图形显示功能部件阴极射线管(1)

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
极
聚 焦
聚
系焦
统
偏 转
方
系向
统
加 速
轰
电击
场
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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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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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。