阴极射线管
阴极射线管原理
阴极射线管原理
阴极射线管原理是一种理论，用于描述固体物理学中的电子学特性，以及阴极射线管的实际操作。
它是电子器件中应用最广泛的机构，可以用来放大信号，发出橙红色的阴极射线管内部电子束，以及在计算机中发出脉冲信号，测量温度等等。
电子学特性可以用一个基本模型来概括。
在电容中，电荷被存储在一个物理的结构当中，它的大小是由电场的关系和物体的质量大小决定的，而电子学特性则由相互作用的电子影响着。
电子能量等级分布，由通switch输入一定的电压，在能量的第一段将有一系列的电子从原子内部甩出，从而形成阴极射线管内部的电子流。
在阴极射线管的实际操作中，电子施加一个横向电场，把电子流向物体尖端，将电子聚集在物体上，形成被称为电子束的储存能量，这将影响到射线管的发射行为，由此进而产生放大信号，发出灯泡的橙红色的光，也可以用来在计算机中发出脉冲信号和测量温度等应用。
当串联电容和电阻，可以使信号在电容上积累和放电，这样就可以产生持续的信号，也可以利用电子信号和测量温度等应用。
阴极射线管原理是一种重要的物理概念，它通过电荷和电子之间的关系了解了阴极射线管的工作原理和电子学特性。
它也是实现放大信号，发射光，检测温度等应用必不可少的一种理论化平台，它的应用有着极大的潜力。
阴极射线管原理
阴极射线管原理
阴极射线管是一种由玻璃制成的真空管，主要用于生成和控制电子流。
它是电子显像设备，如电视机和计算机显示器的核心部件。
阴极射线管的原理基于热电子发射现象，在封闭的真空环境中，阴极表面被加热，使其释放出自由电子。
这些自由电子受到阴极的负电场的作用，被加速向阳极移动。
阳极上设有一个小孔，只允许电子束通过，并将其聚焦成一细束。
电子束通过这个小孔后，经过一系列聚焦、偏转和加速装置的控制，最终照射到屏幕上。
屏幕上涂有荧光物质，当电子束击中荧光屏时，荧光物质被激发，发出可见光。
根据电子束的位置和强度控制，屏幕上就能呈现出图像和文字。
阴极射线管的聚焦、偏转和加速装置通过电场和磁场的作用实现。
聚焦装置通过调节电场的大小，使电子束在通过时保持一定的直径。
偏转装置则通过施加不同的电压和磁场来控制电子束的路径，从而使其扫描整个屏幕。
加速装置则通过增加阳极的电压，增加电子束的速度，从而增强图像的亮度。
总的来说，阴极射线管利用热电子发射、电场和磁场的协同作用，实现了电子束的生成、控制和聚焦，从而产生高速扫描的电子束，并将其投影到屏幕上，使得图像和文字得以显示。
阴极射线管的工作原理
阴极射线管的工作原理阴极射线管是一种使用阴极射线技术进行显示或放大的电子设备。
它由一个玻璃或金属外壳、一个阴极和一个阳极组成。
阴极射线管的工作原理如下：首先，在阴极射线管内部有一个被称为阴极的电极。
阴极由一个带有热电子发射材料的金属被覆盖而成。
当阴极加热时，热能会使得金属表面的电子获得足够的能量，从而跳出金属表面，形成一个电子云，被称为电子束。
接下来，电子束被一个带有孔洞的阳极电极聚焦和加速。
阳极由一个金属网格构成，当正极电压施加在上面时，它会产生一个电场，将电子束聚焦到一个细小的点，形成一个高速电子流。
然后，电子流通过阴极射线管内的偏转系统。
偏转系统通常由两对电极组成，被称为偏转板和偏转线圈。
由于电子带有负电荷，当电子束通过偏转线圈时，它们会受到电磁力的作用，从而改变方向。
最后，电子束击中屏幕。
屏幕通常由一个覆盖着荧光物质的玻璃和一个用于控制光强的透明膜组成。
当电子击中屏幕时，荧光物质会发出可见光，形成图像。
在阴极射线管的工作过程中，还有一些重要的因素需要考虑。
其中之一是电子束的聚焦问题。
