阴极射线管
电视显示
阴极射线管显示(CRT)是最早和应用最广泛的显示技术。具有技术成熟、图像色彩丰富、可还原性好、色彩饱满、清晰度高、成本低、丰富的几何失真调节能力等优点，主要应用于电视机、电脑显示器、工业显示器、投影仪等终端显示设备。
阴极射线管显示器(CRT)是一种使用阴极射线管的显示器，主要由五部分组成:电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉和玻壳。这是最广泛使用的显示器之一。CRT平板显示器具有LCD显示器难以超越的优点，如视角大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、多分辨率模式可调、响应时间短等，而且CRT显示器的价格比LCD显示器便宜很多。
阴极射线管(CRT)是包含一个或多个电子枪和用于显示图像的荧光屏的真空管。它调整、加速和偏转电子束到屏幕上产生图像。图像可以代表波形(示波器)、图片(电视、电脑显示器)、雷达目标或其他现象。阴极射线管也用作存储设备。在这种情况下，荧光材料发出的可见光(如果有的话)对视觉观察者来说意义不大(虽然管表面的可见图案可能暗中代表了存储的数据)。
在电视和计算机显示器中，整个显像管的前部区域以一种称为光栅的固定模式被重复和系统地扫描。在彩色设备中，通过控制三束电子束中每一束的强度来产生图像，每束电子束对应于一种加色原色(红、绿、蓝)，视频信号用作参考。虽然电子测试仪器示波器中通常使用静电偏转，但在所有现代CRT监视器和电视中，电子束因磁偏转而弯曲。
磁偏转是线圈产生的变化磁场，由电子管颈部周围的电子电路驱动。
20世纪50年代典型的美国黑白电视机。
慢动作拍摄的阴极射线管电视。光线以光栅模式从左向右绘制。
1984 Sinclair FTV1袖珍电视中的平面CRT组件
电子枪
阴极射线管由一个大而深的玻璃外壳组成。从前屏幕表面到后端非常长)，相对较重且易碎。CRT内部被抽空到约0.01帕斯卡(9.9×10？8 atm)[3]到133纳米帕斯卡(1.31× 10？12 atm)，[4]为了促进电子从电子枪到管表面的自由飞行，抽空是必要的。因为它是真空的，所以处理一个完整的阴极射线管具有潜在的危险，因为它可能会使管破裂并引起剧烈的内爆，这可能会以非常高的速度抛出玻璃碎片。出于安全原因，表面通常由厚铅玻璃制成，这种玻璃具有高度的抗碎性，可以阻挡大多数X射线发射，尤其是当阴极射线管用于消费产品时。
自2000年底以来，crt已被更新的“平板”显示技术取代，如LCD、等离子显示器和有机发光二极管，它们的制造成本和功耗更低，重量和体积更轻。平板显示器也可以制成非常大的尺寸；38-40英寸(97-102 cm)是CRT电视机的最大尺寸，85英寸(220 cm)甚至更大的平板电视都有。
朱利叶斯·普兰克和约翰·威廉姆斯·希托夫发现了阴极射线。[5]希托夫观察到一些从阴极(负极)发出的未知射线，这些射线可以在发光管壁上投下阴影，表明这些射线是直线传播的。1890年，亚瑟·舒斯特证明了阴极射线可以被电场偏转，威廉·克鲁克斯证明了阴极射线可以被磁场偏转。1897年，john汤姆逊成功测量了阴极射线的荷质比，表明阴极射线是由比原子小的带负电的粒子组成的，这是第一批“亚原子粒子”，爱尔兰物理学家乔治·约翰·柊司·斯托尔尼在1891年将它们命名为电子。CRT最早的版本叫布劳恩管，是德国物理学家费迪南·布劳恩在1897年发明的。它是一个冷阴极二极管，是对带有荧光屏的克鲁克斯管的改进。
第一个采用热阴极的阴极射线管是由约翰·贝特朗·约翰逊(以约翰逊噪声命名)和西方电气公司的哈里·韦纳·韦纳哈特研制的，并于1922年成为商用产品。[需要引用]
