[科普中国]-阴极射线管

历史

阴极射线是低压气体放电过程出现的一种奇特现象。早在1858年就由德国物理学家普吕克尔在观察放电管中的放电现象时发现。当时他看到正对阴极的管壁发出绿色的荧光。1876年，另一位德国物理学家哥尔茨坦认为这是从阴极发出的某种射线，并命名为阴极射线。他根据这一射线会引起化学作用的性质，判断它是类似于紫外线的以太波。这一观点后来得到了赫兹等人的支持。赫兹在1887年曾发现电磁波，就把阴极射线看成是电磁辐射，实际上和哥尔茨担的主张是一样的。这样就形成了以太说。赞成以太说的大多是德国人。1871年，英国物理学家瓦尔利从阴极射线在磁场中受到偏转的事实，提出这一射线是由带负电的物质微粒组成的设想。他的主张得到本国人克鲁克斯和舒斯特的赞同。于是在19世纪的后30年，形成了两种对立的观点；德国学派主张以太说，英国学派主张带电微粒说。双方争持不下，谁也说服不了谁。为了找到有利于自己观点的证据。双方都做了许多实验1。

基本信息阴极射线管（CRT）是由英国人威廉·克鲁克斯首创，可以发出射线，这种阴极射线管被称为克鲁克斯管。

阴极射线管是将电信号转变为光学图像的一类电子束管，人们熟悉的电视机显像管就是这样的一种电子束管。它主要由电子枪、偏转系统、管壳和荧光屏构成。

阴极射线管能提供聚集在荧光屏上的一束电子以便形成直径略小于1mm的光点。在电子束附近加上磁场或电场，电子束将会偏转，能显示出由电势差产生的静电场，或由电流产生的磁场。

一个阴极射线管，其特征在于，具有真空管壳，该真空管壳由下述构成：面板部分，具有在内面上涂敷了荧光体的荧光面；管颈部分，收纳了具有具备旁热式阴极构体和控制电极和加速电极的电子束产生部分、和由聚焦电极和阳极电极构成并使电子束聚焦和加速的主透镜部分的电子枪；以及锥体部分，连接上述面板部分和上述管颈部分，其中，上述旁热式阴极构体，具备具有热电子发射物质层的基底金属；在一个端部上保持基底金属，在内部收纳加热器的筒状的套筒；在加热器的加热器主要部分一侧具有大直径部分，在加热器的腿部一侧具有小直径部分，而且支承套筒的异形支承体；以及在加热器的腿部一侧具有大直径部分，在加热器的主要部分一侧具有小直径部分的阴极盘，并使套筒的另一端部外面和支承体的小直径部分内面固定，使支承体的大直径部分外面和上述阴极盘的小直径部分内面固定。

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”。

从控制栅出来的电子束穿过第一、二、三阳极，这三个阳极对于阴极都处于正电位。这些电极之间的电场，随所加的电势不同，可以使电子束汇聚或发散。它们的作用类似光学中的透镜组。通常使第一、三阳极相对于阴极处于最高电位，第二阳极则处于较前两个低些的电位，但比阴极电位高。第二阳极的电位可以改变。用这样的方法，能将光点聚焦在屏上。控制第二阳极电势的分压器起着“聚焦”作用，见图38/1。屏面涂着一层硅化锌，当电子轰击屏时，它会发出绿光。

在最后一个阳极和屏之间安装了偏转板，X偏转板比Y偏转板离屏更近，X偏转板造成水平偏转，Y偏转板造成垂直偏转。在Y方向上有较高的灵敏度（单位为mm/V）。

因为电子束由电子组成，所以，加在X偏转板之间的电势差会引起电子束随X板的极性由左向右、或由右向左移动。光点向着具有较高正电位的电极板移动。加在Y偏转板上的电势差也以同样的方式引起电子束向上或向下移动。

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。

显示材料阴极射线管（CRT)显示材料是指能在电子束轰击下发光的一类发光材料，即阴极射线荧光粉。

阴极射线荧光粉有上百种，目前用于彩色显像管的典型发光粉是ZnS，Ag(蓝色）、Zn，Cu，Al(黄绿色）等。

若采用纳米发光材料则可提高CRT发光材料的发光率，有可提高CRT显示屏的分辨率。ZnS，Mn是目前较好的一种纳米级发光材料，可用于高清晰度索维电视显示。

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。它是目前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，而且现在的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。