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。
阴极射线管演示洛仑兹力
阴极射线管演示洛仑兹力
【实验目的】
演示运动电荷在磁场中受到的洛仑兹力。
【实验原理】
阴极射线管是设有阴极和阳极的高真空玻璃管，阴阳极之间加上高电压时，从阴极发射电子，经其中的铝板狭缝而成电子束。
电子束打在斜置于电子束放电通道的铝板上，因铝板上涂了少许荧光粉，电子束的径迹就通荧花而显示出来。
在用磁铁靠近阴极射线管时，阴极射线（电子束）在洛仑兹力的作用下发生偏转，表现为径迹的偏转，以此来演示磁场对电子束的作用。
【实验操作与现象】
1.将感应线圈的初级线圈接直流电源9伏，次级接阴极射线管。
2.接通电源，按下感应圈的开关，转动调节螺丝，使断续器工作，感应圈就有高压输出。
当阴极射线管两端的高压极性正确，即可看到荧光屏上出现一条亮线，这是电子从阴极射向阳极的运动轨迹。
当所加的高压极性不正确时，荧光屏上的荧光杂乱无章，须将感应圈的转换开关倒向另一边。
有的感应圈上没有转换开关，则可先切断电源，然后将感应圈的两输入接线（或输出接线）头交换。
未加磁场时，荧光屏上的亮线是直线。
3.用马蹄铁型磁铁靠近阴极射线管。
对于如图所示的电子径迹，如磁铁N极在管前端，S极在管后侧，可观察到电子束向上偏转，反之向下偏转。
现象说明运动电荷在磁场中受到力的作用，这种力称为洛伦兹力。
4.试验完毕，先选松调节螺丝，再切断电源。
【注意事项】
切勿靠近感应圈上的高压部分，以免受到电击。
《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
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第二章 电光信息转换 图2.4.1-1 单色CRT
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§2.4.1 基本结构与工作原理
彩色CRT采用荫罩型结构，如图2.4.1-2所示。彩 色CRT是通过红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色组合产生彩
色视觉效果。
提耳 阳极 偏转磁轭 PCM 颈部 电子枪 金属覆层（AI膜）
第二章 电光信息转换
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§2.4.3 CRT显示器的驱动与控制
§2.4.3 CRT显示器的驱动与控制
一、扫描方式
文字及图象画面都是由一个个称为像素的点构成
的，使这些点顺次显示的方法称为扫描。一般CRT的
电子束扫描是由偏转磁轭进行磁偏转控制的。
光栅扫描方式在垂直方向是从左上向右下的顺序 扫描方式，由扫描产生的水平线称为扫描线，按该扫
R G B
防爆箍
荧光体
阴罩（选色电极） 屏幕玻璃 内部导电膜 地磁场屏蔽罩 框架 支持架
图 2.4.1-2 彩色CRT 第二章 电光信息转换
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§2.4.1 基本结构与工作原理
荧光屏上的每一个像素由产生红(R)、绿 (G)、蓝 (B) 的三种荧光体组成，同时电子枪中设有 3 个阴极，
石墨层 灯丝 阴极 加速极 第三阳极
石墨层
灯丝
阴极 加速极 聚焦极
(a) 三极电子枪
(b) 四极电子枪
图2.4.2-1 电子枪示意图
第二章 电光信息转换
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§2.4.2 主要单元
二、荧光屏
对荧光粉的性能要求是：发光颜色满足标准白色、 发光效率高、余辉时间合适以及寿命长等。 荧光粉的 发光效率 是指每瓦电功率能获得多大
同步处理电路
垂直振荡电路
水平振荡电路
水平驱动电路
高压驱动电路
高压输出电路
第二章 电光信息转换 图2.4.3-4 CRT 显示器驱控器的电路
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§2.4.4 CRT的特点及应用
§2.4.4 CRT的特点及应用
一、CRT的特点
二、CRT的应用
第二章 电光信息转换
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§2.4 阴极射线管
§2.4 阴极射线管 §2.4.1 基本结构与工作原理 §2.4.2 主要单元 §2.4.3 CRT显示器的驱动与控制