在1926年，高柳健次郎展示了一台接收40线分辨率图像的CRT电视。1927年，他将分辨率提升到100线，这在1931年前是无与伦比的。1928年，他成为在CRT显示器上传输半色调人脸的第一人。到1935，他已经发明了早期的全电子显像管电视。
它是在1929 [12]年由发明家弗拉基米尔·k·兹沃里金命名的，他受到了高野agi早期工作的影响。1932 [10]RCA公司获得“阴极射线管”商标；在1950，它主动把这个词公之于众。
1934年，Telefunken制造了第一台带有阴极射线管的商用电子电视机。
21世纪初，平板显示器价格下跌，开始明显取代阴极射线管。2008年，液晶屏超越CRT。已知的最后一家(回收)显像管制造商Videocon于2015年停产。
在示波器的阴极射线管中，用静电偏转代替通常在电视机和其他大型阴极射线管中使用的磁偏转。在水平方向上，通过在一对左右板之间施加电场，光束会发生偏转；在垂直方向上，通过对上下板施加电场，电子束将被偏转。电视机使用磁偏转而不是静电偏转，因为当偏转角度达到相对较短的电子管所需的尺寸时，偏转板会阻碍电子束。
根据需要，各种磷光体可用于测量或显示。亮度、颜色和照度的持久性取决于CRT屏幕上使用的荧光粉类型。磷光体的余辉从不到一微秒到几秒不等。对于瞬态事件的视觉观察，可能需要持久的磷光体。对于快速、重复或高频事件，短余辉磷光体通常是理想的。
当显示快速一次性事件时，电子束必须非常快速地偏转，只有少数电子撞击屏幕，导致显示器上的图像很弱或不可见。为非常快的信号设计的示波器CRT可以在电子束到达屏幕之前通过微通道板，从而使显示器更亮。通过二次发射现象，到达荧光屏的电子数增加一倍，写入率(亮度)显著提高，灵敏度和光斑尺寸提高。
大多数示波器都有一个十字线作为视觉显示的一部分，以方便测量。栅极可以永久地标记在阴极射线管的表面内部，或者它可以是由玻璃或丙烯酸塑料制成的透明外部板。内部光栅消除了视差，但不能改变以适应不同类型的测量。示波器通常提供一种从侧面照亮十字准线的方法，以提高它们的可见度。
这些可以在模拟磷光存储示波器中找到。它不同于数字存储示波器，数字存储示波器依靠固态数字存储器存储图像。
当一个简单的事件被示波器监控时，这样的事件只有在实际发生时才会被传统的电子管显示出来。使用长余辉荧光粉可以观察到事后的图像，但最多只能观察几秒钟。这种限制可以通过使用直视存储阴极射线管(存储管)来克服。事件发生后，记忆管将继续显示该事件，直到它被擦除。存储管类似于传统的电子管，只是它配备了一个涂有介电层的金属栅极，位于荧光屏的后面。施加到栅极的外部电压最初确保整个栅极处于恒定电位。这种栅极不断暴露在一种“注水枪”的低速电子束下，这种枪独立于主炮工作。这种喷枪不像主喷枪那样偏转，而是不断“点亮”整个存储网络。存储网络上的初始电荷是这样的，即电子被溢流枪排斥，以防止撞击荧光屏。
当主电子枪将图像写入屏幕时，主电子束中的能量足以在存储栅极上产生“电位释放”。这个区域不再排斥来自电子枪的电子，现在穿过栅极并照亮荧光屏。因此，主炮简要描绘的图像在发生后继续显示。通过向栅极重新提供外部电压，图像可以被“擦除”以恢复其恒定电位。图像显示的时间是有限的，因为在实际操作中，水枪会慢慢中和储能栅上的电荷。保持图像更长时间的一个方法是暂时关闭喷枪。然后有可能保持图像几天。大多数存储管允许向存储网络施加较低的电压，以缓慢恢复初始充电状态。通过改变该电压，可以获得可变的持久性。关闭注水枪和存储网络的电压，使该管能够像常规示波管一样工作。
彩色显像管使用三种不同的荧光粉，分别发出红、绿、蓝光。它们排列成条状(如孔栅设计)或簇状(如荫罩式阴极射线管)。[26]彩色阴极射线管有三个电子枪，每个电子枪对应一种基色，排列成直线或等边三角形(电子枪通常是一个整体)。(三角形配置通常称为“三角炮”，根据其形状用希腊字母表示。)栅极或掩模吸收电子，否则这些电子将击中错误的磷光体。[27]荫罩管使用一个带有小孔的金属板，并被放置成使得电子束仅照射管上正确的荧光表面；[26]攻击任何空穴内部的锥形电子如果没有被吸收(例如由于局部电荷积累)将被反射回来，而不是跳过空穴去撞击屏幕上的随机(错误)点。另一种彩色阴极射线管使用带张力的垂直金属丝的孔栅来达到同样的效果。
