Телемаханик.руТелемаханик - сайт о телевизорах и телевидении
Телемеханик - Системы связи и телемеханики
Системы телеизмерения Системы телеизмерения предназначены для передачи на расстояние значений различных электрических...
Воспроизводящие телевизионные устройства
Кинескопы черно-белого телевидения

Устройство кинескопа
В современном телевидении преобразование оптического изображения в электрический сигнал и электрического сигнала в оптическое изображение в подавляющем большинстве случаев осуществляется с помощью передающих и приемных электронно-лучевых трубок. Приемные трубки часто также называют кинескопами, от греческого слова kineo - двигаю и scopio - наблюдаю, смотрю. Кинескоп - прибор для наблюдения движущихся изображений.
Кинескоп состоит из стеклянного баллона (колбы), из которого тщательно удален воздух. Внутри баллона размещены следующие основные элементы: электронно-оптическая система, образующая тонкий пучок быстролетящих электронов - электронный луч и поэтому называемая электронным прожектором, или электронной пушкой; люминесцирующее покрытие - тонкий слой специального вещества, покрывающего внутреннюю поверхность экрана и способного светиться при бомбардировке электронов.

Электронный прожектор состоит из накаливаемого катода - гермокатода и системы аксиально-симметричных электродов. По выполняемым функциям электронный прожектор часто подразделяют на две части - эмиссионную систему, излучающую электроны и формирующую из них сравнительно узкий электронный пучок, и фокусирующую систему, осуществляющую на поверхности экрана кинескопа острую фокусировку электронного пучка. В качестве фокусирующий системы могут использоваться как электрические, так и магнитные линзы, При фокусировке луча магнитной линзой образующая ее фокусирующая катушка размещается снаружи, на горловине кинескопа.

В простейших конструкциях прожекторов обязательно наличие катода, управляющего электрода (модулятора) и анода. В более сложные электронные прожекторы еще могут-входить ускоряющие или экранирующие электроды и вторые и: даже третьи аноды.

Катод
Источником электронов для формирования электронного луча служит термокатод. В подавляющем большинстве современных кинескопов применяется оксидный катод с косвенным подогревом. Он обычно выполняется в виде металлического цилиндра, на торце которого нанесен активный эмиттирующий электроны слой (оксид). Внутри цилиндра помещается нить подогревателя. Потенциал катода в большинстве случаев делается равным нулю. Относительно катода рассчитываются потенциалы других электродов прожектора.
Увеличение размеров экранов кинескопов и стремление повысить их яркость потребовали увеличения тока луча, что привело к форсированию режима работы катода и сокращению сроков его службы. Поэтому при разработке и изготовлении катодов приходилось изыскивать какие-то компромиссные решения, чтобы удовлетворить противоречивым требованиям в отношении яркости экрана, четкости изображения и срока службы катода. Последний определяется в первую очередь рабочей температурой, которая-обычно берется примерно 1000 К.

Управляющий и ускоряющий электроды
Управляющий электрод (модулятор) чаще всего выполняется в виде охватывающего катод цилиндра, перегороженного на конце диафрагмой с отверстием в середине. Этот электрод служит для управления потоком электронов, излучаемых катодом, и играет важную роль в формировании электронного луча. Потенциал управляющего электрода поддерживается отрицательным относительно катода (обычно несколько десятков вольт).
Ускоряющий или экранирующий электрод выполняют большей-частью в виде металлического диска с отверстием на пути движения электронов или в виде металлического цилиндра с одной или несколькими диафрагмами. Ускоряющий электрод относительно катода находится под сравнительно небольшим положительный потенциалом (несколько сотен вольт).

Аноды выполняются в виде металлических диафрагм, цилиндров, усеченных конусов или проводящего (металлического или графитового) покрытия на стенках баллона. Анодов в кинескопе бывает несколько (1 - 3) . Потенциалы их довольно значительны - сотни, тысячи и даже десятки тысяч вольт. Они обеспечивают фокусировку электронов и определяют конечную скорость, с которой электроны бомбардируют экран.

Иммерсионная система
Плоский катод, излучающий электроны, управляющий электрод и первый (фокусирующий) анод (а иногда и ускоряющий электрод) образуют своеобразную электронную линзу, часто называемую иммерсионной линзой, или иммерсионным объективом. Такое название происходит от латинского слова immercio - погружаю. В иммерсионном объективе катод как бы погружен в поле этого объектива.
Электроны вылетают из катода расходящимся пучком, но, проходя через отверстие управляющего электрода, находящегося под отрицательным потенциалом, испытывают отталкивающее действие в направлении оси прожектора. В результате электроны несколько изменят свою траекторию и, выйдя из отверстия управляющего электрода, пересекутся с осью прожектора. Место пересечения, представляющее собой наиболее узкую часть электронного пучка, называется скрещением или кроссовером.
Простейшая триодная эмиссионная система обладает рядом существенных недостатков. В ней сильно изменяется яркость свечения экрана не только при изменении того луча, но и при изменении ускоряющего напряжения. Затем происходит значительная дефокусировка луча при изменении напряжения на управляющем электроде, вызванная изменением размеров и положения кроссовера и угла расхождения электронов по выходе их из эмиссионной системы. Более совершенны и почти свободны от перечисленных недостатков электронные прожекторы тетродного и пентодного типов.

Фокусирующая система кинескопа
Для четкого воспроизведения на экране кинескопа мелких деталей изображения необходимо, чтобы диаметр электронного луча на поверхности экрана, а следовательно, и диаметр светящегося пятна на экране (развертывающая апертура) были не больше допустимой толщины одной строки разложения. При невыполнении этого требования строки будут накладываться друг на друга, и четкость изображения соответственно снизится.
Процесс сжатия электронного луча для получения необходимого диаметра апертуры называется фокусировкой луча, а электронно-оптическое устройство, обеспечивающее фокусировку, - фокусирующей системой. Используя терминологию, принятую в оптике, можно сказать, что фокусирующая система проецирует на экран изображение некоторого предмета. Практика показала, что при попытках использовать в качестве такого предмета термокатод изображение последнего на экране получается недопустимо большим (занимает 3-5 и более строк). Уменьшение площади термокатода требует форсирования режима его работы для получения нужного тока луча и, следовательно, приводит к сокращению срока службы. Оказалось, что достаточно хорошую фокусировку можно получить, проецируя на экран изображение не катода, а получаемого в иммерсионном объективе кроссовера - самой узкой части электронного пучка,
Для проекции кроссовера на экран применяют как электростатические так и электромагнитные линзы. Из электростатических наиболее широкое распространение получила ускоряющая (бипотенциальная) линза, состоящая из двух, расположенных друг за другом, цилиндров. В качестве магнитных линз применяют короткие фокусирующие катушки (тонкие магнитные линзы) или изредка постоянные магниты.