为了得到清晰的图像，必须将电子束聚焦在屏幕上的一个小点上。
通过控制阳极电压和阳极电流，可以调整电子束的聚焦范围。
另一个重要因素是偏转系统的工作。
通过控制偏转板和偏转线圈的电压和电流，可以精确控制电子束的位置，从而在屏幕上形成图像。
阴极射线管的应用非常广泛。
它被广泛用于电视、计算机显示器和示波器等电子设备中。
在电视和计算机显示器中，阴极射线管可以将电子束聚焦在屏幕上的不同位置，从而形成图像的各个像素。
在示波器中，阴极射线管可以显示电子在时间上的变化，从而帮助工程师分析电路中的信号。
阴极射线管的工作原理是电子物理学的重要应用之一。
通过理解阴极射线管的工作原理，我们可以更好地理解电子的性质和行为，同时也可以更好地理解和应用阴极射线管。
阴极射线管的工作原理中，还存在着一些细节和问题需要进一步探讨。
首先是阴极射线管中的层压结构。
阴极射线管
注意
关于电极电压有一点要特别注意：通常最后的阳极要接地以使偏转板不会处于高压附近，错误的方法会引起 光点漂移，甚至在某些情况中导致危险。示波管阴极末端处在相对于地几千伏的负电势上，它取决于示波管的零 点。因此，当示波管工作时，阴极、阴极加热装置，加热装置的电流变压器线圈，以及聚焦阳极（A2）对于操作 者而言是危险的。所以这些部件的相应旋钮中间都必须绝缘，始终保持与高压电源隔离。
显示器
阴极射线管显示器阴极射线管显示器（CRT），是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术，具有技术成熟、 图像色彩丰富、还原性好、全彩色、高清晰度、较低成本和丰富的几何失真调整能力等优点，主要应用于电视、 计算机显示器、工业监视器、投影仪等终端显示设备。阴极射线管显示器（CRT）是一种使用阴极射线管 (Cathode Ray Tube)的显示器，主要有五部分组成：电子枪(Electron Gun)，偏转线圈(Deflection coils)， 荫罩(Shadow mask)，荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。它是应用最广泛的显示器之一，CRT纯平显示器具有可 视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等LCD显示器难以超越的 优点，而且CRT显示器价格要比LCD显示器便宜不少。
种类
1.磁场偏向型：以磁场令电子束产生偏向，产生磁场的偏向线圈附加在阴极射线管颈部外侧。电视机使用此 种方式的显像管。
2.电场偏向型：以电场令电子束产生偏向，产生电场的偏向极板内建在阴极射线管内部。示波器使用此种方 式的显像管，以利应付不同的扫描频率，但此方式需要较长的管身。
3.威廉士管：具有记忆保持功能的特殊阴极射线管。
实验室
实验室通常使用静电偏转式示波管，它的旁热式阴极需要1A的电流、4或6．3V的电压。阴极被离得较远的顶 部开孔的圆柱形金属筒罩着，圆筒相对于阴极加上负电势，电子受到它的排斥、形成通过小孔的电子束。这个圆 筒电极称为栅板或屏蔽栅，改变栅极电位能控制阴极发射电子，于是就改变了光点的辉度。相应的控制旋钮标记 为“辉度”。
crt的组成
crt的组成
CRT（阴极射线管）是一种电子显示器件，由玻璃外壳、阴极、阳极、聚焦极以及偏转极等组成。
它是电视、计算机显示器等设备中最重要的部件之一。
1. 玻璃外壳：CRT的外壳主要由玻璃制成，具有良好的密封性能，可以防止电子泄漏和外界干扰。
玻璃外壳还可以保护CRT内部的电子元件免受外界的损害。
2. 阴极：CRT的阴极是产生电子的部分。