彩色阴极射线管的剖面图；
由于crt尺寸精度的限制，它可以经济地制造。几乎不可能建立一种彩色crt，其中三束电子束能够实现对它们各自的荧光体颜色的一致接受，以及电子枪轴和枪孔位置、荫罩孔径等的几何配置。在完全的基础上。荫罩确保电子束只接触特定颜色荧光体的点，但是个人crt中内部部件的物理对准的微小差异将导致电子束通过荫罩的精确对准的变化，允许一些电子，例如红色电子束击中例如蓝色荧光体，除非通过个人显像管之间的差异进行单独补偿。
色彩会聚和色彩纯度是这个单一问题的两个方面。首先，为了正确地显色，需要无论光束在屏幕上偏转到哪里，三束光束都打在荫罩上的同一点上(即通过同一个孔或槽)。【需要澄清】这叫聚合。更具体地说，在屏幕中心的会聚(偏转场是在没有偏转线圈的情况下施加的)称为静态会聚，在屏幕其余部分的会聚称为动态会聚。光束可能会会聚在屏幕的中心，但当它们偏转到边缘时，就会相互偏离；这种CRT具有良好的静态会聚，但动态会聚较差。其次，每束光必须只击中它想要击中的颜色的磷光体，而不是其他的。这就是纯洁。和收敛一样，也有静态的纯粹和动态的纯粹，收敛的“静态”和“动态”的意思是一样的。收敛和纯粹是完全不同的参数；阴极射线管可以具有良好的纯度但会聚性差，反之亦然。会聚不良导致沿着显示器的边缘和轮廓出现颜色“阴影”或“鬼影”，好像屏幕上的图像凹版印刷没有很好地对准。纯度差会导致屏幕上的对象改变颜色，而它们的边缘仍然清晰。在屏幕的相同或不同区域或在整个屏幕上，纯度和收敛的问题同时出现，均匀性或大或小的程度出现在屏幕的不同部分。
文件:TV.webm磁铁
阴极射线管电视用磁铁。注意图像失真。
为了解决静态会聚和纯度的问题，提出了一套安装在颈部的彩色对准磁铁的CRT。这些可移动的弱永磁体通常安装在偏转线圈组件的后端，并在工厂设置，以补偿任何静态纯度和会聚误差，这些误差是固有的不可调整的管。通常有两个或三对两个磁铁，这是由塑料浸渍磁性材料制成的环。磁场平行于磁体的平面，磁体的平面垂直于电子枪的轴线。每对磁环形成一个有效磁体，其磁场矢量完全可以自由调节(方向和大小)。通过相互旋转一对磁体，可以改变它们的相对磁场排列，从而调节磁体对的有效磁场强度。(当它们相对转动时，每个磁铁的磁场可以认为有两个直角且方向相反的分量。这四个分量【各两块磁铁】组成两对，一对是相互加强的，另一对是相反的，相互抵消的。当磁体旋转远离校准方向时，相互增强的磁场分量将减小，因为它们被交换为增加的相反和相互抵消的分量。通过旋转一对磁铁并保持它们的相对角度，可以改变它们共同磁场的方向。一般来说，调整所有会聚/纯度磁铁允许精细调谐电子束偏转或横向偏差，这弥补了小的静态会聚和固有的未校准管的纯度误差。一旦固定，这些磁铁通常会卡在原地，但通常在必要时可以在现场(如电视维修店)释放并重新调整。
在某些阴极射线管中，附加的固定可调磁铁在屏幕上的特定点(通常在角落或边缘)增加动态会聚或动态纯度。动态会聚和纯度的进一步调整不能被动地完成，而是需要主动补偿电路。
动态彩色会聚和纯度是阴极射线管在其历史的后期一直是长颈(深)和双轴曲面的主要原因之一。这些几何设计特征是必要的内在被动力量。
如果罩或孔栅被磁化，其磁场将改变电子束的路径。这就导致了“色纯度”的误差，因为电子不再只是沿着它们预期的路径，有些电子会撞到一些不同颜色的荧光粉。例如，来自红色光束的一些电子可能击中蓝色或绿色磷光体，导致图像中应该是纯红色的部分变成品红色或黄色。(如果磁化被局部化，这种效应将被局部化到屏幕的特定区域。因此，荫罩或孔栅不被磁化是很重要的。
