高中物理 第5章 磁場 第4節(jié) 磁與現(xiàn)代科技 陰極射線管素材 魯科版選修3-1（通用）

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1、陰極射線管 陰極射線管，是一種能減少陰極加熱器耗電的陰極射線管。其中，旁熱式陰極結(jié)構(gòu)體，具備熱電子發(fā)射物質(zhì)層的金屬基低；在一端的部位上設(shè)有保持基底金屬，在內(nèi)部還設(shè)有收納加熱器游離電子的管狀套筒；加熱器的主要部分筒徑較大，加熱器腿部一側(cè)的筒徑較小，而且也是支承套筒的異形支承體。 基本信息 陰極射線管（CRT）是由英國人威廉·克魯克斯首創(chuàng)，可以發(fā)出射線，這種陰極射線管被稱為克魯克斯管。 陰極射線管是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)圖像的一類電子束管，人們熟悉的電視機(jī)顯像管就是這樣的一種電子束管。它主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、管殼和熒光屏構(gòu)成。 陰極射線管能提供聚集在熒光屏上的一束電子以便形成直徑略小于1

2、mm的光點(diǎn)。在電子束附近加上磁場或電場，電子束將會偏轉(zhuǎn)，能顯示出由電勢差產(chǎn)生的靜電場，或由電流產(chǎn)生的磁場。 一個(gè)陰極射線管，其特征在于，具有真空管殼，該真空管殼由下述構(gòu)成：面板部分，具有在內(nèi)面上涂敷了熒光體的熒光面；管頸部分，收納了具有具備旁熱式陰極構(gòu)體和控制電極和加速電極的電子束產(chǎn)生部分、和由聚焦電極和陽極電極構(gòu)成并使電子束聚焦和加速的主透鏡部分的電子槍；以及錐體部分，連接上述面板部分和上述管頸部分，其中，上述旁熱式陰極構(gòu)體，具備具有熱電子發(fā)射物質(zhì)層的基底金屬；在一個(gè)端部上保持基底金屬，在內(nèi)部收納加熱器的筒狀的套筒；在加熱器的加熱器主要部分一側(cè)具有大直徑部分，在加熱器的腿部一側(cè)具有小直徑部

3、分，而且支承套筒的異形支承體；以及在加熱器的腿部一側(cè)具有大直徑部分，在加熱器的主要部分一側(cè)具有小直徑部分的陰極盤，并使套筒的另一端部外面和支承體的小直徑部分內(nèi)面固定，使支承體的大直徑部分外面和上述陰極盤的小直徑部分內(nèi)面固定。 實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)室通常使用靜電偏轉(zhuǎn)式示波管，它的旁熱式陰極需要1A的電流、4或6．3V的電壓。陰極被離得較遠(yuǎn)的頂部開孔的圓柱形金屬筒罩著，圓筒相對于陰極加上負(fù)電勢，電子受到它的排斥、形成通過小孔的電子束。這個(gè)圓筒電極稱為柵板或屏蔽柵，改變柵極電位能控制陰極發(fā)射電子，于是就改變了光點(diǎn)的輝度。相應(yīng)的控制旋鈕標(biāo)記為“輝度”。 從控制柵出來的電子束穿過第一、二、三陽極，這三個(gè)陽

4、極對于陰極都處于正電位。這些電極之間的電場，隨所加的電勢不同，可以使電子束匯聚或發(fā)散。它們的作用類似光學(xué)中的透鏡組。通常使第一、三陽極相對于陰極處于最高電位，第二陽極則處于較前兩個(gè)低些的電位，但比陰極電位高。第二陽極的電位可以改變。用這樣的方法，能將光點(diǎn)聚焦在屏上?？刂频诙枠O電勢的分壓器起著“聚焦”作用，見圖38/1。屏面涂著一層硅化鋅，當(dāng)電子轟擊屏?xí)r，它會發(fā)出綠光。 在最后一個(gè)陽極和屏之間安裝了偏轉(zhuǎn)板，X偏轉(zhuǎn)板比Y偏轉(zhuǎn)板離屏更近，X偏轉(zhuǎn)板造成水平偏轉(zhuǎn)，Y偏轉(zhuǎn)板造成垂直偏轉(zhuǎn)。在Y方向上有較高的靈敏度（單位為mm/V）。 因?yàn)殡娮邮呻娮咏M成，所以，加在X偏轉(zhuǎn)板之間的電勢差會引起電子束隨X

