图形显示功能部件阴极射线管(1)

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的像素个数。像素越密,
分辨率越高,图像越清
晰。分辨率取决于荧光 粉的粒度,屏的尺寸和
柱面、球面点距示意图
电子束的聚焦能力
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阴极射线管工作原理 -CRT
聚焦系统
• 电子束离开控制栅极后,变细到一个点源,再发
散,一直到聚焦开始作用的方.由此开始向前收 敛,到屏幕时又成一个小点,完成聚焦作用。
• 控制栅极相对于阴极的电位越低,通过小孔逃逸的
电子越少,如果电位低到一定程度,电子束电流密
度接近0,达到这种情况的电流叫截止电压,其值一
般在-20~-1000v。
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阴极射线管工作原理 -CRT
加速结构
电子束要获得足够的能量,在轰击荧光物质 时能产生可见光点,就需要通过加速结构提高电 子的速度。
阴电 极子
控电 制子
栅束

聚 焦

系焦

偏 转

系向

加 速

电击

荧 光 屏
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阴极射线管工作原理 -CRT
荧光物质发光原理:
其在高速电子的轰击下发生电子跃迁,即电 子吸收能量从低能态变为高能态。由于高能态很 不稳定,在很短时间内,电子重新回到低能态, 这时将发出荧光,屏幕上的那一点就会亮。
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3
阴极射线管工作原理 -CRT
结构原理
• CRT是一内部抽成真空的玻璃锥体。 • 其基本工作原理是:
一些物质在电子轰击下发射磷光的特性 电磁场对电子运动实施控制的效应
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CRT的组成
• 阴极:加热时发射电子
• 控制栅极:对发射电子多少实施控制
• 加速结构:使电子形成高速度射速
• 聚焦系统:使电子束轰击荧屏聚集成细点
计算机图形显示技术
第三讲 图形显示功部件
阴极射线管工作原理
• 阴极射线管 • 荧光屏的基本特性
彩色显像管工作原理
• 三基色原理 • 荫罩式射线管
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2
阴极射线管工作原理 -CRT
CRT(Cathode Ray Tube)又称电子束器件,一般 利用电磁场产生高速、经过 聚焦的电子束,偏转到屏幕 的不同位置,轰击屏幕表面 的荧光材料而产生可见图形。
压的平方根。
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阴极射线管工作原理 -CRT
聚焦系统
• 作用是使电子束轰击荧光物质时,只限在很
小的一点上发出辉光,以保证图形和符号的
ห้องสมุดไป่ตู้
清晰。
• 聚焦系统的好坏直接影响显示装置分辨率的
高低。
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阴极射线管工作原理 -CRT
聚焦系统
• 分辨率(resolution)指
的是显示设备所能表示
-CRT
圆筒状,它套在
灯丝
阴极外面 ,圆筒的中
间开有一个金属小孔
这个圆筒比阴极的电
阴极
控制栅极
位要低,它排斥电子,除少数电子通过底部的
孔逃脱外,大多数仍留在控制栅极内。
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阴极射线管工作原理
控制栅极
-CRT
• 在CRT中作用是:
(1)控制电子束的电流密度
(2)使从阴极飞出的电子聚焦成能穿过控制栅极 小孔的细束。
不会持续很久,要保持显示稳定的画面,必 须不断地发射电子束。
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阴极射线管工作原理 -CRT
阴极
呈小圆筒状 ,圆筒表面涂有氧化物(氧化钡、 氧化锶、氧化钍)能在受热时发射电子,圆筒内 有灯丝,能把阴极加热到高温(1000~3000oC) 使其发射出电子。
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阴极射线管工作原理
控制栅极(调制级)
• 偏转系统:使电子束在屏幕上随意移动
• 荧光屏:电子束轰击时可编发辑版出光辉
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阴极射线管工作原理
-CRT
工作原理
由阴极放出的电子通过控制栅极后变成电子束, 该电子束在聚焦系统的作用下进一步聚焦,形成很 细的束,然后在超高压电场(通常为15000—20000V) 的加速下轰击屏幕表面的磷光体从而发光。
运动方向偏转(受洛伦兹力),
偏转方向与电子运动及磁力线方
向垂直
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电磁聚焦产生的电磁场
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聚焦系统
电磁聚焦
• 电磁场的轴向分量会对不完全平行于管颈中心轴方
向运动的电子,产生一个圆周运动的分量
• 这个圆周运动的分量与沿轴向的电子速度的合成,
使电子运动的轨迹变成一条拉长的螺旋线
轨电 迹子
运 动
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偏转系统
• 作用是电子束在聚焦后,使其打在荧光屏指定的位
置上。它的构造总是由X方向偏转和Y方向偏转组成
• 偏转系统通常可分为:静电偏转和电磁偏转。
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偏转系统
• 静电偏转
由图可见,在靠近管 颈处,有两组转板,X 为水平方向,Y为垂直 方向,当电子束通过 时,将在静电场的作 用下,先后在X和Y方 向进行偏转,最终打 到荧光屏的相应位置。
• 静电偏转灵敏度计算公式如下:
tan Lu d 2Du a
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偏转系统
-偏转灵敏度
• 静电偏转灵敏度
其中, u d 为偏转电压, u a 为加速电压。
结论:
• 加速电压 u a 增加,偏转灵敏度降低 • 加速电压 u a 固定时,偏转灵敏度只和结构参数有关
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偏转系统 -偏转灵敏度
• 聚焦系统分为:静电聚焦和电磁聚焦。
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聚焦系统
• 静电聚焦
是利用静电场对电子的效应,来改变电子运动的 方向,使电子束产生折射或弯曲。
_
+
+
电子轨迹
_
+
+
聚焦场
静电聚焦产生的场 可编辑版
电子束折射过程 17
聚焦系统
电磁聚焦
• 它的结构是在CRT的管颈上套一
个窄线圈
• 运动着的电子,经过电磁场发生
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阴极射线管工作原理 -CRT
加速结构
v1
v2
电子由控制栅极出 来,穿过第二栅极的小 孔,被其间的强静电场 加速,然后电子束高速 通过第二阳极上的小孔。
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E(加速电压)
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阴极射线管工作原理 -CRT
加速结构
• 电子束的速度和加速电压的关系:
• 结论:电子束能到达的速度正比于加速电
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聚焦系统
电磁聚焦
• 洛伦兹力只能改变电子运动的方向,使运动轨迹弯
曲,而不会使运动速度绝对值改变。这使得电磁场
适合电子束的偏转。
• 只要所有这样运动的电子的射束弯曲成螺旋线行,
并通过管子中心轴线与屏幕的交点,就可达到完全
聚焦。
• 所以通常电磁聚焦比静电聚焦效果好。
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阴极射线管工作原理 -CRT
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偏转系统
电磁偏转
由图可见,在管颈位 置有两个线圈X和Y, 电子束经过X线圈和Y 线圈组成的磁场时受 到洛伦兹力的作用, 而在X和Y方向发生偏 转,从而打到荧光屏 的相应位置。
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阴极射线管工作原理
偏转灵敏度
-偏转系统
• 一个小信号加入偏转系统后能把电子束偏转一个多
大角度的能力。
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