغ CRT. ^{[239] [240] [241] [242] [23]}

يجب أن تكون وصلة غطاء الأنود في CRTs الحديثة قادرة على التعامل مع ما يصل إلى 55-60 كيلو فولت اعتمادًا على حجم وسطوع CRT. ^{[243] [191]} يتكون من مشبك معدني يتمدد داخل زر الأنود المدمج في زجاج قمع CRT. ^{[244] [245]} الوصلة معزولة بكوب شفط من السيليكون ، وربما أيضًا باستخدام شحم السيليكون لمنع تفريغ الهالة . ^{[246] [247]}

يجب أن يكون زر القطب الموجب مصممًا بشكل خاص لإنشاء ختم محكم بين الزر والقمع. قد تتسرب الأشعة السينية من خلال زر الأنود ، على الرغم من أن هذا قد لا يكون هو الحال في CRTs الأحدث بدءًا من أواخر السبعينيات وحتى أوائل الثمانينيات ، وذلك بفضل تصميم الزر والمقطع الجديد. ^[191] قد يتكون الزر من مجموعة من 3 أكواب متداخلة ، مع صنع الكوب الخارجي من سبيكة من النيكل والكروم والحديد تحتوي على 40 إلى 49٪ من النيكل و 3 إلى 6٪ من الكروم لتسهيل اندماج الزر إلى زجاج القمع ، مع أول كوب داخلي مصنوع من حديد سميك غير مكلف للحماية من الأشعة السينية ، كما أن الكوب الأعمق الثاني مصنوع أيضًا من الحديد أو أي معدن آخر موصل بالكهرباء لربطه بالمشبك. يجب أن تكون الأكواب مقاومة للحرارة بدرجة كافية ولها معاملات تمدد حراري مماثلة لتلك الخاصة بزجاج القمع لتحمل الانصهار في زجاج القمع. يتم توصيل الجانب الداخلي للزر بطبقة داخلية موصل ل CRT. ^[240] يمكن توصيل زر القطب الموجب بالقمع أثناء ضغطه في شكل قالب. ^{[248] [249] [191]} بدلاً من ذلك ، يمكن بدلاً من ذلك تضمين غلاف الأشعة السينية في المقطع. ^[250]

يُعرف محول flyback أيضًا باسم IHVT (محول الجهد العالي المتكامل) إذا كان يشتمل على مضاعف الجهد. يستخدم flyback نواة من السيراميك أو مسحوق الحديد لتمكين التشغيل الفعال عند الترددات العالية. يحتوي flyback على ملف أساسي واحد والعديد من الملفات الثانوية التي توفر العديد من الفولتية المختلفة. يقوم اللف الثانوي الرئيسي بتزويد مضاعف الجهد بنبضات الجهد لتزويد CRT في النهاية بجهد الأنود العالي الذي يستخدمه ، بينما تزود اللفات المتبقية جهد فتيل CRT ونبضات المفاتيح والجهد البؤري والجهود المشتقة من المسح النقطي. عندما يتم إيقاف تشغيل المحول ، ينهار المجال المغناطيسي لـ flyback بسرعة مما يؤدي إلى ارتفاع الجهد في لفاته. تحدد السرعة التي ينهار بها المجال المغناطيسي الجهد المستحث ، وبالتالي يزداد الجهد جنبًا إلى جنب مع سرعته. يستخدم مكثف (Retrace Timing Capacitor) أو سلسلة من المكثفات (لتوفير التكرار) لإبطاء انهيار المجال المغناطيسي. ^{[251] [252]}

يؤثر تصميم مصدر الطاقة عالي الجهد في منتج يستخدم CRT في كمية الأشعة السينية المنبعثة من CRT. تزداد كمية الأشعة السينية المنبعثة مع زيادة الفولتية والتيارات. إذا كان المنتج مثل جهاز التلفزيون يستخدم مصدر طاقة عالي الجهد غير منظم ، مما يعني أن جهد الأنود والتركيز ينخفضان مع زيادة تيار الإلكترون عند عرض صورة ساطعة ، فإن كمية الأشعة السينية المنبعثة تكون أعلى مستوياتها عند عرض CRT صور ساطعة بشكل معتدل ، حيث أنه عند عرض صور داكنة أو ساطعة ، فإن جهد الأنود العالي يتعارض مع تيار شعاع الإلكترون السفلي والعكس بالعكس على التوالي. قد ينبعث من منظم الجهد العالي والأنابيب المفرغة في بعض أجهزة تلفزيون CRT القديمة أشعة سينية. ^[253]

بندقية الكترونية

يطلق مسدس الإلكترون الإلكترونات التي تصطدم في النهاية بالفوسفور على شاشة CRT. يحتوي مسدس الإلكترون على سخان ، يقوم بتسخين الكاثود ، والذي يولد إلكترونات ، باستخدام الشبكات ، مركزة وتسريع في نهاية المطاف في شاشة CRT. يحدث التسارع جنبًا إلى جنب مع طلاء الألمنيوم الداخلي أو طلاء aquadag في CRT. يتم وضع مسدس الإلكترون بحيث يستهدف مركز الشاشة. ^[234] يوجد داخل عنق CRT ، ويتم تثبيته معًا وتثبيته على الرقبة باستخدام خرز زجاجي أو قضبان دعم زجاجية ، وهي الأشرطة الزجاجية الموجودة على مسدس الإلكترون. ^{[23] [234] [254]} يتم تصنيع مسدس الإلكترون بشكل منفصل ثم يتم وضعه داخل الرقبة من خلال عملية تسمى "اللف" أو الختم. ^{[63] [255] [256] [257] [258] [131]} يحتوي مسدس الإلكترون على رقاقة زجاجية مدمجة في عنق CRT. تخترق الوصلات بمسدس الإلكترون الرقاقة الزجاجية. ^{[256] [259]} بمجرد وضع مسدس الإلكترون داخل الرقبة ، تنحني أجزائه المعدنية (الشبكات) بعضها ببعض باستخدام جهد عالٍ لتنعيم أي حواف خشنة في عملية تسمى ضرب البقعة ، لمنع الحواف الخشنة في الشبكات من توليد إلكترونات ثانوية. ^{[260] [261] [262]}

البناء وطريقة التشغيل

يحتوي على كاثود ساخن يتم تسخينه بواسطة عنصر تسخين خيوط التنجستن ؛ قد يسحب السخان 0.5 إلى 2A من التيار اعتمادًا على CRT. يمكن أن يؤثر الجهد المطبق على السخان على عمر CRT. ^{[263] [264] يؤدي} تسخين الكاثود إلى تنشيط الإلكترونات الموجودة فيه ، مما يساعد على انبعاث الإلكترون ، ^[265] بينما يتم توفير التيار في نفس الوقت للكاثود ؛ عادة في أي مكان من 140 مللي أمبير عند 1.5 فولت إلى 600 مللي أمبير عند 6.3 فولت. ^[266] يخلق الكاثود سحابة إلكترونية (تصدر إلكترونات) يتم استخراج إلكتروناتها وتسريعها وتركيزها في حزمة إلكترونية. ^[23] تحتوي أجهزة CRT الملونة على ثلاثة كاثودات: واحدة للأحمر والأخضر والأزرق. يجلس السخان داخل الكاثود ولكنه لا يمسه ؛ الكاثود لديه اتصال كهربائي منفصل خاص به. يتم طلاء الكاثود على قطعة من النيكل توفر التوصيل الكهربائي والدعم الهيكلي ؛ السخان يجلس داخل هذه القطعة دون لمسها. ^{[232] [267] [268] [269]}

هناك العديد من الدوائر القصيرة التي يمكن أن تحدث في مسدس الإلكترون CRT. أحدهما عبارة عن سخان قصير إلى كاثود ، يتسبب في قيام الكاثود بإصدار إلكترونات بشكل دائم مما قد يتسبب في صورة ذات صبغة حمراء أو خضراء أو زرقاء ساطعة مع خطوط ارتداد ، اعتمادًا على الكاثود المتأثر. بدلاً من ذلك ، قد يكون الكاثود قصيرًا إلى شبكة التحكم ، مما قد يتسبب في تأثيرات مماثلة ، أو يمكن أن تتسبب شبكة التحكم وشبكة الشاشة (G2) ^[270] في ظهور صورة مظلمة جدًا أو عدم وجود صورة على الإطلاق. قد يكون الكاثود محاطًا بدرع لمنع الاخرق . ^{[271] [272]}

يتكون الكاثود من أكسيد الباريوم ^{[273] [190]} الذي يجب تنشيطه بالتسخين لتمكينه من إطلاق الإلكترونات. التنشيط ضروري لأن أكسيد الباريوم غير مستقر في الهواء ، لذلك يتم تطبيقه على الكاثود ككربونات الباريوم ، والتي لا يمكنها إصدار الإلكترونات. يسخن التنشيط كربونات الباريوم لتحللها إلى أكسيد الباريوم وثاني أكسيد الكربون بينما تشكل طبقة رقيقة من الباريوم المعدني على الكاثود. ^{[274] [273]} يحدث التنشيط أثناء إخلاء (في نفس الوقت يتكون فراغ في) CRT. بعد التنشيط يمكن أن يتلف الأكسيد بسبب عدة غازات شائعة مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأكسجين. ^[275] بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام كربونات الكالسيوم والسترونشيوم الباريوم بدلاً من كربونات الباريوم ، مما ينتج عنه أكاسيد الباريوم والسترونشيوم والكالسيوم بعد التنشيط. ^{[276] [23]} أثناء التشغيل ، يتم تسخين أكسيد الباريوم إلى 800-1000 درجة مئوية ، وعند هذه النقطة يبدأ في التخلص من الإلكترونات. ^{[277] [190] [265]}

