Kaj je katodna cev (CRT): delovanje, zgodovina in uporaba

Katodno cev ali CRT je izumil Karl Ferdinand Braun. Dolga leta je bila najpogostejša vrsta zaslona. Uporabljala se je v skoraj vseh računalniških monitorjih in televizorjih, dokler se niso začeli uporabljati LCD- in plazemski zasloni. CRT je bila pomembna tehnologija za prikaz slike v 20. stoletju zaradi svoje zmožnosti prikaza svetlih barv, dobrega kontrasta in hitrega odziva pri premikanju slike.

Delovanje

Katodna cev deluje na osnovi usmerjenega toka elektronov, ki ga ustvarja Katoda. V osnovni zasnovi je v cevi elektronska pištola, ki vsebuje segreto filamentno katodo, iz katere se ob segrevanju oddajajo elektroni. V izvirnem besedilu so povezave označene takole: elektroda (kovina, ki lahko ob segrevanju oddaja elektrone).

V stekleni cevi je tudi anoda, ki privlači elektrone. Ta elektrone vleče proti sprednjemu delu steklene cevi, tako da se elektroni izstrelijo v eno smer in ustvarijo katodni žarek. Za boljši nadzor smeri žarka je iz cevi odvzet zrak, tako da nastane vakuum.

Elektroni udarijo v sprednji del cevi, kjer je fosforni (luminoforni) zaslon. Ob trku elektronov se luminofor prižge in odda svetlobo. Usmerjanje žarka poteka z magnetnim ali elektrostatičnim poljem; pri večini televizijskih in računalniških CRT-jev se uporablja magnetno odbojanje, ki skupaj z natančnim časovnim krmiljenjem omogoča scananje rastra po zaslonu. Z natančnim nadzorom, kateri deli fosforja se prižgejo in v kakšnem vrstnem redu, lahko na sprednji strani vakuumske cevi ustvarimo sliko. Ponovitev celotnega rastra večkrat v sekundi (osveževanje) daje vtis premikajoče se ali stabilne slike — običajne frekvence so npr. 50/60 Hz pri televizijah ter višje vrednosti pri računalniških monitorjih.

Barvni CRT uporablja tri ločene elektronske pištole (za rdečo, zeleno in modro) ter masko ali rešetko (npr. shadow mask ali aperture grill), ki zagotavlja, da vsak žarek zadene le ustrezne luminofore za določeno barvo. Pri natančnem ujemanju barv morata biti sinhronizirana tudi konvergenca in geometrija žarkov.

Zgradba in lastnosti

• Elektronska pištola: vir elektronov in sisteme za njihovo pospeševanje ter fokusiranje.
• Vakuumska buča: steklena cev, iz katere je izčrpan zrak; mora biti dovolj debelo steklo, da prenese razliko tlakov.
• Deflektorski sistem: elektromagneti ali elektrostatične plošče za usmerjanje žarka.
• Fosforni premaz: na notranji strani sprednjega stekla, ki pri trku elektronov oddaja svetlobo.

Ker je v cevi vakuum in mora biti luminofor viden skozi steklo, je cev običajno debela in zato težka. Pri velikem televizorju je lahko ta vakuumska cev precej težka, kar prispeva k celotni masi naprave.

Zgodovina

Katodna cev je bila izumljena leta 1897 in sprva uporabljena v osciloskopih — napravah za prikazovanje električnih valovanj. Pozneje so tehnike in izboljšave vodile k uporabi CRT kot zaslona za televizijo. Philo T. Farnsworth in drugi izumitelji so v dvajsetih in tridesetih letih 20. stoletja prispevali k razvoju prve elektronske televizije; Farnsworth je med drugim demonstriral prenos prve popolnoma elektronske slike konec 1920-ih.

V drugi polovici 20. stoletja so CRT zasloni postali prevladujoča tehnologija tako v televizijah kot v računalniških monitorjih. Njihova prevlada se je začela umikati v poznih 1990-ih in zgodnjih 2000-ih, ko so postali priljubljeni tanjši in lažji zasloni, kot so zaslon s tekočimi kristali (LCD) ter kasneje OLED in drugi.

Prednosti in slabosti

• Prednosti: dobra reprodukcija barv, globoki toni črne, široki vidni koti in hitro odzivnost brez vidnega zamegljevanja pri hitrih premikih slike. Pri retro videoigrah in nekaterih arhajskih avdio/video aplikacijah so CRT-ji še vedno cenjeni zaradi značilne izgleda slike (scanlines, naravna prerazporeditev osvetlitve).
• Slabosti: veliki in težki zaradi debeline stekla in vakuuma, višja poraba energije v primerjavi z modernimi ravnimi zasloni, večja toplota med delovanjem, občutljivost na magnetna polja (motiv za degaussing), možnost geometričnih popačenj in težave s poravnavo barv pri barvnih CRT-jih.

Uporaba danes

Danes so CRT-televizorji in monitorji redki v gospodinjstvih, a se še pojavljajo v posebnih uporabi: vintage/retro igre, nekateri profesionalni monitorji ali specializirane merilne naprave, kot so nekateri osciloskopi in laboratorijska oprema. V oddajni in filmski industriji se včasih uporabljajo kot poseben vizualni učinek. Večina potrošnikov pa je prešla na tanjše tehnologije (LCD, LED, OLED), ki zavzamejo manj prostora in so energetsko učinkovitejše.

Varnost in recikliranje

Katodne cevi delujejo pri zelo visokih napetostih (pogosto več deset kilovoltov), zato je odpiranje CRT-naprave nevarno in ga ne smemo izvajati brez strokovnega znanja. Obstaja tudi majhna možnost obsevanja rentgenskih žarkov pri zelo visokih napetostih, vendar večina potrošniških CRT-jev deluje v varnih mejah in ustreza predpisom. Ker vsebujejo težke kovine (npr. svinec v steklu) in druge nevarne snovi, jih je treba reciklirati na ustrezen način. Pri odstranjevanju stare CRT-naprave je priporočljivo odložiti jo na pooblaščenem zbirnem mestu za elektronske odpadke ali pri proizvajalcu/servisu, ki omogoča varno predelavo stekla in recikliranje komponent.

Na splošno je crt pomemben mejnik v razvoju vizualnih tehnologij in kljub temu, da ga večina uporabnikov danes ne uporablja več, ostaja v zgodovini tehnologije kot temelj sodobnih zaslonov.

Vprašanja in odgovori

V: Kdo je izumil katodno cev?

V: Kaj je katodna cev?

V: Kako deluje?

V: Kdaj je bila prvič uporabljena za televizijo?

V: Kdaj so se namesto tega začeli uporabljati LCD- in plazemski zasloni?

V: Zakaj so CRT težki?

Išči po črki