שפורפרת קרן קתודית

  (Cathode Ray Tube) CRT"שפורפרת קרן קתודית" היא אחת מטכנולוגיות התצוגה המרכזיות. מתקן אנלוגי המצוי במכשירים דיגיטליים כמו טלוויזיות, מחשבים ועוד.

המערכת מבוססת על שפורפרת קתודית: מבנה זכוכית אטום המצוי במצב של כמעט ריק. בשפורפרת זו ישנם 7 רכיבים מרכזיים:

1.  מחמם (Heater) המחמם באמצעות מתח.

2.  קתודה (Cathode) וגורם לה לפלוט ענן של אלקטרונים.

3. רכיב שליטה (Control grid) הקובע את מס' האלקטרונים אשר "מורשים להמלט". מכיוון שרכיב זה הוא בעל מתח שלילי, הוא דוחה חלק מהאלקטרונים. המתח של רשת השליטה משפיע על בהירות התמונה שתוצג.

4. לוחות ההאצה (Accelerating plates) מגבירים את מהירות האלקטרונים לרמה גבוהה מספיק כדי ליצור נקודה נראית על ציפוי הפוספור של המסך כאשר הוא מופצץ בקרן של אלקטרונים.

5. מבנה המיקוד (Focusing structure) יוצר אלומה דקה מזרם האלקטרונים הנכנס.

6. מבנה ההטייה (Deflection structure) מטה את מסלול האלומה ומכוון אותה אל המקום הרצוי על המסך. ניתן להשתמש בהטייה אלקטרו-מגנטית או בהטייה אלקטרו-סטאטית.

7. שכבת הפוספור (Phosphor coating) על הצד הפנימי של השפורפרת מורכבת ממאות אלפי נקודות, המשמשות כמטרה לאלומות האלקטרונים (ניתן להבחין בנקודות אלו אם מתקרבים אל מסך הטלוויזיה).

המרכיבים המרכזיים במתקן - שפורפרת קרן קתודית

כאמור, ניתן להשתמש בהטייה אלקטרו-מגנטית או בהטייה אלקטרו-סטאטית. בהטייה אלקטרו-מגנטית, ישנם 4 סלילים (Coils) שניים לציר ה-X ושניים לציר ה-Y המצויים על דפנות השפורפרת. הם מייצרים שדות אלקטרו-מגנטיים נגדיים המשומשים לצורך ניתוב האלומות.

מבנה הטייה אלקטרו-מגנטי

בהטייה אלקטרו-סטאטית ישנם 2 צמדים של לוחות, כאשר הצמד הראשון משפיע על ציר ה-Y ואחריו צמד המשפיע על ציר ה-X.

מבנה הטייה אלקטרו-סטאטי

 הטייה אלקטרו-סטאטית צורכת פחות חשמל, אך הטייה אלקטרו-מגנטית עדיפה מבחינת יכולת מיעון (Addressability) גבוהה יותר ויצירת נקודה קטנה יותר על המסך. כמו כן, הטייה אלקטרו-מגנטית רגישה יותר כך שזמן התגובה לפעולות ציור תמונה מהיר יותר.

כשאלומת האלקטרונים פוגעת במסך, אור נוצר על המסך אך נמוג במהירות. השהיה זו מסבירה את התופעה המוכרת של סגירת הטלוויזיה, כאשר ניתן לראות את התמונה על המסך לשבריר שניה לאחר ניתוק החשמל.

כדי לייצר תמונה, תותחי האלקטרונים מתחילים מהחלק העליון של המסך ועוברים במהירות רבה משמאל לימין, יורדים שורה וכו' עד שמתקבל כיסוי של כל המסך. תהליך זה חוזר על עצמו במהירות עצומה כדי להציג תמונה לאורך זמן.

במסך צבעוני משתמשים ב-3 תותחי אלקטרונים השולטים על תצוגת האור האדום, הירוק והכחול, על נקודות שונות. נקודות אלו סמוכות אחת לשניה ויוצרות תבנית הנקראת Pixel. הבדלים בעוצמות הקרניים בכל נקודה על המסך הוא הגורם להבדלי הצבעים. ע"י שילוב האלומות ניתן ליצור את כל צבעי הקשת.

ניתן לראות כיצד נראה מסך טלוויזיה המשתמש ב-CRT מבפנים:

מסך טלוויזה CRT מבפנים.