当阴极受到加热时，会释放出大量的电子。
这些电子经过加速后，会形成电子束并射向阳极。
3. 阳极：CRT的阳极是电子束的目标地点。
当电子束射向阳极时，会产生强烈的光和热能。
阳极还具有收集电子束的功能，使其能够转化为可见的图像。
4. 聚焦极：CRT的聚焦极用于控制电子束的聚焦程度。
它可以调整电子束的大小和形状，以确保图像的清晰度和稳定性。
5. 偏转极：CRT的偏转极用于控制电子束的运动轨迹。
它可以根据输入信号的变化，使电子束在屏幕上形成不同的图案和图像。
CRT的工作原理是通过控制电子束的聚焦和偏转来显示图像。
当电子束射向屏幕时，它会与屏幕上的荧光物质发生碰撞，从而产生亮点。
通过控制电子束的位置和强度，可以在屏幕上形成各种图案和
图像。
CRT具有诸多优点，如色彩鲜艳、对比度高、反应速度快等。
然而，随着液晶显示器等新型显示技术的出现，CRT逐渐退出了市场。
尽管如此，CRT仍然是一项重要的技术成果，为显示技术的发展做出了重要贡献。
crt阴极射线管的工作原理
crt阴极射线管的工作原理
CRT（Cathode Ray Tube）阴极射线管是一种用于显示图像的电子管，广泛应用于电视和计算机显示器等设备中。
其工作原理如下：
1. 阴极发射电子：CRT管内有一个阴极，通常由一条热电子发射丝构成。
当阴极受到一定电压加热时，发射丝上的电子会被激发出来，形成一束电子流。
2. 电子加速：CRT管内还有一个阳极，即屏幕。
阳极上施加了一个具有较高电压的正电场，当电子流进入阳极区域时，它们会受到阳极电场的吸引，从而加速。
3. 阴极射线产生：经过加速后，电子流进入一个称为聚焦极的区域。
聚焦极周围有一组称为聚焦环的环状磁铁。
这些磁场通过同心地围绕聚焦极使得电子流聚焦成一束。
4. 扫描电子束：聚焦电子束之后，它进一步进入另一个称为偏转系统的区域。
偏转系统中包括两对垂直的偏转板，通过施加不同的电压来控制电子束的水平和垂直方向的偏转。
这可以根据需要在屏幕上生成不同位置的电子束。
5. 显示图像：电子束进入CRT管的玻璃屏幕区域，屏幕内涂有一层荧光物质。
当电子束撞击荧光物质时，它会激发荧光，产生可见的光亮点。
由于电子束在屏幕上进行扫描，所以可以在屏幕上生成整个图像。
总结起来，CRT阴极射线管的工作原理是，通过加热阴极发射电子，然后加速电子束并进行聚焦。
接着通过偏转系统控制电子束的位置，最后电子束撞击屏幕上的荧光物质产生可见的图像。
《阴极射线管》课件
阴极射线管的发展历程
1
192 2 年
2
阴极射线管被首次应用于电视领域，开创了
电子显像的时代。
3
1 897年
卡尔·弗朗茨发现了阴极射线，为阴极射线 管的研究奠定了基础。
1 947年
发展出了彩色阴极射线管，进一步完善了图 像显示的质量。
《阴极射线管》PPT课件
本课程目标旨在深入了解阴极射线管，从定义、工作原理、结构和部件、应 用领域、发展历程以及优缺点等多个方面全面介绍。
阴极射线管的定义
阴极射线管指的是利用电子束通过真空管来产生或控制电子束的一种装置。 它是电子显像领域中重要的一部分。
阴极射线管的工作原理
阴极射线管通过加热阴极，使其释放出电子，然后通过一系列的磁场和电场 控制，将电子加速进入屏幕，从而形成可见的图像。
阴极射线管的优缺点
1 优点
高亮度、高对比度、响应速度快
2 缺点
体积庞大、能耗高、色彩还原有限
总结和展望
阴极射线管在现代科技中有着广泛的应用，但它的发展还远未结束。未来，我们可以期待更小巧、更高分辨率的显 示技术的出现。
极射线管的结构和部件
电子枪
电子枪包括阴极、阳极和聚焦极等部件，用于产生 和控制电子束。
荧光屏