نظرًا لأنه كاثود ساخن ، فهو عرضة للتسمم بالكاثود ، وهو تكوين طبقة أيونية موجبة تمنع الكاثود من انبعاث الإلكترونات ، مما يقلل من سطوع الصورة بشكل كبير أو كلي ويتسبب في تأثر التركيز والشدة بتردد ال إشارة فيديو تمنع عرض الصور التفصيلية بواسطة CRT. تأتي الأيونات الموجبة من جزيئات الهواء المتبقية داخل CRT أو من الكاثود نفسه ^[23] التي تتفاعل بمرور الوقت مع سطح الكاثود الساخن. ^{[278] [272]} يمكن إضافة المعادن المختزلة مثل المنجنيز ، والزركونيوم ، والمغنيسيوم ، والألمنيوم أو التيتانيوم إلى قطعة النيكل لإطالة عمر الكاثود ، حيث أثناء التنشيط ، تنتشر المعادن المختزلة في أكسيد الباريوم ، مما يؤدي إلى تحسين العمر الافتراضي ، خاصة في تيارات الحزمة الإلكترونية العالية. ^[279] في CRTs الملونة مع كاثودات حمراء وخضراء وزرقاء ، قد يتأثر واحد أو أكثر من الكاثودات بشكل مستقل عن الكاثودات الأخرى ، مما يتسبب في فقد كلي أو جزئي لواحد أو أكثر من الألوان. ^[272] يمكن أن تتآكل أو تحترق CRTs بسبب تسمم الكاثود. يتم تسريع التسمم بالكاثود عن طريق زيادة تيار الكاثود (الجهد الزائد). ^[280] في CRTs الملونة ، نظرًا لوجود ثلاثة كاثودات ، واحد للأحمر والأخضر والأزرق ، قد يتسبب الكاثود السام واحد أو أكثر في فقد جزئي أو كامل لواحد أو أكثر من الألوان ، مما يؤدي إلى تلوين الصورة. ^[272] قد تعمل الطبقة أيضًا كمكثف في سلسلة مع الكاثود ، مما يؤدي إلى تأخر حراري. قد يكون الكاثود بدلاً من ذلك مصنوعًا من أكسيد سكانديوم أو يدمجه كمشوب ، لتأخير تسمم الكاثود ، وإطالة عمر الكاثود بنسبة تصل إلى 15٪. ^{[281] [190] [282]}

ترتبط كمية الإلكترونات الناتجة عن الكاثودات بمساحة سطحها. ينتج الكاثود الذي يحتوي على مساحة سطح أكبر المزيد من الإلكترونات ، في سحابة إلكترونية أكبر ، مما يجعل تركيز سحابة الإلكترون في حزمة إلكترونية أكثر صعوبة. ^{[280] في} العادة ، يصدر جزء فقط من الكاثود إلكترونات ما لم يعرض CRT صورًا بأجزاء ذات سطوع كامل للصورة. فقط الأجزاء في السطوع الكامل تسبب كل الكاثود لإصدار الإلكترونات. تنمو منطقة الكاثود التي تنبعث منها الإلكترونات من المركز إلى الخارج مع زيادة السطوع ، لذلك قد يكون تآكل الكاثود غير متساوٍ. عندما يتم ارتداء مركز الكاثود فقط ، قد تضيء CRT بشكل ساطع تلك الأجزاء من الصور التي تحتوي على سطوع كامل للصورة ولكنها لا تظهر أجزاء أغمق من الصور على الإطلاق ، وفي مثل هذه الحالة تعرض CRT خاصية جاما سيئة. ^[272]

تعمل الشبكة الثانية (الشاشة) للمسدس (G2) على تسريع الإلكترونات نحو الشاشة باستخدام عدة مئات من فولتات التيار المستمر. يتم تطبيق تيار سالب ^[283] على الشبكة (التحكم) الأولى (G1) لتقريب حزمة الإلكترون. G1 في الممارسة العملية هي أسطوانة Wehnelt . ^{[266] [284]} لا يتم التحكم في سطوع الشاشة بتغيير جهد الأنود ولا تيار شعاع الإلكترون (لا يتغيران أبدًا) على الرغم من تأثيرهما على سطوع الصورة ، بل يتم التحكم في سطوع الصورة عن طريق تغيير الفرق في الجهد بين الكاثود وشبكة التحكم G1. تقوم الشبكة الثالثة (G3) بتركيز شعاع الإلكترون على نحو إلكتروستاتيكي قبل أن تنحرف وتتسارع بواسطة جهد الأنود على الشاشة. ^[285] يمكن تحقيق التركيز الكهروستاتيكي لحزمة الإلكترون باستخدام عدسة Einzel التي يتم تنشيطها حتى 600 فولت. ^{[286] [274]} قبل التركيز الإلكتروستاتيكي ، كان تركيز حزمة الإلكترون يتطلب نظام تركيز ميكانيكي كبير وثقيل ومعقد يوضع خارج مدفع الإلكترون. ^[207]

ومع ذلك ، لا يمكن تحقيق التركيز الكهروستاتيكي بالقرب من القطب الموجب النهائي لأنود CRT نظرًا لارتفاع جهده في عشرات الكيلوفولت ، لذا فإن الجهد العالي (600 ^[287] إلى 8000 فولت) ، جنبًا إلى جنب مع قطب كهربائي عند جهد الأنود النهائي من CRT ، يمكن استخدامها للتركيز بدلاً من ذلك. يسمى هذا الترتيب بالعدسة ثنائية الإمكانيات ، والتي توفر أيضًا أداءً أعلى من عدسة Einzel ، أو يمكن تحقيق التركيز باستخدام ملف تركيز مغناطيسي مع جهد أنود عالي يصل إلى عشرات الكيلوفولت. ومع ذلك ، فإن التركيز المغناطيسي مكلف في التنفيذ ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامه في الممارسة العملية. ^{[232] [274] [288] [289]} قد تستخدم بعض CRT شبكتين وعدستين لتركيز حزمة الإلكترون. ^[281] يتم إنشاء جهد التركيز في flyback باستخدام مجموعة فرعية من ملف flyback عالي الجهد بالتزامن مع مقسم جهد مقاوم. يتم توصيل القطب الكهربي البؤري جنبًا إلى جنب مع التوصيلات الأخرى الموجودة في عنق CRT. ^[290]

هناك جهد يسمى قطع الجهد وهو الجهد الذي ينتج اللون الأسود على الشاشة لأنه يتسبب في اختفاء الصورة التي تم إنشاؤها بواسطة حزمة الإلكترون على الشاشة ، يتم تطبيق الجهد على G1. في لون CRT بثلاثة مسدسات ، تتمتع البنادق بجهد قطع مختلف. تشترك العديد من CRTs في الشبكة G1 و G2 عبر جميع البنادق الثلاثة ، مما يزيد من سطوع الصورة وتبسيط الضبط نظرًا لوجود جهد قطع واحد في CRTs لجميع البنادق الثلاثة (حيث يتم مشاركة G1 عبر جميع البنادق). ^[234] لكن وضع ضغطًا إضافيًا على مضخم الفيديو المستخدم لتغذية الفيديو في كاثودات مسدس الإلكترون ، حيث يصبح جهد القطع أعلى. لا تعاني CRTs أحادية اللون من هذه المشكلة. في CRTs أحادية اللون ، يتم تغذية الفيديو إلى البندقية عن طريق تغيير الجهد على شبكة التحكم الأولى. ^{[291] [207]}

أثناء استعادة شعاع الإلكترون ، يتم تعطيل المضخم الذي يغذي مضخم الفيديو ويكون مضخم الفيديو متحيزًا لجهد أعلى من جهد القطع لمنع ظهور خطوط الاستعادة ، أو يمكن أن يكون لـ G1 جهد سلبي كبير مطبق عليه لمنع الإلكترونات من الخروج من الكاثود. ^[23] يُعرف هذا بالطمس. (انظر عمودي المسح الفاصل و أفقي المسح الفاصلة .) يتحامل غير صحيح يمكن أن يؤدي إلى خطوط تقفي واضحة على واحد أو أكثر من الألوان، وخلق خطوط تقفي التي ملون أو أبيض (على سبيل المثال، ملون أحمر إذا كان اللون الأحمر يتأثر، أرجواني ملون إذا كان تتأثر الألوان الأحمر والأزرق والأبيض إذا تأثرت جميع الألوان). ^{[292] [293] [294]} بدلاً من ذلك ، يمكن تشغيل مكبر الصوت بواسطة معالج الفيديو الذي يقدم أيضًا OSD (العرض على الشاشة) في دفق الفيديو الذي يتم تغذيته في مكبر الصوت ، باستخدام إشارة طمس سريعة. ^[295] تحتاج أجهزة التلفزيون وشاشات الكمبيوتر التي تتضمن CRTs إلى دائرة استعادة DC لتزويد إشارة فيديو إلى CRT بمكون DC ، واستعادة السطوع الأصلي لأجزاء مختلفة من الصورة. ^[296]

