高中物理 第5章 磁场 第4节 磁与现代科技 显像管素材 鲁科版选修3-1（通用）

高中物理 第5章 磁场 第4节 磁与现代科技 显像管素材 鲁科版选修3-1（通用）

显像管 ‎ 显像管是一种电子（阴极）射线管，是电视接收机、监视器重现图像的关键器件。它的主要作用是将发送端（电视台）摄像机摄取转换的电信号（图像信号）在接收端以亮度变化的形式重现在荧光屏上。为了高质量地重现图像，要求显像管屏幕尺寸要大，图像清晰度要高，荧光屏有足够的发光亮度。此外对不同用途的显像管有各种具体要求。‎ 发展历史 ‎1950年3月29日‎，美国无线电公司成功地展示出一只全电子彩色电视显像管。该公司主席戴维·萨尔诺夫宣布“我们已踏上电视新纪元的门槛——彩色电视时代”。‎ 美国无线电公司实际上展出两只彩色显像管。一只使用单枝电子枪，而另一只使用三枝电子枪，以产生彩色图象。这两只显像管的规格与现行的黑白电视机的相同。美国无线电公司正在同使用机械扫描盘产生彩色图像的哥伦比亚广播公司进行竞争。美国无线电公司的显像管的优点在于它与现有的黑白电视传播设备一致，因而观众可使用他们家中的电视机。而哥伦比亚公司的电视系统则不然。‎ 概述 一、按电视机配套功能分有：显像管和投射式显像管。‎ 二、按荧光屏显示颜色分有：黑白显像管和彩色显像管；按荧光屏大小（对角线尺寸）分有：9、12、14、17、18、20、22英寸；按显像管的偏转角分为：70°、90°、100°、110°、114°等。按显像管屏幕表面形状分：球面圆角、平面直角。按屏幕面矩形长高尺寸分为：4比3、5比4、16比9。‎ 分类 黑白 黑白显像管是一种显示黑白图像的电真空器件，一支标准黑白显像管从外形上可分管颈、圆锥和屏幕三个部分。‎ ‎（1）管颈：内部装有电子枪，包括发射电子的阴极、控制电子发射量的控制极、加速电子形成电子束的第一阳极和第二阳极，使电子束聚焦在荧光屏上的第三阳极等。电子枪内的电子分布近似光学的透镜系统，故称为“电子光学系统”。‎ ‎（2）圆锥体：它的内壁和外壁都涂有导电的石墨层，内壁与第二阳极相连，内外之间形成一只电容，可吸收二次电子和对第二阳极起高压滤波作用。此外石墨层还可以遮挡来自显像管后部的杂散光线，扩大显像管的偏转角，使圆锥部分缩小，这样显像管的厚度就会变薄。‎ ‎（3）荧光屏（屏幕）：显像管前面内壁玻璃表面涂有一层薄薄的荧光粉，当电子枪发射的电子束打到它上面时荧光粉就会发光，这部分叫作荧光屏。它的发光颜色有蓝白、黄白和灰白等几种，电子束停止作用后，荧光屏发光经过一段时间才会消失，这叫作“余辉”，一般电视显像管的余辉时间属中短余辉。为了减少光晕和光反射影响对比度的下降，显像管的管面采用烟灰色玻璃。为了防止电子射线中的负离子对荧光屏中心的轰击造成荧光膜的损坏，和提高屏幕亮度、现代显像管均采用金属化荧光屏。‎ ‎（4）图像的扫描过程：为了实现电子束的扫描，在显像管的根部装上偏转线圈，当线圈中有和发送端扫描同步的锯齿波电流分别流过场、行偏转线圈时，电子束会控制荧光屏上的光点上下左右移动，此时图像视频信号加到显像管的控制极（G）上，使电子束发生强弱变化，即荧光屏上的光点亮度变化，从而显示出与发送端相同的黑白图像。‎ 彩色 彩色显像管是彩色电视机中的关键器件。它的结构，原理与黑白显像管相似，但比黑白显像管复杂得多，而且荧光屏显示彩色图像。‎ ‎（1）彩色显像管的种类和特点：彩色显像管分荫罩色点式三枪三束管，障板色条式单枪三束管，长方槽形障板色条式三枪三束管和单枪三束管几种。‎ ‎①‎ 荫罩色点式三枪三束彩色显像管：装有与显像管管轴成1°倾斜角，并相互对称成120°排列成等边三角形“品”字状的三支电子枪，分别发射红（R）、绿（G）、蓝（B）三条电子束。与黑白管不同，在三支电子枪内部都有一个与二、四阳极相连的第三阳极（会聚极），能受外部磁场影响调节会聚。荧光屏由涂有近100万组由R、G、B三基色组成的荧光粉点（色素）的球面状屏面和距离它‎15mm，上有近似1/3荧光点数量小孔的球面薄金属钢板（荫罩板）组成。电子束经过会聚才能通过小孔打到相应的各自荧光点上，不会出现染色和混色现象，使我们看到的是一幅彩色图像。‎ ‎②障板色条式单枪三束彩色显像管：它与荫罩色点式三枪三束管内部结构完全不同。装有按R、G、B顺序一字形水平排列、三组独立的由灯丝、阴极、控制极组成的电子枪，其余由第一阳极、第二、四阳极，第三阳极和两对作会聚用的金属偏转板组成的公共的枪体。荧光屏由按R、G、B顺序排列成1200～1500条荧光粉条和刻有400～500条金属丝缝的栅栏状钢板组成，障板每一缝隙与荧光粉条对应，形状相同呈柱面形，同理，电子束经过会聚在障板隙缝处交叉后射到各自对应的色条上，出现了70～80万组色点，使荧光屏呈现一幅彩色图像。‎ ‎（2）彩色显像管的新种类 ‎①高分辨率显像管：通过缩小调制极电子束孔和增加荫罩板的孔（槽）数量来提高分辨率；‎ ‎②穿透式显像管：由于去掉了荫罩板，故抗振动、抗冲击性能特别好。‎ 显像原理 在电视接收机中，由视放末级把经过放大的视频图像信号送到显像管阴极，用以控制电子束电流的强弱，从而重显图像。如果图像信号是与静态电压同时加在显像管的G、K之间的。下面利用线性化后的显像管调制曲线来分析加入图像信号后束电流的变化，以及显像管显示图像与调制曲线的工作关系。‎ 调制特性 荧光屏上形成图像的各点的灰度由栅阴电流的大小决定，而阴极电流的变化受栅阴电压的调制。我们把栅阴电压Ugk对阴极电流i，的控制关系称为显像管的调制特性。因此，显像管的调制特性实际是指电子束流与显像管栅－阴极电压之间的关系。阴极射线管的调制特性成指数曲线关系，其关系曲线表示式为：式中指数值称为显像管的值，越大曲线越陡峭，信号电压对电子束控制的灵敏度越高。通常黑白显像管的=2．2，彩色显像管=2．8。‎