荧光屏是用来显示电子束所产生的图像，由荧光物 质涂覆在玻璃表面上。
磁偏转系统
磁偏转系统使用磁场将电子束导引至屏幕的正确位 置。
控制电路
控制电路用于控制电子束的强度、聚焦和偏转等参 数。
阴极射线管的应用领域
阴极射线管
阴极射线管（Cathode ray tube，CRT），因为最广为人知的用途是用于构造显示系统，所以俗称显像管，它是利用阴极电子枪发射电子，在阳极高压的作用下，射向萤光屏，使萤光粉发光，同时电子束在偏转磁场的作用下，作上下左右的移动来达到扫描的目的。
早期的CRT 技术仅能显示光线的强弱，展现黑白画面。
而彩色CRT 具有红、绿色和蓝色三支电子枪，三支电子枪同时发射电子打在屏幕玻璃上磷化物上来显示颜色。
阴极射线管是由克鲁克斯首创，所以又被称为克鲁克斯管。
由于它笨重、耗电，所以在部分领域正在被轻巧、省电的液晶显示器取代。
液晶（Liquid Crystal，简称LC）是相态的一种，因为具有特殊的理化与光电特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。
人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固，较为生疏的是等离子和液晶。
液晶相要具有特殊形状分子组合始会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。
液晶的定义，现在以放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。
而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。
同时具有两种物质的液晶，是以分子间力量组合的，它们的特殊光学性质，又对电磁场敏感，极有实用价值。
液晶的历史在1850年，普鲁士医生鲁道夫·菲尔绍（Rudolf Virchow）等人发现神经纤维的萃取物中含有一种不寻常的物质。
1877年，德国物理学家奥托·雷曼（Otto Lehmann）运用偏光显微镜首次观察到了液晶化的现象，但他对此现象的成因并不了解。
奥地利布拉格德国大学的植物生理学家斐德烈·莱尼泽在1883年3月14日（Friedrich Reinitzer）借由在植物内加热安息香酸胆固醇酯（Cholesteryl Benzoate）研究胆固醇，观察到胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现。
该物质在145.5℃时熔化，产生了带有光彩的混浊物，温度升到178.5℃后，光彩消失，液体透明。
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二、扭曲向列型液晶显示（TN-LCD ） 1. 工作原理
白底黑字显示——正显示 黑底白字显示——负显示
扭曲向列液晶产生旋光特性必须满足以下条件：
2/λ>>∆⋅n d
其中△n 是液晶材料的折射率各向异性，d 是液晶盒的间距，λ为入射光波长，一般的TN-LCD 液晶盒取d=10μm 。
2. TN-LCD 的电光特性
阈值电压V th ——透射率为器件最大透射率的90%（常白型）或10%（常黑型）所对应的电压有效值，V th 是和液晶材料有关的参数，对于TN-LCD ，大约在1—2V 之间。
饱和电压V sat ——透射率为器件最大透射率的10%（常白型）或90%
（常黑型）所对应的电压有效值。
陡度γ——th
sat V V =γ
γ决定器件的多路驱动能力和灰度性能。
陡度越大，多路驱动能力越强，但灰度性能下降，反之亦然。