قد تتأثر شعاع الإلكترون بالمجال المغناطيسي للأرض ، مما يتسبب في دخولها بشكل طبيعي إلى عدسة التركيز البعيدة عن المركز ؛ يمكن تصحيح ذلك باستخدام ضوابط الاستجماتيزم. ضوابط اللامبالاة مغناطيسية وإلكترونية (ديناميكية) ؛ يقوم المغناطيس بمعظم العمل بينما يتم استخدام الإلكترونية لإجراء تعديلات دقيقة. ^{[297] يحتوي} أحد طرفي مسدس الإلكترون على قرص زجاجي ، تلتحم حوافه بحافة عنق أنبوب CRT ، وربما باستخدام مادة التزجيج ؛ ^[298] تمر ^{الأسلاك} المعدنية التي تربط مسدس الإلكترون بالخارج عبر القرص. ^[299]

تحتوي بعض مسدسات الإلكترون على عدسة رباعية مع تركيز ديناميكي لتغيير الشكل وضبط تركيز شعاع الإلكترون ، مع تغيير جهد التركيز اعتمادًا على موضع شعاع الإلكترون للحفاظ على حدة الصورة عبر الشاشة بأكملها ، خاصة في الزوايا. ^{[162] [300] [301] [302] [303]} قد يكون لديهم أيضًا مقاوم نازف لاشتقاق الفولتية للشبكات من جهد الأنود النهائي. ^{[304] [305] [306]}

بعد تصنيع CRTs ، كان عمرهم يسمح باستقرار انبعاث الكاثود. ^{[307] [308]}

يتم تشغيل مسدسات الإلكترون في CRTs الملونة بواسطة مضخم فيديو يأخذ إشارة لكل قناة لون ويضخمها إلى 40-170 فولت لكل قناة ، ليتم تغذيتها في كاثودات مدفع الإلكترون ؛ ^[294] لكل بندقية إلكترونية قناتها الخاصة (واحدة لكل لون) ويمكن تشغيل جميع القنوات بواسطة نفس مكبر الصوت ، والذي يحتوي داخليًا على ثلاث قنوات منفصلة. ^[309] تحد قدرات مكبر الصوت من الدقة ومعدل التحديث ونسبة التباين في CRT ، حيث يحتاج مكبر الصوت إلى توفير عرض نطاق وتغيرات جهد عالية في نفس الوقت ؛ تحتاج الدقة العالية ومعدلات التحديث إلى عرض نطاق ترددي أعلى (السرعة التي يمكن أن يتغير بها الجهد وبالتالي التبديل بين الأسود والأبيض) وتحتاج نسب التباين الأعلى إلى اختلافات أو سعة أعلى للجهد لمستويات منخفضة من الأسود والأبيض. يمكن أن توفر 30 ميجا هرتز من عرض النطاق الترددي عادةً دقة 720p أو 1080i ، بينما توفر 20 ميجا هرتز عادةً حوالي 600 خط دقة (أفقيًا ، من أعلى إلى أسفل) ، على سبيل المثال. ^{[310] [294]} الفرق في الجهد بين الكاثود وشبكة التحكم هو ما يعدل شعاع الإلكترون ، ويعدل تيارها وبالتالي سطوع الصورة. ^[272] ينتج الفوسفور المستخدم في CRTs الملونة كميات مختلفة من الضوء لكمية معينة من الطاقة ، لذلك لإنتاج اللون الأبيض على CRT ملون ، يجب أن تنتج المدافع الثلاثة كميات مختلفة من الطاقة. البندقية التي تنتج أكبر قدر من الطاقة هي المسدس الأحمر لأن الفوسفور الأحمر ينبعث منه أقل كمية من الضوء. ^[294]

جاما

تتميز CRTs بخاصية الصمام الثلاثي الواضحة ، والتي تؤدي إلى جاما كبيرة (علاقة غير خطية في مدفع إلكتروني بين جهد الفيديو المطبق وشدة الحزمة). ^[311]

انحراف

هناك نوعان من الانحراف: مغناطيسي وكهروستاتيكي. عادةً ما يستخدم المغناطيس في أجهزة التلفزيون والشاشات لأنه يسمح بزوايا انحراف أعلى (وبالتالي CRTs أقل عمقًا) وقوة الانحراف (التي تسمح بتيار شعاع إلكتروني أعلى وبالتالي صور أكثر إشراقًا) ^[312] مع تجنب الحاجة إلى الفولتية العالية لانحراف حتى 2000 فولت ، ^{[216] [313]} بينما غالبًا ما تستخدم راسمات الذبذبات الانحراف الكهروستاتيكي حيث يمكن تطبيق أشكال الموجة الخام الملتقطة بواسطة مرسمة الذبذبات مباشرة (بعد التضخيم) على لوحات الانحراف الكهروستاتيكي الرأسية داخل CRT. ^[314]

انحراف مغناطيسي

أولئك الذين يستخدمون انحرافًا مغناطيسيًا قد يستخدمون نيرًا به زوجان من ملفات الانحراف ؛ زوج واحد للعمودي والآخر للانحراف الأفقي. ^[315] يمكن ربط نير (متكامل) أو قابل للإزالة. تلك التي تم لصقها استخدمت الغراء ^[316] أو البلاستيك ^[317] لربط النير بالمنطقة الواقعة بين العنق وقمع CRT بينما تلك ذات النير القابل للإزالة يتم تثبيتها. ^{[318] [168]} يولد النير حرارة يكون إزالتها أمرًا ضروريًا نظرًا لارتفاع موصلية الزجاج مع زيادة درجة الحرارة ، ويحتاج الزجاج إلى العزل حتى يظل CRT صالحًا للاستخدام كمكثف. وهكذا يتم فحص درجة حرارة الزجاج الموجود أسفل النير أثناء تصميم نير جديد. ^[190] يحتوي النير على ملفات الانحراف والتقارب مع قلب من الفريت لتقليل فقد القوة المغناطيسية ^{[319] [315]} بالإضافة إلى الحلقات الممغنطة المستخدمة لمحاذاة أو ضبط حزم الإلكترون في CRTs الملونة (نقاء اللون والتقارب حلقات ، على سبيل المثال) ^[320] و CRTs أحادية اللون. ^{[321] [322]} قد يتم توصيل المقرن باستخدام موصل ، ويحدد الترتيب الذي يتم به توصيل ملفات الانحراف للنير اتجاه الصورة المعروضة بواسطة CRT. ^[213] يمكن تثبيت ملفات الانحراف في مكانها باستخدام غراء البولي يوريثين. ^[316]

يتم تشغيل ملفات الانحراف بواسطة إشارات سن المنشار ^{[323] [324] [294]} والتي يمكن تسليمها من خلال VGA كإشارات مزامنة أفقية ورأسية. ^[325] يحتاج CRT إلى دائرتين انحراف: دائرة أفقية ورأسية ، متشابهة فيما عدا أن الدائرة الأفقية تعمل بتردد أعلى بكثير ( معدل مسح أفقي ) من 15 إلى 240 كيلو هرتز اعتمادًا على معدل تحديث CRT وعدد الخطوط الأفقية المراد رسمها (الدقة الرأسية لـ CRT). يجعل التردد العالي أكثر عرضة للتداخل ، لذلك يمكن استخدام دائرة التحكم التلقائي في التردد (AFC) لقفل طور إشارة الانحراف الأفقي لتلك الخاصة بإشارة المزامنة ، لمنع الصورة من أن تصبح مشوهة قطريًا. يختلف التردد الرأسي وفقًا لمعدل تحديث CRT. لذا فإن CRT بمعدل تحديث 60 هرتز به دائرة انحراف رأسي تعمل عند 60 هرتز. يمكن إنشاء إشارات الانحراف الأفقي والرأسي باستخدام دائرتين تعملان بشكل مختلف ؛ يمكن إنشاء إشارة الانحراف الأفقي باستخدام مذبذب يتم التحكم فيه بالجهد (VCO) بينما يمكن إنشاء الإشارة الرأسية باستخدام مذبذب استرخاء محفز. في العديد من أجهزة التلفزيون ، يتم تحديد الترددات التي تعمل بها ملفات الانحراف جزئيًا بواسطة قيمة الحث للملفات. ^{[326] [294]} CRTs لها زوايا انحراف مختلفة؛ كلما زادت زاوية الانحراف ، كلما كان CRT ^[327] أقل عمقًا لحجم شاشة معين ، ولكن على حساب قوة انحراف أكبر وأداء بصري أقل. ^{[190] [328]}

تعني قوة الانحراف الأعلى إرسال المزيد من التيار ^[329] إلى ملفات الانحراف لثني حزمة الإلكترون بزاوية أعلى ، ^[162] والتي بدورها قد تولد حرارة أكثر أو تتطلب إلكترونيات يمكنها التعامل مع الطاقة المتزايدة. ^[328] تتولد الحرارة بسبب الخسائر المقاومة والأساسية. ^[330] تُقاس قوة الانحراف بالمللي أمبير في البوصة. ^[294] قد تتطلب ملفات الانحراف الرأسي حوالي 24 فولت بينما تتطلب ملفات الانحراف الأفقي تقريبًا. 120 فولت للعمل. ^[313]