大多数彩色阴极射线管显示器，如电视机和计算机显示器，具有内置消磁电路，其主要部件是消磁线圈，安装在阴极射线管表面周围的框架中。当CRT显示器电源接通时，消磁电路通过消磁线圈产生一个短时交变电流，强度在几秒钟内平滑衰减(衰减)到零，从线圈中产生一个衰减的交变磁场。在大多数情况下，这种消磁磁场足以消除荫罩的磁化。在因内部退磁磁场不足而出现强磁化异常的情况下，可使用强便携式脱磁器或脱磁器对荫罩进行外部退磁。但是太强的磁场，无论是交变磁场还是恒定磁场，都会使荫罩产生机械变形(弯曲)，在显示器上造成永久性的色彩失真，看起来就像磁化效应。
消磁电路通常由一个热电(非电子)器件组成，该器件由一个小型陶瓷加热元件和一个正热系数(PTC)电阻组成，该电阻与消磁线圈串联，直接连接到交流开关电源线上。接通电源时，发热元件加热PTC电阻，使其阻值增大到消磁电流最小的点，但实际上并不为零。在旧的CRT显示器中，只要显示器保持打开，这种低电流(不产生显著的退磁场)将随着加热元件的动作而持续。为了重复消磁循环，阴极射线管显示器必须关闭至少几秒钟，以便通过将PTC电阻器冷却到环境温度来重置消磁电路；切换显示和立即恢复会导致弱消磁期或有效无消磁期。
这种简单的设计建造起来既高效又便宜，但却不断地浪费一些能源。后来的型号，尤其是有能源之星的型号，都是用一个继电器来开关整个消磁电路，这样消磁电路只有在功能活跃，需要的时候才使用能源。继电器设计还可以根据用户的需要，通过本机的前面板控制消磁，无需再次切换本机的开关。消磁周期结束后几秒钟显示器打开，此继电器经常能听到关闭的咔嗒声以手动开始消磁周期。
在高刷新率和高分辨率时，偏转线圈/轭开始产生大量的热量，由于需要快速移动电子束(因为电子束每秒扫描更多的线)，这又需要大量的力来快速产生强磁场。这使得超过一定分辨率和刷新率的阴极射线管不切实际，因为线圈需要主动冷却以防止线圈的热量熔化用于连接到阴极射线管颈部的胶。
Vector monitor用于早期的计算机辅助设计系统，并在20世纪70年代末至80年代中期用于一些街机游戏，如小行星。他们逐点画图，而不是扫描光栅。矢量显示器可以使用单色或彩色阴极射线管，其设计和操作的基本原理是相同的；主要区别在于梁的偏转方式和电路。
尽管几十年来它一直是显示技术的支柱，但基于crt的电脑显示器和电视现在实际上是一项过时的技术。2000年代后期，阴极射线管屏幕的需求下降。LCD技术的快速发展和价格的下降——首先用于电脑显示器，然后用于电视——宣告了竞争性显示技术的终结，如CRT、背投和等离子显示器。
2010左右大部分高端显像管的生产已经停止，包括[48]高端索尼和松下生产线。在加拿大和美国，高端CRT电视(30英寸(76厘米)屏幕)的销售和生产在2007年几乎结束。仅仅几年后，廉价的组合CRT电视(20英寸(51 cm)屏幕和集成VHS播放器)从折扣店消失了。
百思买等电子零售商已经稳步减少了阴极射线管显示器(crt)的存储空间。2005年，索尼宣布停止生产CRT电脑显示器。在2008年的消费电子展上，三星在2008年没有推出任何CRT机型；2008年2月4日，他们从北美网站上撤下了他们的30英寸宽屏显像管，并且没有更换新型号。
在英国，中国最大的电子设备零售商DSG (Dixons)报告说，2004年圣诞节，CRT机型占电视机销售的80-90%，一年后占65，438+05-20%。预计到2006年底，这一比例将低于5%。Dixons在2006年停止销售阴极射线管电视。
然而，阴极射线管的消亡在发展中国家发生得较慢。根据iSupply的数据，LCD的产量直到2007年第四季度才超过阴极射线管的产量，这主要是由于中国工厂的阴极射线管产量。[需要引用]