§2.4.4 CRT的特点及应用
第二章 电光信息转换
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§2.4.1 基本结构与工作原理
§2.4.1 基本结构与工作原理
单色CRT(cathode ray tube)的结构。主要 由 4 部分组成：圆锥形玻壳；玻壳正面用于显 示的荧光屏；封入玻壳中发射电子束用的电子 枪系统；位于玻壳之外控制电子束偏转扫描的 磁轭。
的发光强度。
荧光粉的余辉特性是指这样一种性质：电子束轰 击荧光粉时，荧光粉的分子受激而发光，当电子束的
轰击停止后，荧光粉的光亮并非立即消失，而是按指 数规律衰减，这种特性称为余辉特性。
屏幕的亮度取决于荧光粉的发光效率、余辉时间 及电子束轰击的功率。 第二章
电光信息转换
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1 2 3 4 5 6 7
7b 7ˊ 1ˊ 2ˊ 3ˊ 4ˊ 5ˊ 6ˊ 7a
(a) 顺序扫描方式 (b) 飞越扫描方式 图2.4.3-1 CRT扫描方式
行 扫 描 场 扫 描 1 3 5 7 2 4 6 1 t
t 奇数场 偶数场
图2.4.3-2 7行光栅的行扫描与场扫描波形
第二章 电光信息转换
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§2.4.3 CRT显示器的驱动与控制
三、CRT显示器驱控器的电路构成
CRT 显示器驱控器的电路，如图 2.4.3-4 所示，主 要包括视频电路、偏转电路、高压电路、电源电路等 基本电路，以及所选择的动态聚焦电路、水平偏转周 波数切换电路等。
偏转线圈 视频放大电路 CRT 电极电路 垂直驱动电路 垂直输出电路 水平输出电路
描线的条件决定显示器垂直方向的图像分辨率。如图 2.4.3-1 所示，光栅扫描方式中有顺序扫描（逐行扫描） 方式和飞越扫描（隔行扫描）方式。
第二章 电光信息转换
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§2.4.3 CRT显示器的驱动与控制
1 2 3 4 5 6 7
1ˊ 2ˊ 3ˊ 4ˊ 5ˊ 6ˊ 7ˊ
2.4.1-2
PS
荧光体 屏幕玻璃
荫罩 L
第二章 电光信息转换 图2.4.1-3 荫罩与荧光面间的关系
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§2.4.2 主要单元
§2.4.2 主要单元
一、电子枪
下面参考图2.4.2-1对电子枪的结构和各部分的作用 进行介绍。
栅极 第二阳极 玻璃
栅极 第二、四阳极 玻璃
分别发射电子束，轰击对应的荧光体。为了防止每个
电子束轰击另外两个颜色的荧光体，在荧光面内侧设 有选色电极——荫罩。
在荫罩型彩色CRT中，玻壳荧光屏的内面形成点
状红、绿、蓝三色荧光体，荧光面与单色 CRT相同， 在其内侧均有AI膜金属覆层。在离荧光面一定距离处 设置荫罩。荫罩焊接在支持框架上，并通过显示屏侧 壁内面设置的紧固钉将荫罩固定在显示屏内侧。
§2.4.2 主要单元
如果已知荧光粉的发光时间特性L(t)，那么在一帧 时间T 内平均亮度应为
1 L T
T
0
L(t )dt
2.4.2-1
屏幕亮度除了与余辉时间有关外，还取决于电子 束的电流密度和屏幕电压的高低。因此屏幕亮度可表 示为 2 L AjUa S
2.4.2-2
从上式可以看出，欲增大亮度可以加大电流密度和 电压。两者中以提高电压更为有效。
第二章 电光信息转换
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§2.4.1 基本结构与工作原理
如图2.4.1-3所示，荫罩与荧光屏的距离可根据几何关 系由下式确定：
q L PM /(3S g )
2.4.1-1
PS / PM L /(L q)
电子枪 静态聚焦面 PM Sg q
R G B R G B R G B R ห้องสมุดไป่ตู้ B
§2.4.3 CRT显示器的驱动与控制
二、辉度及颜色
单色CRT 只需要对辉度进行控制，对彩色CRT来 说还需要对颜色进行控制，辉度和颜色都是都是通过 电流量来控制的。电流控制方式中有栅极 (G1) 驱动方 式和阴极驱动方式。
信 号 振 幅
白色 黑色
图2.4.3-3 画面的辉度与信号振幅的关系
第二章 电光信息转换