يتم تشغيل ملفات الانحراف بواسطة مضخمات انحراف. ^[331] يمكن أيضًا تحريك ملفات الانحراف الأفقي جزئيًا بواسطة مرحلة الإخراج الأفقية لجهاز التلفزيون. تحتوي المرحلة على مكثف متسلسل مع ملفات الانحراف الأفقية التي تؤدي عدة وظائف ، من بينها: تشكيل إشارة انحراف سن المنشار لتتناسب مع انحناء CRT وتوسيط الصورة عن طريق منع تحيز التيار المستمر من التطور على الملف. في بداية الارتداد ، ينهار المجال المغناطيسي للملف ، مما يتسبب في عودة شعاع الإلكترون إلى مركز الشاشة ، بينما يقوم الملف في نفس الوقت بإعادة الطاقة إلى المكثفات ، ثم يتم استخدام طاقتها لإجبار الإلكترون شعاع للذهاب إلى يسار الشاشة. ^[251]

نظرًا للتردد العالي الذي تعمل به ملفات الانحراف الأفقي ، يجب إعادة تدوير الطاقة في ملفات الانحراف لتقليل تبديد الحرارة. تتم إعادة التدوير عن طريق نقل الطاقة في المجال المغناطيسي لملفات الانحراف إلى مجموعة من المكثفات. ^[251] يكون الجهد على ملفات الانحراف الأفقي سالبًا عندما يكون شعاع الإلكترون على الجانب الأيسر من الشاشة ويكون موجبًا عندما تكون حزمة الإلكترون على الجانب الأيمن من الشاشة. الطاقة المطلوبة للانحراف تعتمد على طاقة الإلكترونات. ^[332] تحتاج الحزم الإلكترونية ذات الطاقة العالية (الجهد و / أو التيار) إلى مزيد من الطاقة لكي تنحرف ، ^[183] وتستخدم لتحقيق سطوع أعلى للصورة. ^{[333] [334] [243]}

انحراف الكهرباء الساكنة

تستخدم في الغالب في راسمات الذبذبات. يتم الانحراف عن طريق تطبيق جهد عبر زوجين من الألواح ، أحدهما أفقي والآخر للانحراف الرأسي. يتم توجيه شعاع الإلكترون عن طريق تغيير فرق الجهد عبر الألواح في زوج ؛ على سبيل المثال ، يؤدي تطبيق جهد قدره 200 فولت على اللوحة العلوية لزوج الانحراف العمودي ، مع الحفاظ على الجهد في اللوحة السفلية عند 0 فولت ، إلى انحراف شعاع الإلكترون نحو الجزء العلوي من الشاشة ؛ زيادة الجهد في اللوحة العلوية مع الحفاظ على اللوحة السفلية عند 0 سيؤدي إلى انحراف شعاع الإلكترون إلى نقطة أعلى في الشاشة (سيؤدي إلى انحراف الحزمة بزاوية انحراف أعلى). الأمر نفسه ينطبق على لوحات الانحراف الأفقية. زيادة الطول والقرب بين اللوحات في زوج يمكن أن يزيد أيضًا من زاوية الانحراف. ^[335]

حرق في

الاحتراق هو عندما يتم "حرق" الصور فعليًا على شاشة CRT ؛ يحدث هذا بسبب تحلل الفوسفور بسبب القصف الإلكتروني للفوسفور لفترات طويلة ، ويحدث عندما تُترك صورة ثابتة أو شعار لفترة طويلة جدًا على الشاشة ، مما يؤدي إلى ظهورها كصورة "شبح" أو ، في الحالات الشديدة ، أيضًا عند إيقاف تشغيل CRT. لمواجهة ذلك ، تم استخدام شاشات التوقف في أجهزة الكمبيوتر لتقليل الاحتراق. ^[336] لا يقتصر الاحتراق على شاشات CRT ، لأنه يحدث أيضًا لشاشات البلازما وشاشات OLED.

إخلاء

يتم تفريغ أو استنفاد CRTs (يتم تشكيل فراغ) داخل الفرن تقريبًا. 375-475 درجة مئوية ، في عملية تسمى الخبز أو الخبز. ^[337] تتفوق عملية الإخلاء أيضًا على أي مواد داخل أنبوب أشعة الكاثود ، بينما تتحلل مواد أخرى مثل كحول البولي فينيل المستخدم لتطبيق الفوسفور. ^[338] يتم التسخين والتبريد تدريجيًا لتجنب إحداث إجهاد ، وتقوية ، وربما تكسير الزجاج ؛ يقوم الفرن بتسخين الغازات داخل CRT ، مما يزيد من سرعة جزيئات الغاز مما يزيد من فرص سحبها بواسطة مضخة التفريغ. يتم الاحتفاظ بدرجة حرارة CRT أقل من درجة حرارة الفرن ، ويبدأ الفرن في البرودة بعد وصول CRT مباشرة إلى 400 درجة مئوية ، أو ، تم الاحتفاظ بـ CRT عند درجة حرارة أعلى من 400 درجة مئوية لمدة تصل إلى 15-55 دقيقة . تم تسخين CRT أثناء أو بعد الإخلاء ، وربما تم استخدام الحرارة في نفس الوقت لإذابة مزيج التزجيج في CRT ، والانضمام إلى الغربال والقمع. ^{[339] [340] [341]} المضخة المستخدمة عبارة عن مضخة جزيئية تربينية أو مضخة نشر . ^{[342] [343] [344] [345]} كانت مضخات التفريغ الزئبقية تُستخدم أيضًا في السابق. ^{[346] [347]} بعد الخبز ، يتم فصل CRT ("محكم أو مقلوب") من مضخة التفريغ. ^{[348] [349] [350]} يُطلق الحاصل بعد ذلك باستخدام ملف RF (الحث). عادة ما يكون القاطع في القمع أو في عنق CRT. ^{[351] [352]} تلتقط المادة الجامدة التي غالبًا ما تكون أساسها الباريوم أي جزيئات غاز متبقية حيث تتبخر بسبب التسخين الناجم عن ملف الترددات الراديوية (الذي يمكن دمجه مع التسخين الطارد للحرارة داخل المادة) ؛ يملأ البخار CRT ، محاصرًا أي جزيئات غاز يصادفها ويتكثف داخل CRT مكونًا طبقة تحتوي على جزيئات الغاز المحتبسة. قد يكون الهيدروجين موجودًا في المادة للمساعدة في توزيع بخار الباريوم. يتم تسخين المادة إلى درجات حرارة تزيد عن 1000 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى تبخرها. ^{[353] [354] [275]} يمكن أن يؤدي الفقد الجزئي للفراغ في CRT إلى صورة ضبابية أو توهج أزرق في عنق CRT أو ومضات ضوئية أو فقدان انبعاث الكاثود أو مشاكل في التركيز. ^[207] يتسبب الفراغ داخل أنبوب أشعة الكاثود في ضغط جوي (في 27 بوصة CRT) ضغطًا إجماليًا يبلغ 5800 رطل (2600 كجم). ^[355]

إعادة البناء

تستخدم CRTs لإعادة بنائها ؛ تم إصلاحه أو تجديده. تضمنت عملية إعادة البناء تفكيك CRT ، وتفكيك وإصلاح أو استبدال مسدس (مدفع) الإلكترون ، وإزالة وإعادة ترسيب الفوسفور والأكواداغ ، وما إلى ذلك. كانت إعادة البناء شائعة حتى الستينيات لأن CRT كانت باهظة الثمن وبالية بسرعة ، جعل الإصلاح يستحق كل هذا العناء. ^[351] تم إغلاق آخر مُنشئ CRT في الولايات المتحدة في عام 2010 ، ^[356] والأخير في أوروبا ، تم إغلاق RACS ، الذي كان يقع في فرنسا ، في عام 2013. ^[357]

إعادة التنشيط

يُعرف أيضًا باسم التجديد ، والهدف هو استعادة سطوع CRT البالي مؤقتًا. يتم ذلك غالبًا عن طريق زيادة الجهد بعناية في سخان الكاثود والتيار والجهد على شبكات التحكم في مسدس الإلكترون إما يدويًا ^[358] أو باستخدام جهاز خاص يسمى مجدد CRT. ^{[359] [278]} يمكن لبعض أجهزة التجديد أيضًا إصلاح السخانات من السخان إلى الكاثود عن طريق تشغيل تفريغ سعوي خلال القصير. ^[272]

الفوسفور

تصدر الفوسفور في CRT إلكترونات ثانوية بسبب وجودها داخل فراغ CRT. يتم جمع الإلكترونات الثانوية بواسطة أنود CRT. ^[242] يجب جمع الإلكترونات الثانوية الناتجة عن الفوسفور لمنع الشحنات من التطور في الشاشة ، مما يؤدي إلى تقليل سطوع الصورة ^[23] لأن الشحنة ستصد شعاع الإلكترون.