1
0.80.60.2
0.4
10
T T
LCD 的对比度是在恒定环境照明条件下显示部分亮态与暗态的亮度之比，由于偏离显示板法线方向不同角度入射到液晶盒的光，遇到不同的液晶分子排列形态，造成有效光学延迟量的不同；因此不同视角下对比度就不同，甚至可能出现暗态的透射率超过亮态透射率的情况，即出现对比度反转。
液晶器件电光效应的瞬态响应特性通常用三个常数表征：延迟时间
d
τ，定义为加上电压后透光率达到最大值10%时的时间；上升时间r τ，定
义为透光率从10%增加到90%所用的时间；下降时间f τ，定义为透光率从90%下降到10%所用的时间。
目前普通TN-LCD 的响应时间在80ms 左右。
相对透光率
0.11.00.9
电压V S
3. TN-LCD 的驱动
LCD 的驱动有如下一些特点：
（1）为防止施加直流电压使液晶材料发生电化学反应从而造成性能不可逆的劣化，缩短使用寿命，必须用交流驱动，同时应减小交流驱动波形不对称产生的直流成分；
（2）驱动电源频率低于数千赫兹时，在很宽的频率范围内LCD 的透光率只与驱动电压有效值有关而与电压波形无关；
（3）驱动时LCD 像素是一个无极性的容性负载。
TN-LCD 液晶显示的电极：段型电极、矩阵型电极 TN-LCD 驱动方式：静态驱动、矩阵寻址驱动
静态驱动——在需要显示的时间里分别同时给所需显示的段电极加上驱动电压，直到不需要显示的时刻为止。
静态驱动的对比度较高，但使用的驱动元器件较多，因此只用于电极数量不多的段式显示。
矩阵寻址驱动——TN-LCD 的矩阵寻址驱动实际上是一种简单矩阵（或无源矩阵）驱动方式，即把TN-LCD 的上下基板上的ITO 电极做成条状图形，并互相正交，行、列电极交叉点为显示单元，称为像素。
按时间顺序逐一给各行电极施加选通电压，即扫描电压，选到某一行时各列
电极同时施加相应于该行的信号电压，行电极选通一遍，就显示出一帧信息，若行电极数为N ，每一行选通的时间只有一帧时间的1/N ，称1/N 为该矩阵寻址的占空比，占空比越小，每行在一帧时间内实际显示的时间所占的比例越小。
(b)
X 1X 2
TN-LCD 简单矩阵驱动的问题：
交叉效应
扫描行数增加，占空比下降
三、超扭曲向列型液晶显示（STN-LCD ）
STN-LCD 利用了超扭曲和双折射两个效应，是基于光学干涉的器件。
黄绿色背景上写黑字——黄模式 在蓝色背景上写灰字——蓝模式
振片
液晶盒
椭圆偏光
线偏光
暗态
偏振
片
双盒补偿法（DSTN）、补偿膜法（FSTN）
玻璃基板
液晶
玻璃基板
行电极(ITO)
绝缘膜
取向膜
绝缘膜
列电极(ITO)
彩色滤光器
补偿膜
偏振片
四、有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）
有源矩阵液晶显示采用了像质最优的扭曲向列型液晶显示材料。
有源矩阵液晶显示根据有源器件的种类分为二端型和三端型两种：二端型以MIM（金属-绝缘体-金属）二极管阵列为主
三端型以薄膜晶体管（TFT）为主。
1. 二端有源矩阵液晶显示
数据信号线
时间信号线
MIM
R LC
R MIM
2. 三端有源矩阵液晶显示
巨微电子学（Giant Microelectronics）。
3. LCD的背光源
LCD可以在反射、透射或者透反射模式下工作，但为了实现高对比度的全色显示，往往选择在透射模式下工作，这就需要外照光源。
这种光源一般置于液晶盒背后，称为LCD的背光源。
目前采用的背光源主要有三种：热阴极荧光灯（HCFL），冷阴极荧光灯（CCFL）和电致发光板。
漫光板
导光板（透明聚丙烯）。