5、板的極性由左向右、或由右向左移動(dòng)。光點(diǎn)向著具有較高正電位的電極板移動(dòng)。加在Y偏轉(zhuǎn)板上的電勢差也以同樣的方式引起電子束向上或向下移動(dòng)。 注意 關(guān)于電極電壓有一點(diǎn)要特別注意：通常最后的陽極要接地以使偏轉(zhuǎn)板不會處于高壓附近，錯(cuò)誤的方法會引起光點(diǎn)漂移，甚至在某些情況中導(dǎo)致危險(xiǎn)。示波管陰極末端處在相對于地幾千伏的負(fù)電勢上，它取決于示波管的零點(diǎn)。因此，當(dāng)示波管工作時(shí)，陰極、陰極加熱裝置，加熱裝置的電流變壓器線圈，以及聚焦陽極（A2）對于操作者而言是危險(xiǎn)的。所以這些部件的相應(yīng)旋鈕中間都必須絕緣，始終保持與高壓電源隔離。 顯示材料 陰極射線管（CRT)顯示材料是指能在電子束轟擊下發(fā)光的一類發(fā)光材料，即

6、陰極射線熒光粉。 陰極射線熒光粉有上百種，目前用于彩色顯像管的典型發(fā)光粉是ZnS，Ag(藍(lán)色）、Zn，Cu，Al(黃綠色）等。 若采用納米發(fā)光材料則可提高CRT發(fā)光材料的發(fā)光率，有可提高CRT顯示屏的分辨率。ZnS，Mn是目前較好的一種納米級發(fā)光材料，可用于高清晰度索維電視顯示。 顯示器 陰極射線管顯示器（CRT），是實(shí)現(xiàn)最早、應(yīng)用最為廣泛的一種顯示技術(shù)，具有技術(shù)成熟、圖像色彩豐富、還原性好、全彩色、高清晰度、較低成本和豐富的幾何失真調(diào)整能力等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于電視、計(jì)算機(jī)顯示器、工業(yè)監(jiān)視器、投影儀等終端顯示設(shè)備。 陰極射線管顯示器（CRT）是一種使用陰極射線管(Cathode Ray

7、 Tube)的顯示器，主要有五部分組成：電子槍(Electron Gun)，偏轉(zhuǎn)線圈(Deflection coils)，蔭罩(Shadow mask)，熒光粉層(Phosphor)及玻璃外殼。它是目前應(yīng)用最廣泛的顯示器之一，CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點(diǎn)、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時(shí)間極短等LCD顯示器難以超越的優(yōu)點(diǎn)，而且現(xiàn)在的CRT顯示器價(jià)格要比LCD顯示器便宜不少 。 歷史 最早的陰極射線管是由英國人威廉·克魯克斯首創(chuàng)，可以發(fā)出射線，這種陰極射線管被稱為克魯克斯管。 德國人卡爾·費(fèi)迪南德·布勞恩在陰極射線管上涂布螢光物質(zhì)，此種陰極射線顯像管被稱為布勞恩管，在德國、日本等地，仍廣泛使用布勞恩管這一稱呼。 種類 1. 磁場偏向型：以磁場令電子束產(chǎn)生偏向，產(chǎn)生磁場的偏向線圈附加在陰極射線管頸部外側(cè)。電視機(jī)使用此種方式的顯像管。 2. 電場偏向型：以電場令電子束產(chǎn)生偏向，產(chǎn)生電場的偏向極板內(nèi)建在陰極射線管內(nèi)部。示波器使用此種方式的顯像管，以利應(yīng)付不同的掃描頻率，但此方式需要較長的管身。 3. 威廉士管：具有記憶保持功能的特殊陰極射線管。