غالبًا ما تحتوي الفوسفور المستخدم في CRTs على معادن أرضية نادرة ، ^{[360] [361] [336]} لتحل محل الفوسفور الباهت السابق. احتوى الفوسفور الأحمر والأخضر المبكر على الكادميوم ، ^[362] وبعض فوسفور CRT بالأبيض والأسود يحتوي أيضًا على مسحوق البريليوم ، ^[47] على الرغم من استخدام الفوسفور الأبيض الذي يحتوي على الكادميوم والزنك والمغنيسيوم مع الفضة والنحاس والمنغنيز كمشروبات. ^[23] الفوسفور الأرضي النادر المستخدم في CRTs أكثر كفاءة (ينتج ضوءًا أكثر) من الفوسفور السابق. ^[363] يلتصق الفوسفور بالشاشة بسبب Van der Waals والقوى الكهروستاتيكية. تلتصق الفوسفورات المكونة من جزيئات أصغر بقوة أكبر بالشاشة. يمكن إزالة الفوسفور مع الكربون المستخدم لمنع نزيف الضوء (في CRTs الملونة) بسهولة عن طريق الخدش. ^{[187] [364]}

عدة عشرات من أنواع الفوسفور كانت متاحة لـ CRTs. ^[365] تم تصنيف الفوسفور وفقًا للون ، والمثابرة ، ومنحنيات ارتفاع وهبوط الإنارة ، واللون اعتمادًا على جهد الأنود (للفوسفور المستخدم في اختراق CRTs) ، والاستخدام المقصود ، والتركيب الكيميائي ، والسلامة ، والحساسية للاحتراق ، وخصائص الانبعاث الثانوي . ^[366] من الأمثلة على الفوسفور الأرضي النادر أكسيد اليتريوم للأحمر ومبيد السيليسيد للأزرق ، ^{[367] في} حين أن أمثلة الفوسفور الأقدم هي كبريتيد الكادميوم النحاسي للأحمر ،

تحتوي فوسفورات SMPTE-C على خصائص محددة بواسطة معيار SMPTE-C ، والذي يحدد مساحة لونية بنفس الاسم. يعطي المعيار الأولوية لإعادة إنتاج الألوان بدقة ، والذي أصبح صعبًا بسبب الفوسفور المختلف ومساحات الألوان المستخدمة في أنظمة الألوان NTSC و PAL. تتمتع أجهزة تلفزيون PAL باستنساخ ألوان أفضل بشكل شخصي بسبب استخدام الفوسفور الأخضر المشبع ، والذي يتميز بأوقات تسوس طويلة نسبيًا يمكن تحملها في PAL نظرًا لوجود المزيد من الوقت في PAL لتحلل الفوسفور ، نظرًا لانخفاض معدل الإطارات. تم استخدام فوسفور SMPTE-C في شاشات الفيديو الاحترافية. ^{[368] [369]}

قد يكون لطلاء الفوسفور على CRTs أحادية اللون واللون طلاء من الألومنيوم على جانبه الخلفي يستخدم لعكس الضوء للأمام ، وتوفير الحماية ضد الأيونات لمنع حرق الأيونات بواسطة الأيونات السالبة على الفوسفور ، وإدارة الحرارة الناتجة عن اصطدام الإلكترونات بالفوسفور ، ^{[370 ]} منع التراكم الاستاتيكي الذي يمكن أن يصد الإلكترونات من الشاشة ، ويشكل جزءًا من الأنود ويجمع الإلكترونات الثانوية الناتجة عن الفوسفور في الشاشة بعد أن تصطدم بشعاع الإلكترون ، مما يوفر للإلكترونات مسارًا للعودة. ^{[371] [190] [372] [370] [23]} يمر شعاع الإلكترون عبر طلاء الألمنيوم قبل أن يصطدم بالفوسفور على الشاشة. يخفف الألمنيوم جهد شعاع الإلكترون بحوالي 1 كيلو فولت. ^{[373] [23] [366] يمكن} وضع فيلم أو ورنيش على الفوسفور لتقليل خشونة السطح التي تشكلها الفوسفور للسماح لطلاء الألمنيوم بأن يكون له سطح موحد ويمنعه من لمس زجاج شاشة. ^{[374] [375]} يُعرف هذا بالتصوير. ^[223] يحتوي الورنيش على مذيبات تبخرت لاحقًا. قد يتم تخشين الطلاء كيميائيًا لإحداث طلاء ألومنيوم به ثقوب للسماح للمذيبات بالهروب. ^[375]

ثبات الفوسفور

تتوفر الفوسفورات المختلفة حسب احتياجات تطبيق القياس أو العرض. يعتمد سطوع الإضاءة ولونها واستمرارها على نوع الفوسفور المستخدم في شاشة CRT. الفوسفور متاح مع ثبات تتراوح من أقل من ميكروثانية إلى عدة ثوان. ^[376] للمراقبة البصرية للأحداث العابرة القصيرة ، قد يكون من المرغوب فيه وجود فوسفور طويل الأمد. بالنسبة للأحداث السريعة والمتكررة ، أو عالية التردد ، يفضل استخدام الفوسفور قصير الأمد بشكل عام. ^[377] يجب أن تكون ثبات الفوسفور منخفضة بما يكفي لتجنب تلطيخ القطع الأثرية أو تشويهها بمعدلات تحديث عالية. ^[162]

القيود والحلول

تزهر

يمكن أن تؤدي الاختلافات في جهد الأنود إلى اختلافات في السطوع في أجزاء من الصورة أو كلها ، بالإضافة إلى التفتح أو الانكماش أو تكبير الصورة أو تصغيرها. تؤدي الفولتية المنخفضة إلى التفتح والتكبير ، بينما تؤدي الفولتية الأعلى إلى العكس. ^{[378] [379]} بعض التفتح أمر لا مفر منه ، والذي يمكن رؤيته كمناطق ساطعة من الصورة التي تتوسع أو تشوه أو تدفع جانبًا المناطق المظلمة المحيطة بالصورة نفسها. يحدث التفتح لأن المناطق الساطعة بها تيار شعاع إلكتروني أعلى من مسدس الإلكترون ، مما يجعل الشعاع أوسع وأصعب في التركيز. يؤدي تنظيم الجهد الضعيف إلى انخفاض التركيز وجهد الأنود مع زيادة تيار شعاع الإلكترون. ^[253]

القبة

القبة هي ظاهرة موجودة في بعض أجهزة تلفزيون CRT حيث يتم تسخين أجزاء من قناع الظل . في أجهزة التلفزيون التي تعرض هذا السلوك ، يميل إلى الحدوث في المشاهد عالية التباين حيث يوجد مشهد مظلم إلى حد كبير مع بقعة ساطعة محلية واحدة أو أكثر. عندما يضرب شعاع الإلكترون قناع الظل في هذه المناطق ، فإنه يسخن بشكل غير متساو. يلتوي قناع الظل بسبب الاختلافات الحرارية ، مما يؤدي إلى إصابة مسدس الإلكترون بالفوسفور الملون الخاطئ وعرض الألوان غير الصحيحة في المنطقة المصابة. ^[380] يتسبب التمدد الحراري في تمدد قناع الظل بحوالي 100 ميكرون. ^{[381] [382] [383] [384]}

أثناء التشغيل العادي ، يتم تسخين قناع الظل إلى حوالي 80-90 درجة مئوية. ^[385] تسخن المناطق الساطعة من الصور قناع الظل أكثر من المناطق المظلمة ، مما يؤدي إلى تسخين غير متساوٍ لقناع الظل والتفاف (ازدهار) بسبب التمدد الحراري الناجم عن التسخين بسبب زيادة تيار حزمة الإلكترون. ^{[386] [387]} عادة ما يكون قناع الظل مصنوعًا من الفولاذ ولكن يمكن صنعه من Invar ^[167] (سبيكة من النيكل والحديد ذات التمدد الحراري المنخفض) حيث تتحمل بضعف إلى ثلاث مرات تيار أكثر من الأقنعة التقليدية دون ملاحظة التزييف ، ^{[162] [388] [61]} مع جعل تحقيق دقة CRT عالية الدقة أسهل. ^[389] يمكن تطبيق الطلاءات التي تبدد الحرارة على قناع الظل للحد من التفتح ^{[390] [391]} في عملية تسمى السواد. ^{[392] [393]}

يمكن استخدام الينابيع ثنائية المعدن في CRTs المستخدمة في أجهزة التلفزيون للتعويض عن الالتواء الذي يحدث عندما يسخن شعاع الإلكترون قناع الظل ، مما يتسبب في التمدد الحراري. ^[60] يتم تثبيت قناع الظل على الشاشة باستخدام قطع معدنية ^[394] أو سكة أو إطار ^{[395] [396] [397]} يتم دمجه في القمع أو زجاج الشاشة على التوالي ، ^[301] يحمل قناع الظل في حالة توتر لتقليل الالتواء (إذا كان القناع مسطحًا ، يتم استخدامه في شاشات كمبيوتر CRT ذات الشاشة المسطحة) والسماح بدرجة سطوع وتباين أعلى للصورة.

تتميز شاشات شبك الفتحة بأنها أكثر إشراقًا لأنها تسمح بمرور المزيد من الإلكترونات ، ولكنها تتطلب أسلاك دعم. هم أيضا أكثر مقاومة للالتواء. ^[162] تحتاج CRTs الملونة إلى جهد أنود أعلى من CRTs أحادية اللون لتحقيق نفس السطوع لأن قناع الظل يحجب معظم شعاع الإلكترون. لا تحجب أقنعة الفتحات ^[48] وخاصة شبكات الفتحة العديد من الإلكترونات مما ينتج عنه صورة أكثر إشراقًا لجهد أنود معين ، ولكن شبكة الفتحة CRTs أثقل. ^[167] تحجب أقنعة الظل ^[398] 80-85٪ ^{[386] [385]} من شعاع الإلكترون بينما تسمح شبكات الفتحة بمرور المزيد من الإلكترونات. ^[399]

الجهد العالي

يرتبط سطوع الصورة بجهد الأنود وحجم CRT ، لذلك يلزم وجود جهد أعلى للشاشات الأكبر ^[400] وسطوع الصورة الأعلى. يتم التحكم أيضًا في سطوع الصورة بواسطة تيار شعاع الإلكترون. ^[280] كما أن الفولتية العالية للأنود وتيارات حزمة الإلكترون تعني أيضًا كميات أكبر من الأشعة السينية وتوليد الحرارة لأن الإلكترونات لديها سرعة وطاقة أعلى. ^{[253] يتم استخدام} الزجاج المحتوي على الرصاص وزجاج الباريوم والسترونشيوم الخاص لمنع معظم انبعاثات الأشعة السينية.

بحجم

الحجم مقيد بجهد الأنود ، لأنه سيتطلب قوة عازلة أعلى لمنع الانحناء (تفريغ الهالة) والفقد الكهربائي وتوليد الأوزون الذي يسببه. يفرض وزن CRT ، الذي ينشأ من الزجاج السميك اللازم للحفاظ على الفراغ بأمان ، حدًا عمليًا على حجم CRT. ^[401] تزن شاشة Sony PVM-4300 CRT مقاس 43 بوصة 440 رطلاً (200 كجم). ^[402] تزن CRTs الأصغر حجمًا أقل بكثير ، على سبيل المثال ، تزن 32 بوصة CRTs حتى 163 رطلاً (74 كجم) و 19 بوصة تزن حتى 60 رطلاً (27 كجم). للمقارنة ، يزن تلفزيون بشاشة مسطحة مقاس 32 بوصة تقريبًا. 18 رطلاً (8.2 كجم) وجهاز تلفزيون بشاشة مسطحة مقاس 19 بوصة يزن 6.5 رطل (2.9 كجم). ^[403]

تصبح أقنعة الظل أكثر صعوبة مع زيادة الدقة والحجم. ^[389]

الحدود التي يفرضها الانحراف

في زوايا الانحراف العالية والدقة ومعدلات التحديث (نظرًا لأن الدقة العالية ومعدلات التحديث تتطلب ترددات أعلى بكثير ليتم تطبيقها على ملفات الانحراف الأفقي) ، يبدأ نير الانحراف في إنتاج كميات كبيرة من الحرارة ، بسبب الحاجة إلى تحريك شعاع الإلكترون بزاوية أعلى ، والتي بدورها تتطلب كميات أكبر من الطاقة بشكل كبير. على سبيل المثال ، لزيادة زاوية الانحراف من 90 إلى 120 درجة ، يجب أن يرتفع استهلاك الطاقة للنير أيضًا من 40 واط إلى 80 واط ، ولزيادته أكثر من 120 إلى 150 درجة ، يجب أن ترتفع قوة الانحراف مرة أخرى من 80 واط إلى 160 واط. ^[313] هذا عادة ما يجعل CRTs التي تتجاوز زوايا انحراف معينة ودقة ومعدلات تحديث غير عملية ، لأن الملفات ستولد الكثير من الحرارة بسبب المقاومة الناتجة عن تأثير الجلد ، وخسائر السطح والتيار الدوامي ، بالإضافة إلى خسائر أزمة الهستيريا في قلب مغناطيسي ، يذوب العزل في ملفات CRT و / أو ربما يتسبب في أن يصبح الزجاج الموجود أسفل الملف موصلًا (حيث تقل التوصيل الكهربائي للزجاج مع زيادة درجة الحرارة). تم تصميم بعض مقابض الانحراف لتبديد الحرارة الناتجة عن تشغيلها. ^{[166] [404] [330] [405] [406] [407]} تؤثر زوايا الانحراف الأعلى في CRTs الملونة بشكل مباشر على التقارب في زوايا الشاشة مما يتطلب دوائر تعويض إضافية للتعامل مع قوة وشكل حزمة الإلكترون ، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف واستهلاك الطاقة. ^{[408] [409]} تسمح زوايا الانحراف الأعلى لأنبوب CRT بحجم معين بأن يكون أقل نحافة ، ولكنها تفرض أيضًا ضغطًا أكبر على غلاف CRT ، خاصة على اللوحة ، بين اللوح والقمع وعلى القمع. يجب أن يكون القمع طويلًا بما يكفي لتقليل الضغط ، حيث يمكن تشكيل القمع الأطول بشكل أفضل ليكون له ضغط أقل. ^{[150] [410]}

تم إنتاج CRTs في فئتين رئيسيتين ، أنابيب الصور وأنابيب العرض. ^[65] تم استخدام أنابيب الصور في أجهزة التلفزيون بينما تم استخدام أنابيب العرض في شاشات الكمبيوتر. لم يكن لأنابيب العرض مسح زائد وكانت ذات دقة أعلى. تحتوي شاشات CRT لأنبوب الصورة على مسح زائد ، مما يعني عدم ظهور الحواف الفعلية للصورة ؛ هذا متعمد للسماح باختلافات الضبط بين أجهزة تلفزيون CRT ، مما يمنع ظهور الحواف الخشنة (بسبب التفتح) للصورة على الشاشة. قد يحتوي قناع الظل على أخاديد تعكس الإلكترونات التي لا تصطدم بالشاشة بسبب المسح الزائد. ^{[411] [162] كانت} أنابيب الصور الملونة المستخدمة في أجهزة التلفزيون تُعرف أيضًا باسم CPTs. ^[412]

CRTs أحادية اللون

CRT أحادي اللون بألمنيوم. الطلاء الأسود غير اللامع هو aquadag

نير الانحراف فوق عنق CRT أحادي اللون. لها زوجان من ملفات الانحراف.

إذا كان CRT عبارة عن CRT أبيض وأسود (أبيض وأسود أو أحادي اللون) ، فهناك مسدس إلكتروني واحد في الرقبة ويتم طلاء القمع من الداخل بألمنيوم تم تطبيقه عن طريق التبخر ؛ يبخر الألمنيوم في فراغ ويسمح له بالتكثف داخل أنبوب CRT. ^[223] يلغي الألمنيوم الحاجة إلى مصائد الأيونات ، وهو أمر ضروري لمنع احتراق الأيونات على الفوسفور ، بينما يعكس أيضًا الضوء المتولد عن الفوسفور باتجاه الشاشة ، وإدارة الحرارة وامتصاص الإلكترونات مما يوفر مسارًا رجوعًا لها ؛ كانت الأقماع سابقًا مطلية من الداخل بأكواداج ، حيث يمكن استخدامها مثل الطلاء ؛ ^[212] ترك الفوسفور بدون طلاء. ^[23] بدأ تطبيق الألمنيوم على CRTs في الخمسينيات من القرن الماضي ، حيث قام بطلاء الجزء الداخلي من CRT بما في ذلك الفوسفور ، والذي زاد أيضًا من سطوع الصورة نظرًا لأن الألومنيوم يعكس الضوء (الذي كان من الممكن أن يُفقد داخل CRT) باتجاه الخارج من CRT. ^{[23] [413] [414] [415]} في CRTs أحادية اللون بالألومنيوم ، يتم استخدام Aquadag في الخارج. يوجد طلاء ألومنيوم واحد يغطي القمع والشاشة. ^[223]

يتم دمج الغربال والقمع والرقبة معًا في مظروف واحد ، ربما باستخدام أختام المينا الرصاصية ، ويتم عمل ثقب في القمع الذي يتم تثبيت غطاء الأنود عليه ثم يتم تطبيق الفوسفور والأكواداج والألمنيوم بعد ذلك. ^[63] تستخدم CRTs أحادية اللون سابقًا مصائد أيونية تتطلب مغناطيسًا. تم استخدام المغناطيس لصرف الإلكترونات بعيدًا عن الأيونات الأكثر صعوبة في انحرافها ، مما يسمح للإلكترونات بالمرور مع السماح للأيونات بالتصادم في صفيحة معدنية داخل مسدس الإلكترون. ^{[416] [207] [370]} ينتج عن حرق الأيونات التآكل المبكر للفوسفور. نظرًا لأن انحراف الأيونات أصعب من انحراف الإلكترونات ، فإن حرق الأيونات يترك نقطة سوداء في وسط الشاشة. ^{[207] [370]}

كان المائي الداخلي أو طلاء الألمنيوم هو الأنود ويعمل على تسريع الإلكترونات نحو الشاشة ، وجمعها بعد اصطدامها بالشاشة أثناء العمل كمكثف مع طلاء aquadag الخارجي. تحتوي الشاشة على طلاء فوسفور موحد ولا يوجد قناع ظل ، من الناحية الفنية لا يوجد حد للدقة. ^{[417] [214] [418]}

قد تستخدم CRTs أحادية اللون مغناطيس حلقية لضبط توسيط حزمة الإلكترون والمغناطيس حول نير الانحراف لضبط هندسة الصورة. ^{[322] [419]}

• 

  أقدم CRT أحادي اللون ^[420] بدون ألومنيوم ، فقط aquadag

• 

  المدفع الإلكتروني ل CRT أحادي اللون

CRTs اللون

عرض مكبرة لقناع ظل بندقية دلتا اللون CRT

على اليسار: عرض مكبّر لثلاثيات الفوسفور المضمنة (قناع فتحة) CRT. على اليمين: منظر مكبّر لثلاثيات الفوسفور من طراز Delta-gun.

عرض مكبّر لشبكة فتحة العدسة (CRT) بلون Trinitron . يظهر سلك دعم أفقي رفيع.

ثلاثي CRT وأنواع القناع

أطياف مكونة من الفوسفور الأزرق والأخضر والأحمر في CRT المشترك

المدافع الإلكترونية المضمنة في تلفزيون CRT الملون

تستخدم CRTs الملونة ثلاثة أنواع مختلفة من الفوسفور الذي ينبعث منها الضوء الأحمر والأخضر والأزرق على التوالي. يتم تعبئتها معًا في شكل خطوط (كما هو الحال في تصميمات شبكة الفتحة ) أو مجموعات تسمى "الثلاثيات" (كما هو الحال في CRTs قناع الظل ). ^{[421] [422]}

تحتوي CRTs الملونة على ثلاثة مسدسات إلكترونية ، واحدة لكل لون أساسي (أحمر وأخضر وأزرق) مرتبة إما في خط مستقيم (في الخط) أو في تكوين مثلث متساوي الأضلاع (عادةً ما يتم إنشاء البنادق كوحدة واحدة). ^{[234] [315] [423] [424] [425]} (غالبًا ما يُطلق على التكوين المثلثي "دلتا-غون" ، بناءً على علاقته بشكل الحرف اليوناني دلتا Δ.) ترتيب الفوسفور هو مثل ذلك من مدافع الإلكترون. ^{[234] [426]} تمتص الشبكة أو القناع الإلكترونات التي من شأنها أن تصطدم بالفوسفور الخطأ. ^[427]

A قناع الظل يستخدم أنبوب لوحة معدنية مع فتحات صغيرة، وعادة في تكوين دلتا، وضعت بحيث شعاع الالكترون تضيء فقط الفسفور الصحيحة على وجهه من الأنبوب. ^[421] حجب جميع الإلكترونات الأخرى. ^[151] تُعرف أقنعة الظل التي تستخدم الفتحات بدلاً من الثقوب بأقنعة الفتحات. ^[428] الثقوب أو الفتحات مدببة ^{[429] [430]} بحيث تنعكس الإلكترونات التي تصطدم بالداخل من أي ثقب ، إذا لم يتم امتصاصها (على سبيل المثال بسبب تراكم الشحنة المحلية) ، بدلاً من الارتداد من خلال فتحة لضرب بقعة عشوائية (خاطئة) على الشاشة. نوع آخر من ألوان CRT (Trinitron) يستخدم شبكة فتحة من الأسلاك الرأسية المشدودة لتحقيق نفس النتيجة. ^[427] يحتوي قناع الظل على ثقب واحد لكل ثالوث. ^[234] قناع الظل عادة ما يكون 1/2 بوصة خلف الشاشة. ^[167]

كانت Trinitron CRTs مختلفة عن CRTs الملونة الأخرى من حيث أن لديها مسدس إلكترون واحد مع ثلاثة كاثودات ، وشبكة فتحة تسمح بمرور المزيد من الإلكترونات ، مما يزيد من سطوع الصورة (نظرًا لأن شبكة الفتحة لا تمنع العديد من الإلكترونات) ، وأسطواني عموديًا ، بدلاً من شاشة منحنية. ^[431]

توجد البنادق الإلكترونية الثلاثة في العنق (باستثناء Trinitrons) ويمكن فصل الفوسفور الأحمر والأخضر والأزرق على الشاشة بشبكة أو مصفوفة سوداء (تسمى الشريط الأسود بواسطة Toshiba). ^[62]

القمع مغطى بـ aquadag على كلا الجانبين بينما الشاشة بها طلاء ألومنيوم منفصل مطبق في فراغ. ^{[234] [166]} يحمي طلاء الألمنيوم الفوسفور من الأيونات ، ويمتص الإلكترونات الثانوية ، ويمنحها مسارًا للعودة ، ويمنعها من الشحن الكهروستاتيكي للشاشة مما يؤدي بعد ذلك إلى صد الإلكترونات وتقليل سطوع الصورة ، ويعكس الضوء من الفوسفور إلى الأمام ويساعد في إدارة الحرارة. إنه يعمل أيضًا كأنود CRT مع طلاء aquadag الداخلي. يتم توصيل الطلاء الداخلي كهربائيًا بقطب كهربائي من مسدس الإلكترون باستخدام زنبركات ، لتشكيل القطب الموجب النهائي. ^{[235] [234]} طلاء aquadag الخارجي متصل بالأرض ، ربما باستخدام سلسلة من الينابيع أو أحزمة تلامس الأكواداغ. ^{[432] [433]}

قناع الظل

يمتص قناع الظل أو يعكس الإلكترونات التي من شأنها أن تصطدم بنقاط الفوسفور الخاطئة ، ^[418] مما يتسبب في مشكلات نقاء اللون (تغير لون الصور) ، وبعبارة أخرى ، عند إعداده بشكل صحيح ، يساعد قناع الظل على ضمان نقاء اللون. ^[234] عندما تصطدم الإلكترونات بقناع الظل ، فإنها تطلق طاقتها على شكل حرارة وأشعة سينية. إذا كانت الإلكترونات تحتوي على الكثير من الطاقة بسبب جهد الأنود المرتفع جدًا على سبيل المثال ، يمكن لقناع الظل أن يتشوه بسبب الحرارة ، والتي يمكن أن تحدث أيضًا أثناء خبز الفرن تقريبًا. 435 درجة مئوية لختم مزيج التزجيج بين لوحة الواجهة وقمع CRT. ^{[398] [434]}

تم استبدال أقنعة الظل في أجهزة التلفزيون بأقنعة الفتحات في السبعينيات ، حيث تسمح أقنعة الفتحات بمرور المزيد من الإلكترونات ، مما يزيد من سطوع الصورة. يمكن توصيل أقنعة الظل كهربائيًا بأنود CRT. ^{[435] [48] [436] [437]} استخدم ترينيترون مسدسًا إلكترونيًا واحدًا به ثلاثة كاثودات بدلاً من ثلاثة مسدسات كاملة. عادةً ما تستخدم شاشات CRT PC أقنعة الظل ، باستثناء Trinitron من Sony و Mitsubishi's Diamondtron و NEC's Cromaclear ؛ يستخدم Trinitron و Diamondtron شبكات الفتحة بينما يستخدم Cromaclear قناع الفتحة. تحتوي بعض CRTs لقناع الظل على فوسفور لوني يكون قطره أصغر من أشعة الإلكترون المستخدمة لإضاءةها ، ^[438] بهدف تغطية الفوسفور بأكمله ، وزيادة سطوع الصورة. ^[439] يمكن ضغط أقنعة الظل في شكل منحني. ^{[440] [441] [442]}

صناعة الشاشات

لم يكن لدى CRTs ذات الألوان المبكرة مصفوفة سوداء ، والتي أدخلتها Zenith في عام 1969 ، وباناسونيك في عام 1970. ^{[439] [443] [182]} تقضي المصفوفة السوداء على الضوء المتسرب من فوسفور إلى آخر لأن المصفوفة السوداء تعزل الفوسفور نقاط من بعضها البعض ، لذا فإن جزءًا من شعاع الإلكترون يلمس المصفوفة السوداء. هذا ضروري أيضًا عن طريق تزييف قناع الظل. ^{[62] [438]} قد يستمر حدوث نزيف خفيف بسبب إلكترونات شاردة تضرب نقاطًا فوسفورية خاطئة. في حالة الدقة العالية ومعدلات التحديث ، لا يتلقى الفوسفور سوى كمية قليلة جدًا من الطاقة ، مما يحد من سطوع الصورة. ^[389]

تم استخدام عدة طرق لإنشاء المصفوفة السوداء ؛ طريقة واحدة غطيت الشاشة بمقاوم للضوء مثل مقاوم الضوء كحول البولي فينيل ثنائي الكرومات الذي تم تجفيفه وتعريضه ؛ تمت إزالة المناطق غير المكشوفة وتم طلاء الشاشة بأكملها في الجرافيت الغرواني لإنشاء فيلم كربون ، ثم تم استخدام بيروكسيد الهيدروجين لإزالة ما تبقى من مقاوم الضوء بجانب الكربون الموجود فوقه ، مما أدى إلى إنشاء ثقوب أدت بدورها إلى إنشاء المصفوفة السوداء . يجب أن يكون مقاوم الضوء من السماكة الصحيحة لضمان التصاق كافٍ بالشاشة ، بينما يجب التحكم في خطوة التعريض لتجنب الثقوب التي كانت صغيرة جدًا أو كبيرة مع حواف خشنة ناتجة عن حيود الضوء ، مما يحد في النهاية من الدقة القصوى للون الكبير CRTs. ^[438] تم بعد ذلك ملء الثقوب بالفوسفور باستخدام الطريقة الموضحة أعلاه. طريقة أخرى تستخدم الفوسفور المعلق في ملح الديازونيوم العطري الذي يلتصق بالشاشة عند تعرضه للضوء ؛ تم وضع الفوسفور ثم تعريضه حتى يلتصق بالشاشة مع تكرار العملية مرة واحدة لكل لون. ثم تم تطبيق الكربون على المناطق المتبقية من الشاشة مع تعريض الشاشة بأكملها للضوء لإنشاء مصفوفة سوداء ، وتم تطبيق عملية تثبيت باستخدام محلول بوليمر مائي على الشاشة لجعل الفوسفور والمصفوفة السوداء مقاومة للماء. ^[443] يمكن استخدام الكروم الأسود بدلاً من الكربون في المصفوفة السوداء. ^[438] تم استخدام طرق أخرى أيضًا. ^{[444] [445] [446] [447]}

يتم تطبيق الفوسفور باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية . الجانب الداخلي للشاشة مغطى بجزيئات الفوسفور المعلقة في ملاط ​​مقاوم للضوء PVA ، ^{[448] [449]} والذي يتم تجفيفه بعد ذلك باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء ، ^[450] مكشوفًا ، ومتطورًا. يتم التعرض باستخدام "منارة" تستخدم مصدر ضوء فوق بنفسجي مع عدسة مصحح للسماح لـ CRT بتحقيق نقاء اللون. يتم استخدام أقنعة الظل القابلة للإزالة مع مقاطع محملة بنابض كأقنعة ضوئية. تتكرر العملية بكل الألوان. عادة ما يكون الفوسفور الأخضر هو أول ما يتم تطبيقه. ^{[234] [451] [452] [453]} بعد تطبيق الفوسفور ، يتم خبز الشاشة لإزالة أي مواد كيميائية عضوية (مثل PVA التي تم استخدامها لترسيب الفوسفور) التي قد تبقى على الشاشة. ^{[443] [454]} بدلاً من ذلك ، يمكن تطبيق الفوسفور في غرفة مفرغة عن طريق تبخيرها والسماح لها بالتكثف على الشاشة ، مما يؤدي إلى تكوين طلاء موحد للغاية. ^[281] تم ترسيب الفوسفور في CRTs الملونة المبكرة باستخدام الطباعة بالشاشة الحريرية. ^[40] قد تحتوي الفوسفور على مرشحات لونية فوقها (تواجه العارض) ، وتحتوي على صبغة من اللون المنبعث من الفوسفور ، ^{[455] [361]} أو يتم تغليفها في مرشحات لونية لتحسين نقاء اللون والتكاثر مع تقليل الوهج. ^{[452] [437]} يؤدي التعرض الضعيف بسبب عدم كفاية الضوء إلى ضعف التصاق الفوسفور بالشاشة ، مما يحد من الدقة القصوى لشاشة CRT ، نظرًا لأن نقاط الفوسفور الأصغر المطلوبة للحصول على دقة أعلى لا يمكنها استقبال نفس القدر من الضوء نظرًا لصغر حجمها. ^[456]

بعد طلاء الشاشة بالفوسفور والألمنيوم وتركيب قناع الظل عليها ، يتم ربط الشاشة بالقمع باستخدام مزيج تزجيج زجاجي قد يحتوي على 65 إلى 88٪ من أكسيد الرصاص بالوزن. أكسيد الرصاص ضروري لكي يكون التزجيج في درجة حرارة انصهار منخفضة. قد يتواجد أكسيد البورون (III) أيضًا لتثبيت التزجيج ، باستخدام مسحوق الألومينا كمسحوق حشو للتحكم في التمدد الحراري للتزجيج. ^{[457] [196] [7]} يمكن وضع مزيج الفريت كعجينة تتكون من جزيئات فريت معلقة في أسيتات الأميل أو في بوليمر مع مونومر ألكيل ميثاكريلات مع مذيب عضوي لإذابة البوليمر والمونومر. ^{[458] [459]} ثم يتم خبز CRT في فرن فيما يسمى بخبز Lehr ، لمعالجة مزيج التزجيج ، وإغلاق القمع والغربال معًا. يحتوي مزيج التزجيج على كمية كبيرة من الرصاص ، مما يتسبب في احتواء CRTs الملونة على الرصاص أكثر من نظيراتها أحادية اللون. من ناحية أخرى ، لا تتطلب CRTs أحادية اللون التزجيج ؛ يمكن صهر القمع مباشرة في الزجاج ^[151] عن طريق صهر وربط حواف القمع والغربال باستخدام اللهب الغازي. يستخدم Frit في CRTs الملونة لمنع تشوه قناع الظل والشاشة أثناء عملية الصهر. لا يتم أبدًا إذابة حواف الشاشة وقمع أنبوب CRT. ^{[234] يمكن} وضع مادة أولية على حواف القمع والغربال قبل أن يتم وضع عجينة مزيج الفرش لتحسين الالتصاق. ^[460] يتكون مخبز Lehr من عدة خطوات متتالية تسخن ثم تبرد CRT تدريجيًا حتى تصل إلى درجة حرارة من 435 إلى 475 درجة مئوية ^[458] (قد تشير المصادر الأخرى إلى درجات حرارة مختلفة ، مثل 440 درجة مئوية) ^[461] بعد خبز الفرن ، يتم غسل CRT بالهواء أو النيتروجين لإزالة الملوثات ، ويتم إدخال مسدس الإلكترون وإغلاقه في عنق CRT ، ويتم تكوين فراغ في CRT. ^{[462] [257]}

التقارب والنقاء في اللون CRTs

نظرًا للقيود في دقة الأبعاد التي يمكن من خلالها تصنيع CRTs اقتصاديًا ، لم يكن من الممكن عمليًا بناء CRTs ملونة حيث يمكن محاذاة ثلاث حزم إلكترونية لضرب الفوسفور من اللون المعني بتنسيق مقبول ، فقط على أساس هندسي تكوين محاور مسدس الإلكترون ومواضع فتحة البندقية ، وفتحات قناع الظل ، وما إلى ذلك. يضمن قناع الظل أن شعاعًا واحدًا سيصطدم فقط ببقع من ألوان معينة من الفوسفور ، لكن الاختلافات الدقيقة في المحاذاة المادية للأجزاء الداخلية بين CRTs الفردية ستسبب اختلافات في المحاذاة الدقيقة للحزم من خلال قناع الظل ، مما يسمح لبعض الإلكترونات من ، على سبيل المثال ، الشعاع الأحمر بضرب ، على سبيل المثال ، الفوسفور الأزرق ، ما لم يتم إجراء بعض التعويض الفردي للتباين بين الأنابيب الفردية.

يعد تقارب الألوان ونقاء الألوان جانبين من جوانب هذه المشكلة الفردية. أولاً ، من أجل تقديم اللون الصحيح ، من الضروري أنه بغض النظر عن مكان انحراف الحزم على الشاشة ، فإن الثلاثة يصطدمون بنفس البقعة (ويمرون اسميًا من نفس الفتحة أو الفتحة) على قناع الظل. ^{[ التوضيح مطلوب ]} وهذا ما يسمى التقارب. ^{[463] بشكل} أكثر تحديدًا ، يُسمى التقارب في مركز الشاشة (مع عدم وجود مجال انحراف مطبق بواسطة نير) التقارب الثابت ، والتقارب على بقية مساحة الشاشة (خاصة عند الحواف والزوايا) يسمى ديناميكيًا التقارب. ^[168] قد تتقارب الحزم في وسط الشاشة ومع ذلك تبتعد عن بعضها البعض لأنها تنحرف نحو الحواف. سيقال أن مثل هذا CRT لديه تقارب ثابت جيد ولكن تقارب ديناميكي ضعيف. ثانيًا ، يجب على كل شعاع أن يضرب فقط الفوسفور من اللون الذي من المفترض أن يضربه دون غيره. هذا يسمى النقاء. مثل التقارب ، هناك نقاء ثابت ونقاء ديناميكي ، لهما نفس معاني "ثابت" و "ديناميكي" مثل التقارب. التقارب والنقاء بارامترات متميزة ؛ يمكن أن يكون CRT نقاوة جيدة ولكن تقارب ضعيف ، أو العكس. يؤدي التقارب الضعيف إلى ظهور "ظلال" ملونة أو "أشباح" على طول الحواف والمعالم المعروضة ، كما لو كانت الصورة على الشاشة مطبوعة بنقش غائر مع تسجيل رديء. يؤدي النقاوة الضعيفة إلى ظهور الكائنات على الشاشة بلون باهت بينما تظل حوافها حادة. يمكن أن تحدث مشاكل النقاء والتقارب في نفس الوقت ، في نفس أو مناطق مختلفة من الشاشة أو كليهما على الشاشة بأكملها ، إما بشكل موحد أو بدرجة أكبر أو أقل على أجزاء مختلفة من الشاشة.

"> تشغيل الوسائط

مغناطيس مستخدم في تلفزيون CRT. لاحظ تشويه الصورة.